(19)
(11)EP 2 993 390 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
17.06.2020  Patentblatt  2020/25

(21)Anmeldenummer: 15002484.2

(22)Anmeldetag:  21.08.2015
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F21S 41/176(2018.01)
F21S 41/675(2018.01)

(54)

SCHEINWERFER FÜR EINEN KRAFTWAGEN SOWIE EIN KRAFTWAGEN

HEADLIGHT FOR A MOTOR VEHICLE AND A MOTOR VEHICLE

PHARE POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE ET VEHICULE AUTOMOBILE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 06.09.2014 DE 102014013202

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
09.03.2016  Patentblatt  2016/10

(73)Patentinhaber: AUDI AG
85045 Ingolstadt (DE)

(72)Erfinder:
  • Wilhelmy, Jürgen
    91171 Greding (DE)
  • Gut, Carsten
    85051 Ingolstadt (DE)

(74)Vertreter: Thielmann, Frank 
AUDI AG Patentabteilung
85045 Ingolstadt
85045 Ingolstadt (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
EP-A1- 2 503 222
EP-A2- 1 433 654
WO-A1-2008/109296
DE-A1- 19 530 008
DE-A1-102008 063 634
DE-A1-102013 200 989
US-A1- 2002 196 636
EP-A1- 2 642 187
EP-A2- 2 706 287
WO-A1-2012/098020
DE-A1-102008 022 795
DE-A1-102010 062 465
US-A1- 2002 008 972
US-A1- 2011 280 032
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen.

    [0002] Die EP 2 706 287 A2 beschreibt einen Scheinwerfer für einen Kraftwagen mit einer Lichterzeugungseinrichtung und einer Spiegelanordnung, welche eine Vielzahl von Mikrospiegelelementen aufweist. Mittels dieses Scheinwerfers kann eine Lichtverteilung erzeugt werden, welche in einem Randbereich eine geringere Leuchtdichte als in einem Mittenbereich aufweist.

    [0003] Die US 2011/0280032 A1 beschreibt einen Laserscheinwerfer mit einer Laserlichtquelle und einem Konverterelement für ein Kraftfahrzeug.

    [0004] Die DE 10 2008 022 795 A1 beschreibt einen Kfz-Scheinwerfer mit zumindest einem Halbleiterlaser als Lichtquelle des Kfz-Scheinwerfers und zumindest einem Lichtmodulator, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgegebener Weise verändert.

    [0005] Aus der DE 10 2004 042 092 A1 ist ein Scheinwerfer für einen Kraftwagen bekannt, mit einer Lichterzeugungseinrichtung und einer Spiegelanordnung, welche aus einer Vielzahl von Mikrospiegelelementen besteht. Diese Mikrospiegelelemente sind wenigstens zwischen einer Reflexionsstellung, bei welcher das durch die Lichterzeugungseinrichtung erzeugte Licht durch das Mikrospiegelelement aus dem Scheinwerfer heraus reflektiert wird, und einer Absorberstellung, bei welcher das Licht größtenteils oder vollständig von dem Mikrospiegelelementsegment in einen Absorptionsbereich reflektiert wird, unabhängig voneinander verstellbar. Damit kann die Lichtverteilung des Scheinwerfers beispielsweise so verändert werden, dass ein Fahrer eines entgegenkommenden Kraftfahrzeugs nicht geblendet wird. Nachteilig an solch einem Scheinwerfer ist insbesondere, dass eine hohe elektrische Leistung benötigt wird.

    [0006] Aus der DE 10 2010 047 697 A1 ist ein Scheinwerfer für einen Kraftwagen mit einer Lichterzeugungseinrichtung und einer Spiegelanordnung bekannt, wobei die Lichterzeugungseinrichtung mehrere LED-Lichtquellen umfasst. Jeder LED-Lichtquelle ist dabei jeweils ein Reflektor als Optikelement zugeordnet, welche gemeinsam eine Optikeinheit bilden. Damit soll insbesondere eine Fernlichtfunktion des Scheinwerfers realisiert werden, bei der die Lichtverteilung des Scheinwerfers an die Erfordernisse eines Verkehrsraumes angepasst werden kann. Ein solcher Scheinwerfer mit einem Reflektor pro LED-Lichtquelle ist besonders aufwendig und teuer.

    [0007] Die US 2012/0106178 A1 beschreibt einen Scheinwerfer für einen Kraftwagen, bei welchem ein Laserstrahl ein Konverterelement zum Fluoreszieren anregt. Das durch das fluoreszierende Konverterelement abgestrahlte Licht wird von einem konkaven Spiegel aus dem Scheinwerfer heraus reflektiert. Dabei können auch eine Mehrzahl von Lasern und/oder Konverterelementen vorgesehen sein, wobei jedem Laser und/oder Konverterelement dann ein konkaver Spiegel zugeordnet wird. Nachteilig an den notwendigerweise verwendeten konkaven Spiegeln ist, dass sie nicht als verstellbare Spiegelelemente ausbildbar sind. Dies wird durch die konkave Form des Spiegels verhindert, welche außerdem in der Herstellung besonders teuer ist.

    [0008] Aus der EP 1 433 654 A2 ist eine digitale Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Diese umfasst eine optische Maschine, welche eine Lichtquelle, einen digitalen Lichtreflektor vom Reflexionstyp mit einer Vielzahl von Mikrospiegelelementen, eine Lichtbestrahlungseinheit, die reflektiertes Licht von dem digitalen Lichtreflektor vom Reflektionstyp auf eine Straßenoberfläche und dergleichen strahlt und eine Informationsanzeigeeinheit umfasst.

    [0009] Aus der DE 195 30 008 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle und einen Reflektor aufweist, durch den Licht auf eine Umlenkvorrichtung reflektiert wird. Die Umlenkvorrichtung weist eine Vielzahl einzelner reflektierender Elemente auf, die unabhängig voneinander zwischen wenigstens zwei verschiedenen Stellungen bewegbar sind. Durch Bewegung der einzelnen Elemente können gezielt Teile des Lichtbündels zugeschaltet oder ausgeblendet werden und somit die Charakteristik des aus der Beleuchtungseinrichtung austretenden Lichtbündels verändert werden.

    [0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für einen Kraftwagen sowie einen Kraftwagen selbst zu schaffen, welche besonders günstig sind.

    [0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Scheinwerfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.

    [0012] Um einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher besonders günstig ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lichterzeugungseinrichtung wenigstens eine Halbleiterlichtquelle und wenigstens ein im Strahlengang des Scheinwerfers vor der aus Mikrospiegeln gebildeten Spiegelanordnung angeordnetes und durch die Halbleiterlichtquelle zum Leuchten anregbares Konverterelement umfasst, wobei das Konverterelement zum Abstrahlen des von ihm abgegebenen Lichts auf die Spiegelanordnung ausgelegt ist. Eine Halbleiterlichtquelle erzeugt besonders wenig Wärme, benötigt eine besonders geringe elektrische Leistung und weist eine besonders hohe Lebensdauer auf. Insbesondere durch die geringe Wärmeerzeugung werden jeweilige andere Bauteile des Scheinwerfers, insbesondere optische Elemente, besonders wenig thermisch belastet.

    [0013] Das Konverterelement kann durch ein mittels der Halbleiterlichtquelle zum Fluoreszieren anregbares Material gebildet sein. Damit kann in besonders einfacher und kostengünstiger Weise eine bevorzugte Lichtverteilung des durch das Konverterelement abgegebenen Lichtes erzeugt werden. Alternativ kann es beispielsweise auch aus einem Material gebildet sein, das lediglich das durch die Halbleiterlichtquelle ausgestrahlte Licht streut. Durch das Konverterelement wird keine zusätzliche Wärme erzeugt, sodass die thermische Belastung des Scheinwerfers besonders gering ist.

    [0014] Der Strahlengang im Scheinwerfer ist wie folgt: Die Halbleiterlichtquelle erzeugt Licht. Dieses Licht trifft auf das Konverterelement, wodurch dieses zum Leuchten angeregt wird. Das dadurch von dem Konverterelement abgegebene Licht trifft anschließend auf die Spiegelanordnung, welche aus den verstellbaren Mikrospiegelelementen besteht. Je nach Stellung wird das Licht dann von den Mikrospiegelelementen aus dem Scheinwerfer heraus oder in einen Absorptionsbereich reflektiert. Der Absorptionsbereich ist üblicherweise durch ein Bauteil mit einer schwarze Farbe aufweisenden Oberfläche gebildet, welche wenigstens einen Großteil des Lichtes absorbiert. Diese Anordnung hat zwei Vorteile. Erstens wird die Spiegelanordnung vor einer durch die Halbleiterlichtquelle erzeugten Wärme geschützt. Die thermisch empfindliche Spiegelanordnung wird also im Wesentlichen lediglich durch das auf sie treffende Licht erwärmt. Zweitens kann erst so der Vorteil der Spiegelanordnung mit verstellbaren Mikrospiegelelementen genutzt werden, nämlich dass die Lichtverteilung des Scheinwerfers einstellbar ist. Insbesondere wenn das Konverterelement im Strahlengang hinter der Spiegelanordnung angeordnet ist, ist die Lichtverteilung des Scheinwerfers sonst nur noch eingeschränkt veränderbar.

    [0015] Erfindungsgemäß ist es weiter vorgesehen, dass das Konverterelement dazu ausgelegt ist, mit einer ortsabhängigen Leuchtdichte Licht abzugeben. So kann das vom Konverterelement abgegebene Licht besonders einfach vorgeformt werden. Insbesondere kann so die optische Einrichtung zum Vorformen durch das Konverterelement gebildet sein, sodass ein besonders kompakter Scheinwerfer realisiert werden kann. Dafür gibt das Konverterelement Licht ab, das auf dem Randbereich der Spiegelanordnung mit einer geringen Leuchtdichte trifft als in dem Mittenbereich der Spiegelanordnung. Das Konverterelement kann beispielsweise eine ortsabhängige Leuchtdichte durch eine unterschiedliche, ortsabhängige Dicke erzeugen. Ein in seinem Randbereich dünneres Konverterelement kann dort beispielsweise Licht mit einer geringeren Leuchtdichte abgeben als in einem im Vergleich dickeren Mittenbereich.

    [0016] Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Etendue des Konverterelements kleiner der Etendue der Spiegelanordnung ist. Die Etendue misst die Ausdehnung eines Strahlenbündels in der geometrischen Optik und setzt sich aus einem Querschnitt und einem Raumwinkel zusammen. Die Etendue ist eine Erhaltungsgröße der geometrischen Optik und ändert sich nicht beim Durchgang eines Strahlenbündels durch ein optisches System. Bei einem Scheinwerfer beschreibt die Etendue, wie stark das Licht bereits aufgefächert ist. Dadurch, dass die Etendue des Konverterelements kleiner oder gleich der Etendue der Spiegelanordnung ist, geht bei der Reflexion des durch das Konverterelement abgegebenen Lichtes durch die Spiegelanordnung keine Lichtleistung verloren. Durch solch eine besonders gute Abstimmung des Konverterelements auf die Spiegelanordnung mittels der Etendue kann also die Effizienz des Scheinwerfers besonders gesteigert werden. Weiterhin ist vorgesehen, dass die optische Einrichtung wenigstens einen Reflektor und/oder eine optische Linse umfasst. Damit kann in besonders einfacher und besonders günstiger Weise das vom Konverterelement abgegebene Licht vorgeformt werden.
    Gemäß einer zweiten Variante ist die optische Einrichtung zum Vorformen durch das Konverterelement gebildet.

    [0017] Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle eine Leuchtdiode oder einen Laser umfasst. Leuchtdioden sind im Vergleich zum Laser besonders günstig und erzeugen zudem besonders wenig Wärme. Der Laser bietet den Vorteil, dass seine Leuchtdichte nahezu beliebig skaliert werden kann, wodurch die Leuchtdichte bei gleicher Fläche erhöht werden kann. Das heißt, bei gleicher Leuchtdichte des aus dem Scheinwerfer heraustretenden Lichtes kann bei der Verwendung eines Lasers eine besonders kleine Spiegelanordnung benutzt werden. Dadurch ist die Spiegelanordnung besonders kostengünstig und benötigt besonders wenig Bauraum.

    [0018] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Lichterzeugungseinrichtung dazu ausgelegt ist, Licht mit wenigstens zwei unterschiedlichen Spektralverteilungen zu erzeugen. Die Spektralverteilung des Lichts beschreibt die Farbe des Lichts. Damit kann der Scheinwerfer in besonders einfacher Weise dazu genutzt werden, Informationen für den Fahrer auf die Straße vor den Kraftwagen zu projizieren. Bei diesen Informationen kann es sich beispielsweise um die Geschwindigkeit des Kraftwagens handeln, Routenanweisungen eines Navigationssystems oder generell alle Angaben, die dem Fahrer sonst im Cockpit des Kraftwagens gemacht werden. Zu diesem Zweck werden einzelne Mikrospiegel der Spiegelanordnung gezielt zwischen der Reflexionsstellung und der Absorberstellung verstellt. Weiterhin kann der Scheinwerfer so die Funktion eines Blinkers übernehmen. Entsprechend sind keine zusätzlichen Elemente oder Bauteile notwendig, um in dem Scheinwerfer eine Blinkerfunktion zu integrieren, wodurch solch ein Scheinwerfer besonders kostengünstig ist.

    [0019] Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Lichterzeugungseinrichtung wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen zum Erzeugen und/oder zwei Konverterelemente zum Abgeben von Licht mit den unterschiedlichen Spektralverteilungen umfasst. Damit kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise Licht mit unterschiedlichen Spektralverteilungen erzeugt werden. Andernfalls ist es beispielsweise notwendig, ein bewegliches Rad im Scheinwerfer mit daran befestigten, unterschiedlich farbigen Blenden im Strahlengang des Lichts vorzusehen. Mittels dieses Rads und einer Steuerung kann dann von dem Scheinwerfer Licht mit unterschiedlichen Spektralverteilungen abgegeben werden. Diese Lösung ist beispielsweise von sogenannten Beamern aus dem Hausgebrauch bekannt. Ein solches zusätzliches Rad ist besonders teuer, benötigt besonders viel Bauraum und eine besonders aufwendige Steuereinrichtung. Alle diese Nachteile können durch die Verwendung von wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen und/oder zwei Konverterelementen vermieden werden. Entsprechend ist ein so gestalteter Scheinwerfer besonders kostengünstig und besonders bauraumgünstig.

    [0020] Besonders vorteilhaft für die Erfindung ist es, wenn die Lichterzeugungseinrichtung einen Lichtleiter zum Transport des durch die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle erzeugten Lichts zu dem wenigstens einen Konverterelement umfasst. Der Lichtleiter ermöglicht es also, dass der Strahlengang des von der wenigstens einen Halbleiterlichtquelle erzeugten Lichts nicht in grader Linie zu dem wenigstens einen Konverterelement führen muss. Vielmehr folgt das erzeugte Licht dem Verlauf des Lichtleiters. Dies ermöglicht eine freie Wahl der Position der wenigstens einen Halbleiterlichtquelle und damit einen besonders kompakten Scheinwerfer. Weiterhin bietet der Lichtleiter den Vorteil, dass weniger Licht durch Streuung an der Spiegelanordnung vorbei gelenkt wird. Insgesamt kann so die Etendue der Halbleiterlichtquelle auf die Etendue des Konverterelements und damit auch der Spiegelanordnung besonders gut angepasst werden. Damit ist die Effizienz des so gestalteten Scheinwerfers besonders hoch.

    [0021] Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Scheinwerfer eine optische Einrichtung umfasst, mittels welcher eine Leuchtdichteverteilung des vom Konverterelement abgegebenen Lichts so vorgeformt wird, dass das Licht beim Auftreffen auf die Spiegelanordnung in einem Randbereich der Spiegelanordnung eine geringere Leuchtdichte als in einem Mittenbereich der Spiegelanordnung aufweist. Beispielsweise soll die Leuchtdichte in dem Randbereich zehn Prozent geringer, insbesondere zwanzig Prozent geringer als in dem Mittenbereich der Spiegelanordnung sein. Durch das so vorgeformte Licht kann eine Lichtverteilung bereits vor dem Auftreffen auf die Spiegelanordnung an die spätere gewünschte Lichtverteilung des aus dem Scheinwerfer heraustretenden Lichtes angepasst werden. Beispielsweise entspricht die Lichtverteilung des auf die Spiegelanordnung auftreffenden Lichts bereits der gewünschten Lichtverteilung des Fernlichtes oder des Abblendlichtes. Das heißt, zur Einstellung dieser Lichtverteilung müssen einzelne Spiegelelemente nicht mehr so verstellt werden, dass Teile des Lichts in den Absorptionsbereich reflektiert werden. Das heißt ebenfalls, dass ein besonders großer Teil des von dem Konverterelement abgegebenen Lichts durch die Spiegelanordnung aus dem Scheinwerfer heraus reflektiert werden kann. Damit ist die Effizienz des Scheinwerfers besonders hoch.

    [0022] Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten in eben solcher Weise für den erfindungsgemäßen Kraftwagen mit mindestens solch einem Scheinwerfer.

    [0023] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigen in:
    Fig. 1
    eine schematische Draufsicht auf einen Kraftwagen mit zwei Scheinwerfern;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines der Scheinwerfer mit einer Lichterzeugungseinrichtung, einem Konverterelement und einer Spiegelanordnung;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Scheinwerfers, wobei die Lichterzeugungseinrichtung einen Lichtleiter umfasst;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Scheinwerfers, wobei der Scheinwerfer eine optische Einrichtung umfasst, womit das vom Konverterelement abgegebene Licht vorgeformt wird;
    Fig. 5
    einen Graphen, welcher einen schematisierten Verlauf Leuchtdichte des vorgeformten Lichtes bei einem Auftreffen auf die Spiegelanordnung zeigt; und
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Scheinwerfers, wobei die Lichterzeugungseinrichtung dazu ausgelegt ist, Licht mit wenigstens zwei unterschiedlichen Spektralverteilungen zu erzeugen.


    [0024] Fig. 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Kraftwagen 10 mit zwei Scheinwerfern 12, welche durch eine Steuereinrichtung 14 gesteuert werden können. Mittels der Scheinwerfer 12 kann Licht erzeugt werden, welches vor dem Kraftwagen 10 einen Bereich einer Straße mit einer Lichtverteilung 46 ausleuchtet. Jeder der Scheinwerfer 12 kann aufweisen: eine Lichterzeugungseinrichtung 18 und eine Spiegelanordnung 28, welche aus einer Vielzahl von Mikrospiegelelementen besteht, welche zwischen wenigstens einer Reflexionsstellung, bei welcher das durch die Lichtererzeugungseinrichtung 18 erzeugte Licht durch das Mikrospiegelelement aus dem Scheinwerfer 12 heraus reflektiert wird, und einer Absorberstellung, bei welcher das Licht größtenteils oder vollständig von dem Mikrospiegelsegment in einen Absorptionsbereich reflektiert wird, wobei die Mikrospiegelelemente unabhängig voneinander verstellbar sind. Weiterhin umfasst die Lichterzeugungseinrichtung 18 wenigstens eine Halbleiterlichtquelle 16 und wenigstens ein im Strahlengang des Scheinwerfers 12 vor der Spiegelanordnung (28) angeordnetes und durch die Halbleiterlichtquelle 16 zum Leuchten anregbares Konverterelement 24, wobei das Konverterelement 24 zum Abstrahlen des von ihm abgegebenen Lichts auf die Spiegelanordnung 28 ausgelegt ist.

    [0025] Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung zumindest ausschnittsweise einen solchen Scheinwerfer 12. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel erzeugen drei Halbleiterlichtquellen 16 der Lichterzeugungseinrichtung 18 jeweils einen Laserstrahl 20. Die Halbleiterlichtquellen 16 sind hier also als Laser 22 ausgebildet, welche eine Erzeugung von Licht mit einer besonders hohen Leuchtdichte ermöglichen. Die Halbleiterlichtquelle 16 kann auch eine Leuchtdiode (LED) umfassen. Die Laserstrahlen 20 treffen auf das Konverterelement 24 der Lichterzeugungseinrichtung 18. Im hier gezeigten Beispiel weist das Konverterelement 24 ein fluoreszierendes Material auf, welches durch Absorption der Laserstrahlen 20 zum Leuchten und damit zum Abgeben von Licht angeregt wird. Dabei kann das Konverterelement 24 beispielsweise dazu ausgelegt sein, dass es mit einem blauen oder roten Laserstrahl 20 dazu angeregt wird, weißes Licht abzugeben. Entsprechende Materialien sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Abgabe dieses Lichtes wird durch die gestrichelten Linien 26 veranschaulicht.

    [0026] Dabei ist durch das mit den Linien 26 veranschaulichte Licht auch verdeutlicht, dass die Etendue des Konverterelements 24 kleiner oder gleich der Etendue der Spiegelanordnung 28 ist. Durch diese Abstimmung der Etendue kommt es zu besonders geringen Verlusten bei der Lichtübertragung. Die Lichterzeugungseinrichtung 18 umfasst also wenigstens eine Halbleiterlichtquelle 16 und wenigstens ein im Strahlengang des Scheinwerfers 12 angeordnetes und durch die Halbleiterlichtquelle 16 zum Leuchten anregbares Konverterelement 24, wobei das Konverterelement 24 zum Abstrahlen des von ihm abgegebenen Lichts auf die Spiegelanordnung 28 ausgelegt ist.

    [0027] Die Spiegelanordnung 28 besteht aus einer Vielzahl von Mikrospiegelelementen, welche zwischen wenigstens einer Reflektionsstellung, bei welcher das durch die Lichterzeugungseinrichtung 18 erzeugte Licht durch das Mikrospiegelelement aus dem Scheinwerfer 12 heraus reflektiert wird, und einer Absorberstellung, bei welcher das Licht größtenteils oder vollständig von dem Mikrospiegelsegment in einen Absorptionsbereich reflektiert wird, unabhängig voneinander verstellbar sind. Solch eine Spiegelanordnung 28 mit einer Vielzahl von Mikrospiegelelementen wird auch als Digital Micromirror Device oder kurz als DMD bezeichnet. Jedes Mikrospiegelelement lässt sich in seinem Winkel einzeln verstellen und besitzt dabei zwei stabile Endzustände, zwischen denen das Mikrospiegelelement innerhalb einer Sekunde beispielsweise bis zu 5000 Mal wechseln kann. Dabei kann eine Zeitdauer, für welche das Mikrospiegelelement in der Reflektionsstellung und/oder der Absorberstellung verbleibt, variiert werden. Im Betrieb schwingt das Mikrospiegelelement üblicherweise dauerhaft zwischen diesen Zuständen hin und her. Erst durch die Veränderung der Zeitdauer, für welche das Mikrospiegelelement in einer Stellung verbleibt, wird für einen Betrachter eine wahrgenommene Reflexionsstärke bei diesem Spiegelelement variiert. Dabei können für einen Betrachter Reflexionen aus dem Scheinwerfer 12 heraus mit kaum oder nicht mehr wahrnehmbaren Verlusten bis hin zu einer nicht mehr wahrnehmbaren Reflexion aus dem Scheinwerfer 12 heraus durch das Mikrospiegelelement erzeugt werden.

    [0028] Das durch die Spiegelanordnung 28 mit den Mikrospiegelelementen in Reflexionsstellung reflektierte Licht tritt über eine Linse 30, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, aus dem Scheinwerfer 12 heraus. Mit der beschriebenen Steuerung der Spiegelanordnung 28 kann dabei gezielt die Helligkeit einzelner Bildpunkt der Lichtverteilung 46 des Scheinwerfers 12 eingestellt und schnell verändert werden. Entsprechend können also mit der Spiegelanordnung 28 durch die einzeln verstellbaren Mikrospiegelelemente gezielt einzelne Bereiche der Lichtverteilung 46 der Scheinwerfer 12 ausgeblendet werden. Auch eine Abschwächung einzelner Bereiche ist möglich.

    [0029] Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einer alternative Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Scheinwerfers 12. Hier umfasst die Lichterzeugungseinrichtung 18 zusätzlich einen Lichtleiter 32 zum Transport des durch die Halbleiterlichtquelle 16 erzeugten Lichts zu dem Konverterelement 24. Der Lichtleiter 32 kann besonders Verluste durch Streuung reduzieren, indem er dafür sorgt, dass das durch die Halbleiterlichtquelle 16 erzeugte Licht gebündelt auf das Konverterelement 24 trifft. Außerdem kann so die Halbleiterlichtquelle 16 unabhängig von einer geraden Sichtlinie auf das Konverterelement 24 positioniert werden, da das von der Halbleiterlichtquelle 16 erzeugte Licht dem Verlauf des Lichtleiters 32 folgt. Damit ist es möglich, einen besonders kompakten Scheinwerfer 12 zu schaffen. Eine Positionierung der Halbleiterlichtquelle 16 unabhängig von der Position des Konverterelements 24 mittels des Lichtleiters 32 ermöglicht es ebenfalls, die Wärmeabstrahlung der Halbleiterlichtquelle 16 auf thermisch empfindliche Bauteile des Scheinwerfers 12 zu reduzieren.

    [0030] Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine alternative Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Scheinwerfers 12, wobei der Scheinwerfer 12 eine optische Einrichtung 34 umfasst, womit eine Leuchtdichteverteilung des vom Konverterelement 24 abgegebenen Lichts so vorgeformt wird, dass das Licht beim Auftreffen auf die Spiegelanordnung 28 in einem Randbereich der Spiegelanordnung 28 eine geringere Leuchtdichte als in einem Mittelbereich der Spiegelanordnung 28 aufweist. Fig. 4 zeigt, wie das vom Konverterelement 24 abgegebene Licht zunächst auf die optische Einrichtung 34 trifft und von dort weiter auf die Spiegelanordnung 28 strahlt. Der Verlauf des Strahlengangs ist hier durch die gestrichelten Linien 36 veranschaulicht.

    [0031] Eine beispielhafte so erzeugte Lichtverteilung 50 auf der Spiegelanordnung 28 ist in dem Graphen der Fig. 5 gezeigt. Die y- und x-Achsen bezeichnen dabei die Flächenkoordinaten auf der Spiegelanordnung 28 relativ gesehen zu einem Mittelpunkt. Auf der z-Achse ist die relative Leuchtdichte des auf die Spiegelanordnung 28 über die Fläche auftreffendes Licht aufgetragen. Der höchste Wert entspricht dabei der maximalen Leuchtdichte. In Fig. 5 ist der Mittenbereich durch das Bezugszeichen 38 gekennzeichnet, während der Randbereich durch das Bezugszeichen 40 gekennzeichnet ist. Gut erkennbar ist, dass die Leuchtstärke im Mittenbereich 38 ihr Maximum einnimmt, während sie im Randbereich 40 der Spiegelanordnung 28 eine wesentlich geringere Leuchtdichte aufweist. Damit ist das so vorgeformte Licht für die Lichtverteilung 50 eines Fernlichtes optimiert. Die Lichtverteilung 50 kann aber auch für ein Abblendlicht oder andere Funktionen vorgeformt werden. Damit ist es nicht mehr notwendig, einzelne Mikrospiegelelemente der Spiegelanordnung 28 besonders lange oder überhaupt in die Absorberstellung im Randbereich 40 der Spiegelanordnung 28 zu verstellen, um bei der Reflektion des Lichtes durch die Spiegelanordnung 28 die gewünschte Lichtverteilung 46 der Scheinwerfer 12 zu erzeugen. Entsprechend geht bei der Erzeugung der Lichtverteilung 46 durch die Scheinwerfer 12 weniger Licht im Absorptionsbereich der Scheinwerfer 12 verloren, sodass der Scheinwerfer 12 besonders effizient ist.

    [0032] Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere alternative Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Scheinwerfers 12. Die Lichterzeugungseinrichtung 18 ist hier dazu ausgelegt, Licht mit wenigstens zwei unterschiedlichen Spektralverteilungen zu erzeugen. Im in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist eine Kombination der Halbleiterlichtquelle 16 mit dem Konverterelement 24 dazu ausgelegt, weißes Licht zu erzeugen. Eine weitere Halbleiterlichtquelle 16 mit einem weiteren Konverterelement 24 ist dagegen dazu ausgelegt, gelbes Licht zu erzeugen. Das so erzeugte Licht mit unterschiedlichen Spektralverteilungen trifft dabei auf unterschiedliche Bereiche der Spiegelanordnung 28, sodass besonders einfach die Lichtverteilung dieser beiden unterschiedlichen Spektralverteilungen beim Erzeugen der Lichtverteilung 46 auf der Straße eingestellt werden kann. Hierzu ist in Fig. 1 ein Beispiel gezeigt. Das weiße Licht wird dazu genutzt, einen großen Teilbereich 42 der Straße auszuleuchten. Das gelbe Licht wird dagegen dazu genutzt, nur einen kleinen Teilbereich 44 der Straße beziehungsweise der Lichtverteilung 46 in Bezug auf das Fahrzeug vorne links auszuleuchten. Damit kann beispielsweise ein gut sichtbarer Blinker für andere Verkehrsteilnehmer auf die Straße projiziert werden.

    [0033] Zur Erzeugung von Licht mit wenigstens zwei unterschiedlichen Spektralverteilungen ist es alternativ auch möglich, dass zwei unterschiedliche Halbleiterlichtquellen 16 nur ein Konverterelement 24 zum Abgeben von Licht mit unterschiedlichen Spektralverteilungen anregen. Ebenso ist es alternativ möglich, dass nur eine Halbleiterlichtquelle 16 zwei unterschiedliche Konverterelemente 24 jeweils zum Abgeben von Licht mit einer unterschiedlichen Spektralverteilung anregt. Das Licht mit unterschiedlichen Spektralverteilungen muss dabei auch nicht auf unterschiedliche Bereiche der Spiegelanordnung 28 treffen, sondern kann alternativ auch auf die gesamte Spiegelanordnung 28 strahlen. Alle genannten Alternativen erfordern jedoch eine intelligente Steuerung der Lichterzeugungseinrichtung 18 und/oder der Spiegelanordnung 28, um beispielsweise die Teilbereiche 42 und 44 der Lichtverteilung 46 mit Licht mit jeweils unterschiedlicher Spektralverteilung auszuleuchten. Gegebenenfalls ist damit jedoch die Realisierung eines besonders kompakten Scheinwerfers 12 möglich.

    [0034] Durch die Verwendung von Halbleiterlichtquellen 16 ist die Lebensdauer des Scheinwerfers 12 besonders groß. Es erfolgt ein besonders geringer Wärmeeintrag auf die Spiegelanordnung 28, sodass diese besonders wenig erhitzt wird und eine besonders lange Lebensdauer und hohe Effizienz der Spiegelanordnung 28 gewährleistet ist. Es ist ein besonders geringer Kühlaufwand für den Scheinwerfer 12 notwendig, was insbesondere im Automobilbereich wichtig ist.


    Ansprüche

    1. Scheinwerfer (12) für einen Kraftwagen (10), mit einer Lichterzeugungseinrichtung (18) und einer Spiegelanordnung (28), welche eine Vielzahl von Mikrospiegelelementen aufweist, welche zwischen wenigstens einer Reflexionsstellung, bei welcher das durch die Lichterzeugungseinrichtung (18) erzeugte Licht durch das Mikrospiegelelement aus dem Scheinwerfer (12) heraus reflektiert wird, und einer Absorberstellung, bei welcher das Licht größtenteils oder vollständig von dem Mikrospiegelsegment in einen Absorptionsbereich reflektiert wird, unabhängig voneinander verstellbar sind, wobei der Scheinwerfer (12) eine optische Einrichtung (34) umfasst, womit eine Leuchtdichteverteilung des abgegebenen Lichts so vorgeformt wird, dass das Licht beim Auftreffen auf die Spiegelanordnung (28) in einem Randbereich (40) der Spiegelanordnung (28) eine geringere Leuchtdichte als in einem Mittenbereich (38) der Spiegelanordnung (28) aufweist, wobei die Lichterzeugungseinrichtung (18) wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (16) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lichterzeugungseinrichtung (18) zusätzlich wenigstens ein im Strahlengang des Scheinwerfers (12) vor der Spiegelanordnung (28) angeordnetes und durch die Halbleiterlichtquelle (16) zum Leuchten anregbares Konverterelement (24) umfasst, wobei das Konverterelement (24) zum Abstrahlen des von ihm abgegebenen Lichts auf die Spiegelanordnung (28) ausgelegt ist, wobei das Konverterelement (24) dazu ausgelegt ist, mit einer ortsabhängigen Leuchtdichte Licht abzugeben,
    wobei die Etendue des Konverterelements (24) kleiner der Etendue der Spiegelanordnung (28) ist, und
    die optische Einrichtung (34) wenigstens einen Reflektor und/oder eine optische Linse umfasst.
     
    2. Scheinwerfer (12) für einen Kraftwagen (10), mit einer Lichterzeugungseinrichtung (18) und einer Spiegelanordnung (28), welche eine Vielzahl von Mikrospiegelelementen aufweist, welche zwischen wenigstens einer Reflexionsstellung, bei welcher das durch die Lichterzeugungseinrichtung (18) erzeugte Licht durch das Mikrospiegelelement aus dem Scheinwerfer (12) heraus reflektiert wird, und einer Absorberstellung, bei welcher das Licht größtenteils oder vollständig von dem Mikrospiegelsegment in einen Absorptionsbereich reflektiert wird, unabhängig voneinander verstellbar sind, wobei der Scheinwerfer (12) eine optische Einrichtung (34) umfasst, womit eine Leuchtdichteverteilung des abgegebenen Lichts so vorgeformt wird, dass das Licht beim Auftreffen auf die Spiegelanordnung (28) in einem Randbereich (40) der Spiegelanordnung (28) eine geringere Leuchtdichte als in einem Mittenbereich (38) der Spiegelanordnung (28) aufweist, wobei die Lichterzeugungseinrichtung (18) wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (16) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lichterzeugungseinrichtung (18) zusätzlich wenigstens ein im Strahlengang des Scheinwerfers (12) vor der Spiegelanordnung (28) angeordnetes und durch die Halbleiterlichtquelle (16) zum Leuchten anregbares Konverterelement (24) umfasst, wobei das Konverterelement (24) zum Abstrahlen des von ihm abgegebenen Lichts auf die Spiegelanordnung (28) ausgelegt ist, wobei das Konverterelement (24) dazu ausgelegt ist, mit einer ortsabhängigen Leuchtdichte Licht abzugeben,
    wobei die optische Einrichtung zum Vorformen durch das Konverterelement (24) gebildet ist,
     
    3. Scheinwerfer (12) nach einem Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (16) eine Leuchtdiode oder einen Laser (20) umfasst.
     
    4. Scheinwerfer (12) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lichterzeugungseinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, Licht mit wenigstens zwei unterschiedlichen Spektralverteilungen zu erzeugen.
     
    5. Scheinwerfer (12) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lichterzeugungseinrichtung (18) wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen (16) zum Erzeugen und/oder zwei Konverterelemente (24) zum Abgeben von Licht mit den unterschiedlichen Spektralverteilungen umfasst.
     
    6. Scheinwerfer (12) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lichterzeugungseinrichtung (18) einen Lichtleiter (32) zum Transport des durch die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (16) erzeugten Lichts zu dem wenigstens einen Konverterelement (24) umfasst.
     
    7. Kraftwagen (10) mit mindestens einem Scheinwerfer (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
     


    Claims

    1. Headlight (12) for a motor vehicle (10), having a light generating device (18) and a mirror arrangement (28), which has a plurality of micromirror elements, which are independently adjustable between at least one reflection position, in which the light generated by the light generating device (18) is reflected out of the headlight (12) by the micromirror element, and an absorber position, in which the light is largely or completely reflected by the micromirror segment in an absorption region, wherein the headlight (12) comprises an optical device (34), whereby a luminance distribution of the emitted light is preformed such that, when striking the mirror arrangement (28) in an edge region (40) of the mirror arrangement (28), the light has a lower luminance than in a central region (38) of the mirror arrangement (28), wherein the light generating device (18) comprises at least one semiconductor light source (16),
    characterised in that the light generating device (18) also comprises at least one converter element (24) arranged in front of the mirror arrangement (28) in the beam path of the headlight (12) and that is stimulated by the semiconductor light source (16) to shine, wherein the converter element (24) is designed to shine the light emitted by it onto the mirror arrangement (28), wherein the converter element (24) is designed to emit light with a location-dependent luminance,
    wherein the etendue of the converter element (24) is smaller than the etendue of the mirror arrangement (28), and
    the optical device (34) comprises at least one reflector and/or optical lens.
     
    2. Headlight (12) for a motor vehicle (10), having a light generating device (18) and a mirror arrangement (28), which has a plurality of micromirror elements, which are independently adjustable between at least one reflection position, in which the light generated by the light generating device (18) is reflected out of the headlight (12) by the micromirror element, and an absorber position, in which the light is largely or completely reflected by the micromirror segment in an absorption region, wherein the headlight (12) comprises an optical device (34), whereby a luminance distribution of the emitted light is preformed such that, when striking the mirror arrangement (28) in an edge region (40) of the mirror arrangement (28), the light has a lower luminance than in a central region (38) of the mirror arrangement (28), wherein the light generating device (18) comprises at least one semiconductor light source (16),
    characterised in that the light generating device (18) also comprises at least one converter element (24) arranged in front of the mirror arrangement (28) in the beam path of the headlight (12) and that is stimulated by the semiconductor light source (16) to shine,
    wherein the converter element (24) is designed to shine the light emitted by it onto the mirror arrangement (28), wherein the converter element (24) is designed to emit light with a location-dependent luminance,
    wherein the optical device is designed for preforming by the converter element (24).
     
    3. Headlight (12) according to any of claims 1 or 2,
    characterised in that
    the at least one semiconductor light source (16) comprises a light-emitting diode or a laser (20).
     
    4. Headlight (12) according to any of the preceding claims,
    characterised in that
    the light generating device (18) is designed to generate light having at least two different spectral distributions.
     
    5. Headlight (12) according to claim 4,
    characterised in that
    the light generating device (18) comprises at least two semiconductor light sources (16) for generating and/or two converter elements (24) for emitting light with different spectral distributions.
     
    6. Headlight (12) according to any of the preceding claims,
    characterised in that
    the light generating device (18) comprises a light guide (32) for transporting the light generated by the at least one semiconductor light source (16) to the at least one converter element (24).
     
    7. Motor vehicle (10) having at least one headlight (12) according to any of claims 1 to 6.
     


    Revendications

    1. Phare (12) pour un véhicule automobile (10), avec un dispositif de génération de lumière (18) et un agencement de miroir (28), qui présente une pluralité d'éléments micromiroirs, qui peuvent être déplacés entre au moins une position de réflexion, dans laquelle la lumière générée par le dispositif de génération de lumière (18) est réfléchie hors du phare (12) par l'élément micromiroir, et une position d'absorption, dans laquelle la lumière est en grande partie ou entièrement réfléchie par le segment à micromiroir dans une zone d'absorption, sont réglables indépendamment les uns des autres, le phare (12) comprenant un dispositif optique (34), moyennant quoi une répartition de la luminance de la lumière émise est préformée de sorte que la lumière, lorsqu'elle frappe l'agencement de miroir (28), présente une luminance plus faible dans une zone de bord (40) du dispositif à miroir (28) que dans une zone centrale (38) de l'agencement de miroir (28), le dispositif de génération de lumière (18) comprenant au moins une source de lumière à semi-conducteur (16),
    caractérisé en ce que
    le dispositif de génération de lumière (18) comprend en outre au moins un élément convertisseur (24) disposé dans le trajet du faisceau du phare (12) devant le dispositif de génération de lumière (28) et pouvant être excité par la source de lumière à semi-conducteur (16) pour émettre de la lumière, l'élément convertisseur (24) étant conçu pour rayonner la lumière qu'il émet sur l'agencement de miroir (28),
    l'élément convertisseur (24) étant conçu pour émettre de la lumière avec une luminance dépendant du lieu,
    l'étendue de l'élément convertisseur (24) étant plus petite que l'étendue de l'agencement de miroir (28), et
    le dispositif optique (34) comprenant au moins un réflecteur et/ou une lentille optique.
     
    2. Phare (12) pour un véhicule automobile (10), avec un dispositif de génération de lumière (18) et un agencement de miroir (28), qui présente une pluralité d'éléments micromiroirs, qui peuvent être déplacés entre au moins une position de réflexion, dans laquelle la lumière générée par le dispositif de génération de lumière (18) est réfléchie hors du phare (12) par l'élément micromiroir, et une position d'absorption, dans laquelle la lumière est en grande partie ou entièrement réfléchie par le segment à micromiroir dans une zone d'absorption, sont réglables indépendamment les uns des autres, le phare (12) comprenant un dispositif optique (34), moyennant quoi une répartition de la luminance de la lumière émise est préformée de sorte que la lumière, lorsqu'elle frappe l'agencement de miroir (28), présente une luminance plus faible dans une zone de bord (40) du dispositif à miroir (28) que dans une zone centrale (38) de l'agencement de miroir (28), le dispositif de génération de lumière (18) comprenant au moins une source de lumière à semi-conducteur (16),
    caractérisé en ce que
    le dispositif de génération de lumière (18) comprend en outre au moins un élément convertisseur (24) disposé dans le trajet du faisceau du phare (12) devant le dispositif de génération de lumière (28) et pouvant être excité par la source de lumière à semi-conducteur (16) pour émettre de la lumière, l'élément convertisseur (24) étant conçu pour rayonner la lumière qu'il émet sur l'agencement de miroir (28),
    l'élément convertisseur (24) étant conçu pour émettre de la lumière avec une luminance dépendant du lieu,
    le dispositif optique de préformage étant formé par l'élément convertisseur (24).
     
    3. Phare (12) selon la revendication 1 ou 2,
    caractérisé en ce que
    l'au moins une source de lumière à semi-conducteur (16) comprend une diode électroluminescente ou un laser (20).
     
    4. Phare (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que
    le dispositif de génération de lumière (18) est conçu pour générer de la lumière avec au moins deux répartitions spectrales différentes.
     
    5. Phare (12) selon la revendication 4,
    caractérisé en ce que
    le dispositif de génération de lumière (18) comprend au moins deux sources de lumière à semi-conducteur (16) pour la génération et/ou deux éléments convertisseur (24) pour l'émission de lumière avec les différentes répartitions spectrales.
     
    6. Phare (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que
    le dispositif de génération de lumière (18) comprend un guide de lumière (32) pour transporter la lumière générée par l'au moins une source de lumière à semi-conducteur (16) vers l'au moins un élément convertisseur (24).
     
    7. Véhicule automobile (10) avec au moins un phare (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
     




    Zeichnung














    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente