BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG FÜR FAHRZEUGE

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit ein Mikrooptikfeld mit einer Mehrzahl von Mikrooptikelementen und einem Mikroblendenfeld mit einer Mehrzahl von Mikroblendenelementen aufweist, wobei das Mikroblendenfeld eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 2,00 mm aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit ein Mikrooptikfeld mit einer Mehrzahl von Mikrooptikelementen und einem Mikroblendenfeld mit einer Mehrzahl von Mikroblendenelementen aufweist.

[0002] Aus der AT 514967 B1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle und eine Optikeinheit bestehend aus einem Mikrooptikfeld sowie einem Mikroblendenfeld aufweist. Das Mikrooptikfeld besteht aus einem Mikrooptik-Eintrittsfeld und einem Mikrooptik-Austrittsfeld, die jeweils auf einer zueinander abgewandten Seite Mikrooptik-Eintrittselemente bzw. Mikrooptik-Austrittselemente aufweisen. Zwischen dem Mikrooptik-Eintrittsfeld und dem Mikrooptik-Austrittsfeld ist das Mikroblendenfeld angeordnet, das eine Mehrzahl von jeweils den Mikrooptik-Eintrittselementen bzw. Mikrooptik-Austrittselementen des Mikrooptik-Eintrittsfeldes bzw. Mikrooptik-Austrittsfeldes zugeordnete Mikroblendenelemente aufweist. Die Mikroblendenelemente weisen eine Kontur auf, so dass eine Lichtverteilung mit einer vorgegebenen Hell-/Dunkelgrenze erzeugbar ist. Das Mikroblendenfeld ist als eine aufgedampfte Schicht oder als eine ebene Folie ausgebildet, in welche entsprechende Öffnungen zum Durchtritt von Licht vorgesehen sind. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass eine kanalweise Trennung der Lichtsteuerung nicht möglich ist. Licht, das durch ein erstes Mikrooptik-Eintrittselement, eine in Hauptabstrahlung nachgelagertes Mikroblendenelement sowie ein weiteres nachgelagertes Mikrooptik-Austrittselement tritt, kann als Streulicht teilweise in einen anderen Kanal (benachbartes Mikrooptik-Eintrittselement, Mikroblendenelement, Mikrooptik-Austrittselement) abgelenkt werden. Hierdurch kann es zu ungewollten optischen Effekten, wie beispielsweise "Geisterbildern" kommen. Mit relativ großem Aufwand müssen solche "Geisterbilder" über Blenden, sogenannte "Lichtfallen", ausgeblendet werden.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einer ein Mikrooptikfeld sowie ein Mikroblendenfeld aufweisenden Optikeinheit derart weiterzubilden, dass mit geringem Aufwand vorgegebene Lichtverteilungen mit definierten Lichtfiguren erzeugt werden können.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroblendenfeld eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 2,00 mm aufweist.

[0005] Nach der Erfindung ist ein Mikroblendenfeld mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 2,00 mm vorgesehen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich durch ein relativ "dickes" Blendenfeld ein ansonsten vorhandenes Streulicht minimieren lässt. Es kann eine signifikant verbesserte Kanaltrennung in der Optikeinheit erfolgen, wobei ein Kanal durch mindestens ein Mikrooptikelement und ein in Hauptabstrahlrichtung vor demselben angeordnetes Mikroblendenelement gebildet. Vorteilhaft kann eine homogene Lichtverteilung mit einer vorgegebenen Lichtfigur einschließlich Hell-/Dunkelgrenzen bereitgestellt werden, ohne dass durch zusätzliche Blenden (Lichtfalle) das unerwünschte Streulicht "herausgefiltert" werden muss. Die erfindungsgemäße Optimierung des Mikroblendenfeldes ermöglicht einen effizienten und kompakten Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung.

[0006] Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Mikroblendenelemente eine Kontur aufweisen, so dass durch die jeweiligen Mikroblendenelemente durchtretendes Licht durch mehrere in der Ebene des Mikrooptikfeldes nebeneinander angeordnete Mikrooptikelemente durchtreten. Ein Mikroblendenelement ist somit mehreren Mikrooptikelementen desselben Mikrooptikfeldes zugeordnet. Vorteilhaft kann hierdurch mehr Licht durch die "Kanäle" der Optikeinheit hindurchtreten, so dass der Lichtstrom erhöht wird. Darüber hinaus kann hierdurch das Mikroblendenfeld einfacher gefertigt werden.

[0007] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Mikroblendenelemente jeweils einem einzigen Mikrooptikelement desselben Mikrooptikfeldes zugeordnet. Die Mikroblendenelemente weisen jeweils die gleiche Kontur auf. Vorteilhaft kann hierdurch eine Lichtverteilung mit einer vorgegebenen Hell-/Dunkelgrenze erzeugt werden.

[0008] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Mikroblendenfeld als ein Spritzgießteil ausgebildet, das durch Spritzgießen herstellbar ist. Aufgrund ihrer starren Ausbildung kann das Mikrooptikfeld zur Justierung bzw. Halterung des Mikrooptikfeldes dienen. Bei Verwendung von mehreren Mikrooptikfeldern quer zur Hauptabstrahlrichtung kann das Mikrooptikfeld auch zur Justierung und Halterung der mehreren Mikrooptikfelder dienen.

[0009] Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht das Mikrooptikfeld ausschließlich aus einem Lichtaustrittsfeld mit einer Mehrzahl von Mikrooptik-Austrittselementen. Das Mikroblendenfeld ist in Hauptabstrahlrichtung hinter dem Lichtaustrittsfeld in einem Abstand oder direkt an einer Flachseite des Lichtaustrittsfeldes anliegend angeordnet.

[0010] Nach einer alternativen Ausführungsform besteht das Mikrooptikfeld aus einem in Hauptabstrahlrichtung hinter dem Mikroblendenfeld angeordneten Lichteintrittsfeld und einem in Hauptabstrahlrichtung vor dem Mikroblendenfeld angeordneten Lichtaustrittsfeld. Die Mikrooptik-Eintrittselemente dienen einer Vorformung des Lichtes, bevor es durch die Mikrooptik-Austrittselemente entsprechend der gewünschten Lichtverteilung abgebildet wird.

[0011] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

[0013] Es zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform von seitlich vorne gesehen,

Fig. 2

eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 1,

Fig. 3

eine Vorderansicht eines Mikroblendenfeldes nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 4

eine Seitenansicht des Mikrooptikfeldes der Beleuchtungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform mit eingezeichneten Grenzstrahlen ausgehend von einer Kante eines Mikroblendenelementes des Mikroblendenfeldes gemäß Figur 3,

Fig. 5

eine perspektivische Darstellung und Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 6

eine perspektivische Darstellung und Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform,

Fig. 7

eine perspektivische Darstellung und Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform,

Fig. 8

eine Vorderansicht eines Mikroblendenfeldes nach einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 9

eine Vorderansicht eines Mikroblendenfeldes nach einer dritten Ausführungsform.

[0014] Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann als Scheinwerfer zur Erzeugung einer Abblendlichtfunktion mit einer Hell-/Dunkelgrenze oder einer anderen Lichtverteilung genutzt werden. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung auch zur Erzeugung von geometrisch abgegrenzten Formen, wie beispielsweise Schriftzügen, Symbolen oder einfachen geometrischen Figuren, wie Rechtecken, Quadraten etc. eingesetzt werden.

[0015] Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 1 bis 4 weist die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle 1 und eine in Hauptabstrahlrichtung H der Beleuchtungsvorrichtung vor der Lichtquelle 1 angeordnete Optikeinheit 2 zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung auf. Die Optikeinheit 2 weist ein Mikrooptikfeld 3 mit einer Mehrzahl von Mikrooptikelementen 4 auf, der auf einer in Hauptabstrahlrichtung H vorderen Seite des Mikrooptikfeldes 3 angeordnet sind. In Hauptabstrahlrichtung H hinter dem Mikrooptikfeld 3 ist ein Mikroblendenfeld 5 mit einer Mehrzahl von Mikroblendenelementen 6 angeordnet, wobei das Mikroblendenfeld 5 in einem Abstand a zu einer ebenen und optikfreien rückwärtigen Seite 7 des Mikrooptikfeldes 3 angeordnet ist. Ferner umfasst die Optikeinheit 2 eine zwischen der Lichtquelle 1 und dem Mikroblendenfeld 5 angeordnete Linse 8, die als Vorsatzoptik von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Licht im Wesentlichen parallelisiert, bevor es auf das Mikroblendenfeld 5 auftrifft.

[0016] Das Mikrooptikfeld 3 ist als ein Lichtaustrittsfeld ausgebildet. Die Mikrooptikelemente 4 sind als Mikrooptik-Austrittselemente angeordnet und weisen eine Dimension im µm-Bereich auf. Die Mikrooptik-Austrittselemente 4 sind matrixartig in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei sie jeweils die gleiche Dimension aufweisen.

[0017] Die Mikroblendenelemente 6 des Mikroblendenfeldes 5 sind jeweils langgestreckt und in horizontaler Richtung verlaufend angeordnet. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, weisen die Mikroblendenelemente 6 jeweils rechteckförmige Öffnungen 13 auf, die sich von einer ersten aufrechten Schmalkante 9 zu einer gegenüberliegenden und parallel verlaufenden zweiten Schmalkante 10 des Mikroblendenfeldes 5 durchgehend erstrecken. Die Mikroblendenelemente 6 bzw. die Öffnungen 13 sind in einem vertikalen Abstand b, vorzugsweise gleichen Abstand b, zueinander angeordnet. Die rechteckförmigen Öffnungen 13 der Mikroblendenelemente 6 sind jeweils einer unterschiedlichen Zeile von Mikrooptik-Austrittselementen 4 zugeordnet, d. h. jede Öffnung 13 überdeckt in horizontaler Projektion eine Zeile der Mikrooptik-Austrittselemente 4 bzw.

[0018] ist in Hauptabstrahlrichtung H hinter einer Zeile von Mikro-Austrittselementen 4 angeordnet. Die Mikroblendenelemente 6 weisen somit eine langgestreckte Kontur auf, so dass durch die jeweiligen Mikroblendenelemente 4 durchtretendes Licht 11 auf mehrere Mikrooptik-Austrittselemente 4 trifft. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient eine untere Kante 12 der Öffnung 13 zur Abbildung der Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Vorfeldlichtverteilung. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, ist das Mikroblendenfeld 5 in einer Brennebene der Mikrooptik-Austrittselemente 4 angeordnet.

[0019] Die Mikroblendenelemente 4 weisen langgestreckte und in horizontaler Richtung verlaufende Stege 16 auf, zwischen denen die langgestreckten, vorzugsweisen rechteckförmige Öffnungen 13, verlaufen.

[0020] Das Mikroblendenfeld 5 weist eine Dicke d im Bereich von 0,1 mm bis 2,00 mm auf. Das Mikroblendenfeld 5 ist als starres Bauteil ausgebildet, das beispielsweise durch Spritzgießen herstellbar ist. Das so gebildete Spritzgießteil kann an einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung befestigt sein. Das Mikroblendenfeld 5 kann beispielsweise aus einem Metallmaterial oder einem Kunststoffmaterial bestehen. Es besteht aus einem nicht lichtdurchlässigen Material.

[0021] Nach einer zweiten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 5 umfasst die Optikeinheit 2 zusätzlich ein Mikrooptik-Eintrittsfeld 3', das in Hauptabstrahlrichtung H hinter dem Mikroblendenfeld 5 in einem Abstand c angeordnet ist. Aus Vereinfachungsgründen ist die Linse 8 und die Lichtquelle 1 nicht dargestellt. Das Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' und das Mikrooptik-Austrittsfeld 3 bilden das Mikrooptikfeld, wobei das Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' ein Lichteintrittsfeld bildet.

[0022] Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0023] Das Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' weist auf einer dem Mikroblendenfeld 5 abgewandten rückwärtigen Seite 14 Mikrooptikelemente 4 auf, die wie die Mikrooptikelemente 4 des Mikrooptik-Austrittsfeldes 3 linsenförmig ausgebildet sind. Eine vordere Seite 15 des Mikrooptik-Eintrittsfeldes 3' ist - wie die rückwärtige Seite 7 des Mikrooptik-Austrittsfeldes 3 - eben ausgebildet. Das Mikrooptik-Eintrittsfeld 3', das Mikrooptik-Austrittsfeld 3 und das Mikroblendenfeld 5 sind parallel zueinander und jeweils in vertikaler Richtung angeordnet.

[0024] Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 6 ist das Mikroblendenfeld 5 in Hauptabstrahlrichtung H hinter dem Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' und dem Mikrooptik-Austrittsfeld 3 angeordnet. Es befindet sich somit zwischen dem Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' und der Linse 8 bzw. der Lichtquelle 1. Das Mikroblendenfeld 5 ist in einem Abstand f zu dem Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' angeordnet. Das Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' befindet sich in einem Abstand g zu dem Mikrooptik-Austrittsfeld 3.

[0025] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 7 kann der Abstand zwischen dem Mikroblendenfeld 5 einerseits und dem Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' und dem Mikrooptik-Austrittsfeld 3 im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 5 Null sein. Dies bedeutet, dass das Mikroblendenfeld 5 direkt unter flächiger Anlage an der vorderen Seite 15 des Mikrooptik-Eintrittsfeldes 3' und der rückwärtigen Seite 7 des Mikrooptik-Austrittsfeldes 3 anliegt. Das Mikroblendenfeld 5 kann beispielsweise durch das Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' und das Mikrooptik-Austrittsfeld 3 mechanisch zwischen denselben eingespannt sein. Alternativ kann das Mikroblendenfeld 5 auch mit dem Mikrooptik-Eintrittsfeld 3' und dem Mikrooptik-Austrittsfeld 3 verklebt sein.

[0026] Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die in Figur 7 dargestellte Baueinheit bestehend aus dem Mikrooptik-Eintrittsfeld 3', dem Mikroblendenfeld 5 und dem Mikrooptik-Austrittsfeld 3 einstückig ausgebildet sein, wobei das Mikroblendenfeld 5 beispielsweise umspritzt wird zur Bildung des Mikrooptik-Eintrittsfeldes 3' und des Mikrooptik-Austrittsfeldes 3. Hierzu wird das Mikroblendenfeld 5 als Einlegeteil in einen Formraum einer Spritzgießmaschine eingesetzt. Alternativ kann die Baueinheit auch durch Zwei-Komponenten-Spritzgießen hergestellt sein.

[0027] Nach einer alternativen Ausführungsform des Mikroblendenfeldes 5 gemäß Figur 8 kann ein Mikroblendenfeld 5' vorgesehen sein, das aus einer Mehrzahl von jeweils den Mikrooptikelementen 4 zugeordneten Mikroblendenelementen 6' besteht. Diese weisen rechteckförmige Öffnungen 13' gleicher Dimension auf, wobei die Öffnungen 13' in horizontaler Projektion die Mikrooptikelemente 4 überdecken.

[0028] Nach einer alternativen Ausführungsform eines Mikroblendenfeldes 5" weist dieses - wie Mikroblendenfeld 5' - eine zu der Anzahl der Mikrooptikelemente 4 des Mikrooptik-Eintrittsfeldes 3' bzw. Mikrooptik-Austrittsfeldes 3 korrespondierende Anzahl von Öffnungen 13" auf. Die Mikroblendenelemente 6" sind jedoch so ausgebildet, dass die Öffnungen 13" sich zeilenweise unterscheiden. Je Zeile weisen die Öffnungen 13" die gleiche Dimension auf. Vorteilhaft können mit einem einzigen Mikroblendenfeld 5" somit unterschiedliche Lichtfiguren erzeugt werden.

[0029] Es versteht sich, dass die beispielhaft offenbarten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar sind und somit von der Erfindung erfasst sind. Die Lichtquelle 1 ist vorzugsweise als LED-Lichtquelle ausgebildet. Sie kann auch aus mehreren LED-Lichtquellen (LED-Chips) bestehen.

[0030] Beispielsweise kann die beschriebene Beleuchtungsvorrichtung als Lichtmodul ausgebildet sein. Für eine Scheinwerferfunktion können mehrere Lichtmodule in einem Gehäuse verbaut sein. Die Lichtquellen 1 der Lichtmodule oder Gruppen von Lichtquellen 1 bzw. Lichtmodulen können unabhängig voneinander ansteuerbar sein.

Bezugszeichenliste

[0031] 

1

Lichtquelle

2

Optikeinheit

3,3'

Mikrooptik-Feld

4

Mikrooptikelement

5,5',5"

Mikroblendenfeld

6,6',6"

Mikroblendenelement

7

rückwärtige Seite

8

Linse

9

1. Schmalkante

10

2. Schmalkante

11

Licht

12

untere Kante

13,13',13"

Öffnungen

14

rückwärtige Seite

15

vordere Seite

16

Stege

H

Hauptabstrahlrichtung

d

Dicke

a,b,c...

Abstand

Ansprüche

1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1) und mit einer Optikeinheit (2) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit (2) ein Mikrooptikfeld (3, 3') mit einer Mehrzahl von Mikrooptikelementen (4) und einem Mikroblendenfeld (5, 5', 5") mit einer Mehrzahl von Mikroblendenelementen (6, 6', 6") aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroblendenfeld (5, 5', 5") eine Dicke (d) im Bereich von 0,1 mm bis 2,00 mm aufweist.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroblendenelemente (6, 6', 6") eine solche Kontur aufweisen, dass bei Projektion des Mikroblendenfeldes (5, 5', 5") auf das Mikrooptikfeld (3, 3') mehrere Mikrooptikelemente (4) durch ein einziges Mikroblendenelement (6, 6', 6") überdeckt werden.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroblendenelemente (6, 6', 6") jeweils langgestreckt in horizontaler und/oder in vertikaler Richtung verlaufen.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroblendenelemente (6', 6") des Mikroblendenfeldes (5', 5") jeweils einem einzigen Mikrooptikelement (4) desselben Mikrooptikfeldes (3, 3') zugeordnet sind und dass alle Mikroblendenelemente (5, 5') oder die in horizontaler Richtung angeordneten Mikroblendenelemente (5") die gleiche Kontur aufweisen.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroblendenfeld (5, 5', 5") als ein Spritzgießteil ausgebildet ist, dass durch Spritzgießen herstellbar ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrooptikfeld (3, 3') ein Lichtaustrittsfeld mit einer Mehrzahl von Mikrooptik-Austrittselementen (4) aufweist, wobei das Lichtaustrittsfeld einen Abstand (a) zu dem Mikroblendenfeld (5, 5', 5") aufweist oder direkt an einer ebenen Seite desselben anliegt.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrooptikfeld (3) ein Lichteintrittsfeld (3') mit einer Mehrzahl von Mikrooptik-Eintrittselementen (4) aufweist, wobei das Lichteintrittsfeld in einem Abstand (c) zu dem Mikroblendenfeld (5) angeordnet ist oder direkt an einer ebenen Seite desselben anliegt.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroblendenfeld (5, 5', 5") aus einem Metallmaterial besteht.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtaustrittsfeld (3) und/oder das Lichteintrittsfeld (3') durch Umspritzen des in einem Formraum angeordneten Mikroblendenfeldes (5, 5', 5") herstellbar ist.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroblendenfeld (5, 5', 5") durch Verkleben mit dem Lichtaustrittsfeld (3) und/oder dem Lichteintrittsfeld (3') einerseits oder durch mechanisches Einspannen zwischen dem Lichtaustrittsfeld (3) und dem Lichteintrittsfeld (3') andererseits gehalten ist.

Zeichnung