WO2017191047A1 - Scheinwerfer für fahrzeuge - Google Patents

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WO2017191047A1
WO2017191047A1 PCT/EP2017/060179 EP2017060179W WO2017191047A1 WO 2017191047 A1 WO2017191047 A1 WO 2017191047A1 EP 2017060179 W EP2017060179 W EP 2017060179W WO 2017191047 A1 WO2017191047 A1 WO 2017191047A1
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WO
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light
laser
light distribution
deflected
distribution
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PCT/EP2017/060179
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French (fr)
Inventor
Rainer Kauschke
Frank Passgang
Herbert Cramer
Hendrik Weise
Original Assignee
Hella Kgaa Hueck & Co.
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Publication date
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Priority to CN201780027348.1A priority patent/CN109073185B/zh
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    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
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    • F21S41/67—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • F21S41/675—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors

Definitions

  • the invention relates to headlights for vehicles with a laser module containing a laser light source for emitting a laser light beam and an optical unit for shaping the laser light beam in a predetermined light distribution.
  • a headlight for vehicles which has a laser module with a laser light source for generating a laser light beam.
  • an optical unit is provided with a deflection reflector, by means of which a predetermined light distribution is generated. Since no bright / dark boundary can be generated by means of the deflecting reflector, the laser module can only serve to generate a high-beam function. However, it is desirable that the laser modules can also be used to generate at least one light / dark boundary having light distributions, such as low beam distributions or glare-free high beam.
  • Object of the present invention is therefore to develop a headlight for vehicles with a laser module such that light distribution with a light / dark boundary, d. H. provided with a sufficiently large illuminance gradient and or an apron gradient, can be generated.
  • the invention in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that the optical unit has a primary optics device for imaging an intermediate image in an intermediate image plane that the optical unit has a arranged in the intermediate image deflection device with a boundary edge, by means of which a light component of the laser light beam is deflected along a light path in the direction of an assembly device, by means of which the light component is deflected to form a light / dark boundary to a light distribution.
  • the particular advantage of the invention is that a light distribution with a light / dark boundary can be generated in a simple manner.
  • a preferred embodiment of the invention has the advantage that by providing, in particular, a first deflection device with a boundary edge, a light distribution with a light / dark boundary can be generated.
  • the light / dark limit of the light distribution has such a lighting gradient that legal lighting requirements are met.
  • a further second light component of the laser light bundle which in particular comprises a residual light component, can be deflected so that a second partial light distribution produced thereby is superimposed or covered by a first partial light distribution generated by the first light component, so that, on the one hand, the desired bright On the other hand, the highest possible illuminance can be realized.
  • the second deflecting device and / or by means of a second merging device the second light component is acted upon in such a way that an optimal adaptation to the first light component takes place.
  • an efficient luminous flux utilization of the laser light source can be provided.
  • the first deflection device is arranged offset to the second deflection device in the main emission direction of the laser light source or the headlight.
  • the first light component and the second light component are deflected in different directions and further deflected by correspondingly arranged laterally merge means for superimposing the same in the light distribution.
  • the first deflection device serves to form the actual light-dark boundary, since it is located in an intermediate image plane onto which the intermediate image of the laser light source is imaged by means of a primary optics device.
  • the second deflecting device and / or the second merging device is designed such that the second light component is mirrored relative to the boundary edge of the first light component in the intermediate image plane, so that an increase of the light intensities in the first and second partial light distribution into the same Direction.
  • an optimal light distribution with a light / dark boundary can thereby be created.
  • the boundary edge of the first deflection device extends vertically and / or horizontally in the intermediate image plane, so that a vertical and / or horizontal light-dark boundary can be formed.
  • vertical and horizontal bright / dark boundaries can also be combined, so that the resulting light distribution extends, for example, in a circumferential angle of 270 °, wherein a quarter circle is recessed.
  • a development of the invention is for generating a light distribution with on the left side and on the right vertical HellVDunkelgrenzen seen in the direction of travel left headlamp with a first deflection provided a first boundary edge (for example, seen in the direction of travel left border) for education a left vertical bright / dark boundary of the light distribution.
  • a right-hand headlight as seen in the direction of travel, is provided with a first deflection device containing a second boundary edge (for example, a border edge arranged to the right in the direction of travel) for forming the right-hand vertical light / dark boundary of the light distribution.
  • the first and / or the second deflection device is arranged rotatably or tiltably about a vertical axis and / or about a horizontal axis.
  • an adaptive high beam distribution can be generated by suppressing the oncoming traffic or by horizontal tilting low beam or highway light or a headlight range control done.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a headlamp with a laser module for generating a light distribution with a vertical light / dark boundary
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the laser module according to FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a perspective rear view of a first deflection device
  • FIG. 4 is a perspective rear view of a second deflection device
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a light distribution with vertical light / dark boundaries
  • Fig. 6 is a schematic representation of a laser module for generating a
  • FIG. 7c shows a representation of the combination of a first light component and a second light component with respective horizontal bright / dark boundary for generating a low-beam light distribution.
  • An inventive headlight for vehicles is used to generate a predetermined light distribution, such as a low-beam light distribution and the like, which at least partially has a HellVDunkelgrenze.
  • the headlight has one or more laser modules 1, each of which has a laser light source 2 for emitting a laser light beam 3 on the one hand and an optical unit 4 for shaping the laser light beam 3 in accordance with a predetermined light distribution on the other hand.
  • the laser light source 2 has, for example, a laser material for emitting a laser light in a first spectral range, for example for emitting blue laser light. Furthermore, the laser light source 2 has a conversion element arranged upstream in the emission direction of the laser material, by means of which the laser light emitted by the laser material is partially converted into light of a second spectral range (yellow light) and then emitted as white laser light bundle 3 with additive mixing with the unconverted blue light becomes.
  • the conversion element has a transmissive and or in reflection irradiated
  • Phosphor for example, phosphorus
  • the white laser light beam 3 impinges on a primary optics device 5 of the optical unit 4, which is arranged in the main emission direction H in front of the laser light source 2 of the laser module 1.
  • the primary optics device 5 can be designed as a mono- or multi-part imaging lens or as a free-form ellipsoid or as a free-form paraboloid, by means of which the laser light beam 3 is focused on an intermediate image plane 6 to produce an intermediate image formed from a fully circular light bundle
  • a first deflection device 8 is arranged, which may be formed, for example, as a 45 ° deflection mirror or as a shutter deflection mirror. The peculiarity of the first deflection device
  • the first deflection device 8 is that it has a boundary edge 9, which leads to further light shaping to a light / dark boundary.
  • the first deflection device 8 is arranged in the intermediate image plane 6 such that the boundary edge 9 extends through a region of maximum light intensity of the intermediate image 7 or laser spot.
  • the boundary edge 9 extends in the vertical direction in the center through the circular intermediate image 7, so that means of the first deflecting device 8, a first light portion 10 of the laser light beam 3 substantially downwardly along a first light path is deflected in the direction of a first merger 12, at which a further light deflection, namely substantially in Hauptabstrahlraum H takes place to produce a first partial light distribution 13 (shown in Fig. 1 by a solid line), which has a vertical bright / dark boundary 14.
  • the first merging device 12 can be designed, for example, as a reflector with preferably at least one reflector shard or as a mirror.
  • the boundary edge 9 thus runs straight and preferably in the vertical direction to produce the vertical light-dark boundary 14.
  • the boundary edge 9 can not be rectilinear, z. B. bent to produce a curved vertical bright / dark boundary.
  • an inclined or inclined or running at an acute angle to a vertical axis boundary edge for example, an asymmetric Abblertztverander be generated, the oblique boundary edge is responsible for the 15-degree increase.
  • the shape of the boundary edge defines the shape of the bright-dark border.
  • a second deflection device 8 ' is arranged, by means of which a second light portion 10' of the laser light beam 3, which is not detected by the first deflection 8, along a second light path 1 1 'in the direction of second merging device 12 'is deflected.
  • the second merging device 12 ' is designed, for example, as a reflector with preferably at least one reflector shard or as a mirror.
  • the second deflection device 8 ' is designed such that the second light portion 10', mirrored around a concave mirror focus point, strikes the second convergence device 12 '.
  • the second light portion 10' is deflected such that a second partial light distribution 13 '(shown in dashed line in FIG. 1), which overlaps with the first partial light distribution 13 to the predetermined light distribution.
  • the second partial light distribution 13 ' is arranged on the same side with respect to the vertical light-dark boundary 14 as the first partial light distribution 13, so that the second light component 10' as the residual light component leads to the increased illuminance in the first partial light distribution 13. Due to the reflection of the second light portion 10 'with respect to the vertical line, an increase in the light intensities in the first and second partial light distribution 13, 13' in the same direction 17.
  • the first deflecting device 8 and / or the second deflecting device 8 ' are designed such that the second light component 10' is deflected at an acute angle ⁇ relative to the first light component 10 relative to a projection plane perpendicular to the main emission direction H. becomes.
  • the first merging device 12 and the second merging device 12 ' are arranged side by side in a horizontal direction.
  • a left-hand headlight in the direction of travel of the vehicle has such a first deflecting device 8 with a border edge preferably arranged to the left in the direction of travel to form a left-hand vertical light / dark boundary 14 'of a left-hand subarea 1 6' of the high beam distribution 16.
  • a right in the direction of travel of the vehicle headlight has a first
  • Bending device 8 with a preferably arranged in the direction of travel right border edge to form a right vertical light / dark boundary 14 "of a right portion of the high beam 16 16.
  • the right sub-area 1 6 "of the main beam distribution 16 is installed in the right-hand headlight, and a hidden area of the same between the left-hand sub-area 1 6 'and the right sub-area 1 6" of the high beam distribution 1 6 is provided, in which an oncoming or off-board preceding vehicle 50 is located. As a result, glare of this vehicle 50 is prevented.
  • An unillustrated control device acts on the laser modules that, depending on the current and / or relative position of the oncoming or
  • the hidden area follows or is tracked to the oncoming or preceding vehicle 50 and thus a glare of the same is avoided.
  • the merger 1 2,1 2 ' is pivotally mounted about a vertical axis of rotation D v , wherein the axis of rotation D v passes through the first deflection device 8.
  • Deflection devices 8, 8 'to be pivotally mounted about the vertical axis of rotation D v .
  • the merging devices 1 2 and 1 2 ' can also be rotated independently of one another about the axis of rotation D v in order to vary the superposition of the partial light distributions 1 3, 1 3'. This is alternatively or additionally also provided for the deflection devices 8, 8 '.
  • a laser module 21 can be provided for generating a light distribution 36 which has a vertical light-dark boundary 34 and a horizontal bright / dark boundary 35.
  • FIG. 6 schematically shows the structure of the laser module 21.
  • This has a first deflection device 28, by means of which a first light portion 30, which is formed in a quarter-circle shape, is deflected in the direction of a first merging device 32.
  • the first deflection device 28 has a vertical boundary edge 29 and a horizontal boundary edge 29 'to form the vertical light-dark boundary 34 or higher.
  • zontal light / dark boundary 35 of a later by the first merge means 32 shown first partial light distribution 33 (solid line in Fig. 6).
  • a second deflection device 28 ' is arranged, by means of which a remaining second light portion 30' of the laser light beam 3 is deflected in the direction of a second convergence device 32 '.
  • the second deflection device 28 ' is embodied such that a point reflection takes place, so that after deflection of the second light portion 30' at the second merging device 32 ', a second partial light distribution 33' is generated, which overlaps with the first partial light distribution 33 to the light distribution 34.
  • the superimposition takes place in such a way that the light distribution 34 thus formed has a desired light intensity profile.
  • the second deflecting device 28 'and / or the second convergent device 32' can also be designed in such a way that a 180 ° partial light distribution 33 "is produced instead of a 270 ° partial light distribution 33 '.
  • the second deflecting device 28 'and / or the second merging device 32' can also be designed such that an upset second partial light distribution 33 is produced.
  • an apron light distribution 37 can be generated with a soft touchdown point.
  • a further adaptation with regard to the height, width and intensity distribution of light distribution components 37 can be made.
  • a low-beam light distribution 38 can be generated with a horizontal bright / dark boundary 39, wherein the light distribution 38 is generated by superposing a first partial light distribution 43 and a second partial light distribution 43 ' .
  • the first partial light distribution 43 and the second partial light distribution 43 ' are produced by corresponding modifications of the first deflecting device 8, 28 or the second deflecting device 8', 28 'or the first merging device 12, 32 or the second merging device 12 ' , 32 '.
  • the laser module 1 responsible for the light distribution 38 is mounted so as to be pivotable about a horizontal axis of rotation, different light distributions, for example motorway light, dipped beam with adaptive light-dark boundary can be produced and or at least one vertical light / dark boundary, if only the one responsible for the partial light distribution 43 ' Light component is moved upwards. This makes it possible to implement multi-functional laser systems in a luminous flux-efficient manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lasermodul enthaltend eine Laserlichtquelle zur Abstrahlung eines Laserlichtbündels und eine Optikeinheit zur Formung des Laserlichtbündels in eine vorgegebene Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit eine Primäroptikeinrichtung zur Abbildung eines Zwischenbildes in einer Zwischenbildebene aufweist, dass die Optikeinheit eine in der Zwischenbildebene angeordnete Umlenkeinrichtung mit einer Grenzkante aufweist, mittels derer ein Lichtanteil des Laserlichtbündels entlang eines Lichtpfades umgelenkt wird in Richtung einer Zusammenführeinrichtung, mittels derer der Lichtanteil unter Bildung einer Hell- /Dunkelgrenze zu einer Lichtverteilung umgelenkt wird.

Description

Scheinwerfer für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lasermodul enthaltend eine Laserlichtquelle zur Abstrahlung eines Laserlichtbündels und eine Optikeinheit zur Formung des Laserlichtbündels in eine vorgegebene Lichtverteilung.
Aus der DE 10 2012 220 472 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der ein Lasermodul mit einer Laserlichtquelle zur Erzeugung eines Laserlichtbündels aufweist. Zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung ist eine Optikeinheit mit einem Umlenkreflektor vorgesehen, mittels dessen eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird. Da mittels des Umlenkreflektors keine Hell-/Dunkelgrenze erzeugbar ist, kann das Lasermodul nur zur Erzeugung von einer Fernlichtfunktion dienen. Wünschenswert ist jedoch, dass die Lasermodule auch zur Erzeugung mindestens einer Hell-/Dunkelgrenze aufweisenden Lichtverteilungen, wie beispielsweise Abblendlichtverteilungen oder blendfreies Fernlicht, nutzbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lasermodul derart weiterzubilden, dass Lichtverteilungen mit einer Hell- /Dunkelgrenze, d. h. mit einem ausreichend großen Beleuchtungsstärkegradienten und oder einem Vorfeldgradienten versehen, erzeugbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit eine Primäroptikeinrichtung zur Abbildung eines Zwischenbildes in einer Zwischenbildebene aufweist, dass die Optikeinheit eine in der Zwischenbildebene angeordnete Umlenkeinrichtung mit einer Grenzkante aufweist, mittels derer ein Lichtanteil des Laserlichtbündels entlang eines Lichtpfades umgelenkt wird in Richtung einer Zusammenführeinrichtung, mittels derer der Lichtanteil unter Bildung einer Hell-/Dunkelgrenze zu einer Lichtverteilung umgelenkt wird.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf einfache Weise eine Lichtverteilung mit einer Hell-/Dunkelgrenze erzeugt werden kann. Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Vorteil darin, dass durch Vorsehen insbesondere einer ersten Umlenkeinrichtung mit einer Grenzkante eine Lichtverteilung mit einer Hell-/Dunkelgrenze erzeugbar ist. Die Hell-/Dunkel- grenze der Lichtverteilung weist einen solchen Beleuchtungsgradienten auf, dass gesetzliche lichttechnische Anforderungen erfüllt werden. Mittels einer zweiten Umlenkeinrichtung kann ein weiterer zweiter Lichtanteil des Laserlichtbündels, der insbesondere einen Restlichtanteil umfasst, so umgelenkt werden, dass sich eine hierdurch erzeugte zweite Teillichtverteilung mit einer von dem ersten Lichtanteil erzeugten ersten Teillichtverteilung überlagert bzw. überdeckt, so dass zum einen die gewünschte Hell-/Dunkelgrenze erzeugt und zum anderen eine möglichst hohe Beleuchtungsstärke realisiert werden kann. Mittels der zweiten Umlenkeinrichtung und/oder mittels einer zweiten Zusammenführeinrichtung wird auf den zweiten Lichtanteil so eingewirkt, dass eine optimale Anpassung an den ersten Lichtanteil erfolgt. Es kann somit eine effiziente Lichtstromnutzung der Laserlichtquelle bereitgestellt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Umlenkeinrichtung zu der zweiten Umlenkeinrichtung in Hauptabstrahlrichtung der Laserlichtquelle bzw. des Scheinwerfers versetzt angeordnet. Durch unterschiedliche Lichtlenkung dieser beiden Einrichtungen werden der erste Lichtanteil und der zweite Lichtanteil in unterschiedliche Richtungen umgelenkt und durch entsprechend seitlich angeordnete Zusammenführungseinrichtungen weiter umgelenkt zur Überlagerung derselben in der Lichtverteilung. Die erste Umlenkeinrichtung dient zur Ausbildung der eigentlichen HellVDunkelgrenze, da sie sich in einer Zwischenbildebene befindet, auf die das Zwischenbild der Laserlichtquelle mittels einer Primäroptikeinrichtung abgebildet wird. Durch die zu der ersten Umlenkeinrichtung in Axial richtung bzw. in Richtung der optischen Achse versetzt angeordnete zweite Umlenkeinrichtung kann eine Umlenkung bzw. Anpassung des restlichen zweiten Lichtanteils erfolgen mit dem Ziel, dass einerseits möglichst wenig von dem zweiten Lichtanteil verloren geht und andererseits die Anforderungen hinsichtlich des Kontrastes an der HellVDunkelgrenze erfüllt werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Umlenkeinrichtung und/oder die zweite Zusammenführeinrichtung derart ausgebildet, dass der zweite Lichtanteil bezogen auf die Grenzkante des ersten Lichtanteils in der Zwischenbildebene gespiegelt wird, so dass ein Anstieg der Lichtintensitäten in der ersten und zweiten Teillichtverteilung in die gleiche Richtung verlaufen. Vorteilhaft kann hierdurch eine optimale Lichtverteilung mit einer Hell-/Dunkelgrenze erstellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung verläuft die Grenzkante der ersten Umlenkeinrichtung in der Zwischenbildebene vertikal und/oder horizontal, so dass eine vertikale und/oder horizontale HellVDunkelgrenze gebildet werden kann. Gegebenenfalls können vertikale und horizontale Hell-/Dunkelgrenzen auch kombiniert werden, so dass sich die resultierende Lichtverteilung beispielsweise in einem Umfangswinkel von 270° erstreckt, wobei ein Viertelkreis ausgespart ist. Vorteilhaft können hierdurch unterschiedlichste kundenspezifische Anforderungen erfüllt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Erzeugung einer Lichtverteilung mit an der linken Seite und an der rechten Seite vertikalen HellVDunkelgrenzen ein in Fahrtrichtung gesehen linker Scheinwerfer mit einer ersten Umlenkeinrichtung vorgesehen, der eine erste Grenzkante (beispielsweise eine in Fahrtrichtung gesehen links angeordnete Grenzkante) zur Bildung einer linken vertikalen Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung aufweist. Zusätzlich ist ein in Fahrtrichtung gesehen rechter Scheinwerfer vorgesehen mit einer ersten Umlenkeinrichtung enthaltend eine zweite Grenzkante (beispielsweise eine in Fahrtrichtung gesehen rechts angeordnete Grenzkante) zur Bildung der rechten vertikalen Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die erste und/oder die zweite Umlenkeinrichtung um eine vertikale Achse und/oder um eine horizontale Achse drehbar bzw. kippbar gelagert angeordnet. Auf diese Weise kann eine adaptive Fernlichtverteilung unter Ausblendung des Gegenverkehrs bzw. durch horizontale Verkippung Abblendlicht bzw. Autobahnlicht erzeugt werden bzw. eine Leuchtweitenregelung erfolgen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Scheinwerfers mit einem Lasermodul zur Erzeugung einer Lichtverteilung mit einer vertikalen Hell-/Dunkel- grenze,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Lasermoduls nach Fig.1 ,
Fig. 3 eine perspektivische Rückansicht einer ersten Umlenkeinrichtung,
Fig. 4 eine perspektivische Rückansicht einer zweiten Umlenkeinrichtung,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Lichtverteilung mit vertikalen Hell- /Dunkelgrenzen,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Lasermoduls zur Erzeugung einer
270°-Lichtverteilung mit einer horizontalen und vertikalen Hell-/Dunkel- grenze,
Fig. 7a Darstellung einer viertelkreisförmigen Lichtverteilung statt einer halbkreisförmigen, wobei die zweite Umlenkeinrichtung rinnenförmig ausgebildet ist,
Fig. 7b Darstellung eines gestauchten halbkreisförmigen zweiten Lichtanteils, wobei die zweite Lichtumlenkeinrichtung unterschiedlich gewölbt ist und
Fig. 7c eine Darstellung der Kombination von einem ersten Lichtanteil und einem zweiten Lichtanteil mit jeweiliger horizontaler Hell-/Dunkelgrenze zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung. Ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer für Fahrzeuge dient zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wie beispielsweise einer Abblendlichtverteilung und dergleichen, die zumindest teilweise eine HellVDunkelgrenze aufweist. Der Scheinwerfer weist ein oder mehrere Lasermodule 1 auf, die jeweils eine Laserlichtquelle 2 zur Ab- strahlung eines Laserlichtbündels 3 einerseits und eine Optikeinheit 4 zur Formung des Laserlichtbündels 3 entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung andererseits aufweist.
Die Laserlichtquelle 2 weist beispielsweise ein Lasermaterial zur Abstrahlung eines Laserlichtes in einem ersten Spektralbereich, beispielsweise zur Abstrahlung von blauem Laserlicht, auf. Ferner weist die Laserlichtquelle 2 ein in Abstrahlrichtung des Lasermaterials vorgelagertes Konversionselement auf, mittels dessen das von dem Lasermaterial abgestrahlte Laserlicht teilweise in Licht eines zweiten Spektralbereiches (gelbes Licht) umgewandelt wird und dann unter additiver Mischung mit dem nicht konvertiertem blauen Licht als weißes Laserlichtbündel 3 abgestrahlt wird. Das Konversionselement weist einen transmissiv und oder in Reflexion bestrahlten
Leuchtstoff, beispielsweise Phosphor, auf.
Das weiße Laserlichtbündel 3 trifft auf eine Primäroptikeinrichtung 5 der Optikeinheit 4, die in Hauptabstrahlrichtung H vor der Laserlichtquelle 2 des Lasermoduls 1 angeordnet ist. Die Primäroptikeinrichtung 5 kann als eine ein- oder mehrteilige Abbildungslinse oder als ein Freiform-Ellipsoid oder als ein Freiform-Paraboloid ausgebildet sein, mittels derer/dessen das Laserlichtbündel 3 auf eine Zwischenbildebene 6 zur Erzeugung eines aus einem vollkreisförmigen Lichtbündel gebildeten Zwischenbildes
7 gelenkt wird. In der Zwischenbildebene 6 ist eine erste Umlenkeinrichtung 8 angeordnet, die beispielsweise als ein 45°-Umlenkspiegel oder als ein Shutter- Umlenkspiegel ausgebildet sein kann. Die Besonderheit der ersten Umlenkeinrichtung
8 besteht darin, dass sie eine Grenzkante 9 aufweist, die nach weiterer Lichtumformung zu einer Hell-/Dunkelgrenze führt. Die erste Umlenkeinrichtung 8 ist derart in der Zwischenbildebene 6 angeordnet, dass die Grenzkante 9 durch einen Bereich maximaler Lichtintensität des Zwischenbildes 7 bzw. Laserflecks verläuft. Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 1 bis 4 verläuft die Grenzkante 9 in vertikaler Richtung mittig durch das kreisrunde Zwischenbild 7, so dass mittels der ersten Umlenkeinrichtung 8 ein erster Lichtanteil 10 des Laserlichtbündels 3 im Wesentlichen nach unten entlang eines ersten Lichtpfades 1 1 in Richtung einer ersten Zusammenführeinrichtung 12 umgelenkt wird, an der eine weitere Lichtumlenkung, nämlich im Wesentlichen in Hauptabstrahlrichtung H erfolgt zur Erzeugung einer ersten Teillichtverteilung 13 (in Fig. 1 mit durchgezogener Linie dargestellt), die eine vertikale Hell-/Dunkelgrenze 14 aufweist. Die erste Zusammenführeinrichtung 12 kann beispielsweise als ein Reflektor mit vorzugsweise mindestens einer Reflektorscherbe oder als ein Spiegel ausgebildet sein.
Die Grenzkante 9 verläuft somit geradlinig und vorzugsweise in vertikaler Richtung, um die vertikale HellVDunkelgrenze 14 zu erzeugen. Alternativ kann die Grenzkante 9 auch nicht geradlinig, z. B. gebogen ausgebildet sein, um eine gewölbte vertikale Hell- /Dunkelgrenze zu erzeugen. Durch eine schräge bzw. geneigte bzw. in einem spitzen Winkel zu einer vertikalen Achse verlaufende Grenzkante kann beispielsweise eine asymmetrische Abblendlichtverteilung erzeugt werden, wobei die schräge Grenzkante für den 15-Grad-Anstieg verantwortlich ist. Die Form der Grenzkante gibt die Form der HellVDunkelgrenze vor.
Entlang einer optischen Achse 15 versetzt zu der ersten Umlenkeinrichtung 8 ist eine zweite Umlenkeinrichtung 8' angeordnet, mittels derer ein zweiter Lichtanteil 10' des Laserlichtbündels 3, der nicht von der ersten Umlenkeinrichtung 8 erfasst wird, entlang eines zweiten Lichtpfades 1 1 ' in Richtung einer zweiten Zusammenführeinrichtung 12' umgelenkt wird. Die zweite Zusammenführeinrichtung 12' ist beispielsweise als ein Reflektor mit vorzugsweise mindestens einer Reflektorscherbe bzw. als ein Spiegel ausgebildet. Die zweite Umlenkeinrichtung 8' ist derart ausgebildet, dass der zweite Lichtanteil 10' um einen Hohlspiegelfokuspunkt gespiegelt auf die zweite Zusammenführeinrichtung 12' trifft. Mittels der zweiten Zusammenführeinrichtung 12' wird der zweite Lichtanteil 10' derart umgelenkt, dass eine zweite Teillichtverteilung 13' (in Fig. 1 mit gestrichelter Linie dargestellt), erzeugt wird, die sich mit der ersten Teillichtverteilung 13 zu der vorgegebenen Lichtverteilung überlagert. Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, ist die zweite Teillichtverteilung 13' auf derselben Seite bezüglich der vertikalen HellVDunkelgrenze 14 angeordnet wie die erste Teillichtverteilung 13, so dass der zweite Lichtanteil 10' als Restlichtanteil zur erhöhten Beleuchtungsstärke in der ersten Teillichtverteilung 13 führt. Aufgrund der Spiegelung des zweiten Lichtanteils 10' bezüglich der vertikalen Linie erfolgt ein Anstieg der Lichtintensitäten in der ersten und zweiten Teillichtverteilung 13, 13' in die gleiche Richtung 17. Ein erster Teilbereich 18 der ersten Teillichtverteilung 13 bzw. der zweiten Teillichtverteilung 13', der in einem zu der vertikalen Hell-/Dunkelgrenze 14 nahen Bereich angeordnet ist, weist eine größere Lichtintensität bzw. Helligkeit auf als ein zweiter Teilbereich 19 der ersten Teillichtverteilung 13 bzw. zweiten Teillichtverteilung 13', der entfernt von der vertikalen Hell-/Dunkelgrenze 14 angeordnet ist.
Wie aus der Figur 4 ersichtlich ist, ist die ersten Umlenkeinrichtung 8 und/oder die zweite Umlenkeinrichtung 8' derart ausgebildet, dass der zweite Lichtanteil 10' bezogen auf eine senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung H verlaufenden Projektionsebene in einem spitzen Winkel Ψ zu dem ersten Lichtanteil 10 umgelenkt wird. Die erste Zusammenführeinrichtung 12 und die zweite Zusammenführeinrichtung 12' sind in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet.
Damit eine in Figur 5 dargestellte blendfreie Fernlichtverteilung 1 6 erzeugt wird, weisen ein in Fahrtrichtung des Fahrzeugs linker Scheinwerfer und ein in
Fahrtrichtung des Fahrzeugs rechter Scheinwerfer unterschiedlich ausgerichtete Lasermodule 1 auf. Eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs linker Scheinwerfer weist eine solche erste Umlenkeinrichtung 8 mit einer vorzugsweise in Fahrtrichtung gesehen links angeordneten Grenzkante zur Bildung einer linken vertikalen Hell- /Dunkelgrenze 14' eines linken Teilbereiches 1 6' der Fernlichtverteilung 1 6 auf. Eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs rechter Scheinwerfer weist eine erste
Umlenkeinrichtung 8 mit einer vorzugsweise in Fahrtrichtung gesehen rechts angeordnete Grenzkante zur Bildung einer rechten vertikalen Hell-/Dunkelgrenze 14" eines rechten Teilbereiches 1 6" der Fernlichtverteilung 16 auf. Hier wird angenommen, dass das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Lasermodul zur
Erzeugung der des rechten Teilbereichs 1 6" der Fernlichtverteilung 1 6 in dem rechten Scheinwerfer eingebaut ist. Zwischen dem linken Teilbereich 1 6' und dem rechten Teilbereich 1 6" der Fernlichtverteilung 1 6 ist ein ausgeblendeter Bereich derselben vorgesehen, in dem sich ein entgegenkommendes oder vorausfahrendes Fahrzeug 50 befindet. Hierdurch wird eine Blendung dieses Fahrzeugs 50 verhindert. Eine nicht dargestellte Steuereinrichtung wirkt so auf die Lasermodule ein, dass in Abhängigkeit von der aktuellen und/oder relativen Lage des entgegenkommenden oder
vorausfahrenden Fahrzeugs 50 zu dem die Lasermodule aufweisenden Fahrzeug der ausgeblendete Bereich dem entgegenkommenden oder vorausfahrenden Fahrzeug 50 folgt bzw. nachgeführt wird und somit eine Blendung desselben vermieden wird.
Zur Erzeugung unterschiedlich positionierter vertikaler Hell-/Dunkelgrenzen 14, 14', beispielsweise für die adaptive Fernlichtverteilung 1 6 mit Ausblendung des
Gegenverkehrs, ist die Zusammenführeinrichtung 1 2,1 2' um eine vertikale Drehachse Dv schwenkbar gelagert, wobei die Drehachse Dv durch die ersten Umlenkeinrichtung 8 verläuft. Gegebenenfalls kann auch das gesamte Lasermodul 1 oder nur die
Umlenkeinrichtungen 8, 8' um die vertikale Drehachse Dv schwenkbar gelagert sein.
Alternativ können die Zusammenführeinrichtungen 1 2 und 1 2' auch unabhängig voneinander um die Drehachse Dv verdreht werden, um damit die Überlagerung der Teillichtverteilungen 1 3, 1 3' zu variieren. Dies ist alternativ oder zusätzlich auch für die Umlenkeinrichtungen 8, 8' vorgesehen.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 6 kann ein Lasermodul 21 vorgesehen sein zur Erzeugung einer Lichtverteilung 36, die über eine vertikale HellVDunkelgrenze 34 und eine horizontale Hell-/Dunkelgrenze 35 verfügt. In Figur 6 ist der Aufbau des Lasermoduls 21 schematisch dargestellt. Dieses weist eine erste Umlenkeinrichtung 28 auf, mittels derer ein erster Lichtanteil 30, der viertelkreisförmig ausgebildet ist, in Richtung einer ersten Zusammenführeinrichtung 32 umgelenkt wird. Die erste Umlenkeinrichtung 28 weist eine vertikale Grenzkante 29 und eine horizontale Grenzkante 29' auf zur Bildung der vertikalen HellVDunkelgrenze 34 bzw. höh- zontalen Hell-/Dunkelgrenze 35 einer späteren durch die erste Zusammenführeinrichtung 32 abgebildeten ersten Teillichtverteilung 33 (durchgezogene Linie in Fig. 6).
In Hauptabstrahlrichtung H vor der ersten Umlenkeinrichtung 28 ist eine zweite Umlenkeinrichtung 28' angeordnet, mittels derer ein restlicher zweiter Lichtanteil 30' des Laserlichtbündels 3 umgelenkt wird in Richtung einer zweiten Zusammenführeinrichtung 32'. Die zweite Umlenkeinrichtung 28' ist derart ausgebildet, dass eine Punktspiegelung erfolgt, so dass nach Umlenkung des zweiten Lichtanteils 30' an der zweiten Zusammenführeinrichtung 32' eine zweite Teillichtverteilung 33' erzeugt wird, die sich mit der ersten Teillichtverteilung 33 zu der Lichtverteilung 34 überlagert. Die Überlagerung erfolgt so, dass die so gebildete Lichtverteilung 34 einen gewünschten Lichtintensitätsverlauf aufweist.
Vorteilhaft können somit unterschiedliche Lichtverteilungen mit vorgegebenen hohen Beleuchtungsstärkegradienten und oder unterschiedlichen Vorfeldgradienten (durch Kantenverrundung an der Grenzkante 29') erzeugt werden.
Wie aus Figur 7a ersichtlich ist, kann die zweite Umlenkeinrichtung 28' und/oder die zweite Zusammenführeinrichtung 32' auch so ausgebildet sein, dass statt einer 270°- Teillichtverteilung 33' eine 180°-Teillichtverteilung 33" erzeugt wird.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 7b kann die zweite Umlenkeinrichtung 28' und/oder die zweite Zusammenführeinrichtung 32' auch so ausgebildet sein, dass eine gestauchte zweite Teillichtverteilung 33 erzeugt wird. Hierdurch kann eine Vorfeld-Lichtverteilung 37 erzeugt werden mit einem weichen Aufsetzpunkt. Je nach Ausgestaltung der zweiten Umlenkeinrichtung 28' bzw. zweiten Zusammenführeinrichtung 32' kann eine weitere Anpassung hinsichtlich der Höhe, Breite und Intensitätsverteilung von Lichtverteilungskomponenten 37 vorgenommen werden. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 7c kann eine Abblendlichtverteilung 38 erzeugt werden mit einer horizontalen Hell-/Dunkelgrenze 39, wobei die Lichtverteilung 38 durch Überlagerung einer ersten Teillichtverteilung 43 und einer zweiten Teillichtverteilung 43' erzeugt wird. Die erste Teillichtverteilung 43 und die zweite Teillichtverteilung 43' werden durch entsprechende Modifikationen der ersten Umlenkeinrichtung 8, 28 bzw. der zweiten Umlenkeinrichtung 8', 28' bzw. der ersten Zusammenführeinrichtung 12, 32 bzw. der zweiten Zusammenführeinrichtung 12', 32' erzeugt. Wenn das für die Lichtverteilung 38 verantwortliche Lasermodul 1 um eine horizontale Drehachse verschwenkbar gelagert ist, können hierdurch unterschiedliche Lichtverteilungen, beispielsweise Autobahnlicht, Abblendlicht mit adaptiver HellVDunkelgrenze erzeugt werden und oder mindestens eine vertikale Hell- /Dunkelgrenze, wenn nur der für die Teillichtverteilung 43' verantwortliche Lichtanteil nach oben bewegt wird. Damit lassen sich multi-funktionale Laser-Systeme lichtstrom- effizient umsetzen.
Bezugszeichenliste
1 Lasermodul
2 Laserlichtquelle / Konverter
3 Laserlichtbündel
4 Optikeinheit
5 Primäroptikeinrichtung
6 Zwischenbildebene
7 Laserlichtbündel (Ausgangsbündel)
8,8' 1 . und 2. Umlenkeinrichtung
9 Grenzkante
10,10' 1 . und 2. Lichtanteil
1 1 ,1 1 ' 1 . und 2. Lichtpfad
12,12' 1 . und 2. Zusammenführeinrichtung
13,13' 1 . und 2. Teillichtverteilung
14,14', 14" vertikale Hell-/Dunkelgrenze
15 optische Achse
1 6 Lichtverteilung
17 Richtung
18 1 . Teilbereich
19 2. Teilbereich
21 Lasermodul
28,28' 1 . und 2. Umlenkeinrichtung
29,29' Grenzkante (vertikal / horizontal (teils verrundet))
30,30' 1 . und 2. Lichtanteil
32,32' 1 . und 2. Zusammenführeinrichtung
33,33' 1 . und 2. Teillichtverteilung
34 vertikale Hell-/Dunkelgrenze
35 horizontale Hell-/Dunkelgrenze
36 Lichtverteilung
37 Lichtverteilung
38 Lichtverteilung horizontale Hell-/Dunkelgrenze,43' 1 . und 2. Teillichtverteilung
Fahrzeug

Claims

Scheinwerfer für Fahrzeuge Patentansprüche
1 . Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lasermodul (1 , 21 ) enthaltend eine
Laserlichtquelle (2) zur Abstrahlung eines Laserlichtbündels (3) und eine Optikeinheit (4) zur Formung des Laserlichtbündels (3) in eine vorgegebene Lichtverteilung (1 6, 36, 37, 38), dadurch gekennzeichnet,
- dass die Optikeinheit (4) eine Primäroptikeinrichtung (5) zur Abbildung eines Zwischenbildes (7) in einer Zwischenbildebene (6) aufweist,
- dass die Optikeinheit (4) eine in der Zwischenbildebene (6) angeordnete Umlenkeinrichtung (8, 28) mit einer Grenzkante (9) aufweist, mittels derer ein Lichtanteil (10, 30) des Laserlichtbündels (3) entlang eines Lichtpfades (1 1 ) umgelenkt wird in Richtung einer Zusammenführeinrichtung (12, 32), mittels derer der Lichtanteil (10, 30) unter Bildung einer Hell-/Dunkelgrenze (14, 14', 14", 39) zu einer Lichtverteilung (13, 33) umgelenkt wird.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
- dass die Optikeinheit (4) eine in der Zwischenbildebene (6) angeordnete erste Umlenkeinrichtung (8, 28) mit einer Grenzkante (9) aufweist, mittels derer ein erster Lichtanteil (10, 30) des Laserlichtbündels (3) entlang eines ersten Lichtpfades (1 1 ) umgelenkt wird in Richtung einer ersten Zusammenführeinrichtung (12, 32), mittels derer der erste Lichtanteil (10, 30) unter Bildung einer Hell-/Dunkelgrenze (14, 14', 14", 39) zu einer ersten Teillichtverteilung (13, 33) umgelenkt wird,
- dass die Optikeinheit (4) eine zweite Umlenkeinrichtung (8', 28') aufweist, mittels derer ein von der ersten Umlenkeinrichtung (8, 28) nicht umgelenkter zweiter Lichtanteil (10', 30') des Laserlichtbündels (3) entlang eines zweiten Lichtpfades (1 1 ') umgelenkt wird in Richtung einer zweiten Zusammenführeinrichtung (12', 32'), mittels derer der zweite Lichtanteil (10', 30') zu einer zweiten Teillichtverteilung (13', 33') so umgelenkt wird, dass sich die zweite Teillichtverteilung (13', 33') mit der ersten Teillichtverteilung (13, 33) zu der Lichtverteilung (1 6, 36, 37, 38) überlagert.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (8, 28) und die zweite Umlenkeinrichtung (8', 28') in Hauptabstrahlrichtung (H) versetzt zueinander angeordnet sind und dass die erste Umlenkeinrichtung (8, 28) und die zweite Umlenkeinrichtung (8', 28') derart ausgebildet sind, dass der zweite Lichtanteil (10', 30') bezogen auf eine senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung (H) verlaufenden Projektionsebene in einem spitzen Winkel {Ψ) zu dem ersten Lichtanteil (10, 30) umgelenkt wird.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umlenkeinrichtung (8', 28') und/oder die zweite Zusammenführeinrichtung (12', 32') derart ausgebildet sind/ist, dass der zweite Lichtanteil (10', 30') bezogen auf die Grenzkante (9) des ersten Lichtanteils (10, 30) mindestens einmal gespiegelt wird, so dass ein Anstieg von Lichtintensitäten in der ersten Teillichtverteilung (13, 33) in die gleiche Richtung (17) verläuft wie der der zweiten Teillichtverteilung (13', 33').
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkante (9) vertikal und/oder horizontal verläuft zur Bildung einer vertikalen und/oder horizontalen Hell-/Dunkelgrenze (14', 14") der Lichtverteilung (1 6).
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Fahrtrichtung des Fahrzeugs linker Scheinwerfer eine erste Umlenkeinrichtung (8, 28) mit einer ersten Grenzkante (9) zur Bildung einer linken vertikalen Hell-/Dunkelgrenze (14') der Lichtverteilung (1 6) und eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs rechter Scheinwerfer eine erste Umlenkeinrichtung (8, 28) mit einer zweiten Grenzkante (9) zur Bildung einer rechten vertikalen HellVDunkelgrenze (14") der Lichtverteilung (1 6) aufweist.
7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (8, 28) und die zweite Umlenkeinrichtung (8', 28') um ein vertikale Achse (Dv) und/oder um eine horizontale Achse drehbar gelagert sind.
8. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptikeinrichtung (5) eine Linse und/oder ein Freiform-Ellipsoid und/oder ein Freiform-Paraboloid aufweist.
9. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (8, 28) als ein Shutter-Umlenkspiegel und die zweite Umlenkeinrichtung (8', 28') als ein Hohlspiegel ausgebildet sind.
1 0. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zusammenführeinrichtung (1 2, 32) und/oder die zweite Zusammenführeinrichtung (1 2', 32') als ein Reflektor oder als ein Spiegel ausgebildet sind.
1 1 . Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (2) ein Laserlicht abstrahlendes Lasermaterial sowie ein Konversionselement aufweist, wobei das in einem ersten Spektralbereich von dem Lasermaterial abgestrahlte Laserlicht zumindest teilweise mittels des Konversionselements konvertiert wird in Laserlicht eines zweiten Spektralbereiches, so dass durch Überlagerung des ersten und zweiten Spektralbereiches das Laserlichtbündel (3) als Weißlicht erzeugt wird.
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