[0001] Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
zur Abstrahlung von Licht zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor der
Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Beleuchtungsvorrichtung ein Lichtmodul, einen Tragrahmen,
einen Haupt-Träger, und einen Zusatz-Träger umfasst, wobei das Lichtmodul zwei oder
mehr Primär-Lichtquellen, die Licht zur Bildung einer Haupt-Lichtverteilung erzeugen,
und zumindest eine Sekundär-Lichtquelle umfasst, die Licht zur Bildung einer Zusatz-Lichtverteilung
erzeugt, wobei die Zusatz-Lichtverteilung die Haupt-Lichtverteilung zum Ausbilden
einer Gesamtlichtverteilung überlagert, wobei den Primär-Lichtquellen zumindest ein
Primär-Reflektor zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von den Primär-Lichtquellen
abgestrahlte Licht zu bündeln und in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der
Haupt-Lichtverteilung zu lenken, wobei der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle ein
optisches Abbildungssystem zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der zumindest
einen Sekundär-Lichtquelle abgestrahlte Licht in einen Bereich vor dem Lichtmodul
in Form der Zusatz-Lichtverteilung abzubilden, wobei die Haupt-Lichtverteilung als
eine kurzreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist, die Zusatz-Lichtverteilung
als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist und die Gesamtlichtverteilung
als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist.
[0002] Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest
einer Beleuchtungsvorrichtung der oben genannten Art.
[0003] Obendrein betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem solchen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
[0004] Im modernen KFZ-Bau werden immer öfter Designfreiheit und Kompaktheit der Kraftfahrzeugscheinwerfer
hochgeschrieben. Dem läuft jedoch oft der Wunsch nach mehr Funktionalität und Effizienz
zuwider, weshalb z.B. Laserlichtquellen und LED-Lichtquellen in Lichtmodulen zur Bildung
von Lichtverteilungen insbesondere Fernlichtverteilungen immer öfter kombiniert eingesetzt
werden.
[0005] Dabei ist unter dem Begriff "Funktionalität" zu verstehen, dass eine zweistufige
Fernlicht-Lichtverteilung realisierbar ist, wobei die erste Stufe das gesetzliche
Beleuchtungsstärkeminimum und/oder das vorgegebene Distanzminimum einer Fernlicht-Lichtverteilung
erreichen soll und die zweite Stufe das gesetzliche Beleuchtungsstärkemaximum und/oder
das vorgegebene Distanzmaximum bzw. die maximale Reichweite/Performance/Sicherheit
erreichen soll.
[0006] Ein kombinierter Einsatz von Laserlichtquellen und LED-Lichtquellen stellt des Weiteren
besonders hohe Anforderungen an die Einstellung der einzelnen Einheiten zueinander,
wie z.B. Abgleich der Parallelität der optischen Achsen in einfacher und kompakter
Form mittels definierter (minimaler) Anzahl der Einstellelemente/-schrauben.
[0007] Eine in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer einsetzbare Laserlichteinheit besteht aus
zumindest einer Laserlichtquelle (Laserdiode) und zumindest einem Lichtkonversionsmittel
(kurz Phosphor), da kein direktes Laserlicht auf die Fahrbahn abgestrahlt werden darf.
Solche Laserlichteinheiten bieten sich in erster Linie wegen ihrer Größe und ihren
Abstrahlungscharakteristikums an. Das Licht zur Erzeugung eines Lichtbilds wird bei
Laserlichteinheiten durch Bestrahlung des Phosphors mit dem Laserlicht erzeugt. Dabei
kann die Lichtquelle (also der mit einem Laserstrahl beleuchtete Bereich des Phosphors),
die mit einem dem Phosphor (bezugnehmend auf die Hauptabstrahlrichtung der Laserlichteinheit)
vorgelagerten optischen Abbildungssystem als Lichtbild vor die Lasereinheit (und in
einem in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eingebauten Zustand der Lasereinheit vor
den Kraftfahrzeugscheinwerfer) abgebildet wird, relativ klein (üblicherweise 100 -
900 Mikrometer, vorzugsweise kleiner als 600 Mikrometer) ausgebildet sein. Folglich
kann die Laserlichteinheit ebenfalls bauraumsparend ausgebildet sein. Dabei erzeugt
eine Laserlichteinheit ein helles und weitreichendes Lichtbild.
[0008] LED-Lichtquellen bieten sich dagegen für die Erzeugung einer breiten Lichtverteilung
oder zumindest von Teilen einer breiten Lichtverteilung an. (Die Vorteile einer solchen
Kombination werden unter anderem bereits in der
WO2012161170A1,
EP2551154A2 oder in der
DE102013200925A1 beschrieben).
[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin eine Beleuchtungsvorrichtung zu
schaffen, welche die oben genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und
die entsprechenden Anforderungen an Lichttechnik, Konstruktion und Elektronik erfüllt.
Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Beleuchtungsvorrichtung dadurch gelöst,
dass erfindungsgemäß der Tragrahmen zur Aufnahme des Haupt-Trägers und des Zusatz-Trägers
eingerichtet ist, der Haupt-Träger zur Aufnahme der Primär-Lichtquellen und des zumindest
einen Primär-Reflektors eingerichtet ist, und der Zusatz-Träger zur Aufnahme der zumindest
einen Sekundär-Lichtquelle und des optischen Abbildungssystems eingerichtet ist.
[0010] Unter der "Reichweite" einer Lichtverteilung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeugscheinwerfer und einer quer zur der
optischen Achse des Kraftfahrzeugscheinwerfers (quer zu der Hauptabstrahlrichtung
des Kraftfahrzeugscheinwerfers) liegenden Linie, bei der die Beleuchtungsstärke von
einem Lux unterschritten wird, verstanden. An dieser Stelle sei auf die Figur 2 verwiesen,
anhand der der Begriff "Reichweite" noch näher erläutert wird.
[0011] Unter dem Begriff "kurzreichweitige Lichtverteilung" wird im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung eine Lichtverteilung mit einer Reichweite unter 350 Meter,
vorzugsweise mit einer Reichweite zwischen 100 Meter und 350 Meter verstanden.
[0012] Unter dem Begriff "langreichweitige Lichtverteilung" wird im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung eine Lichtverteilung mit einer Reichweite über 400 Meter, vorzugsweise
mit einer Reichweite zwischen 400 Meter und 700 Meter verstanden. Hinsichtlich der
Parallelität des vom Lichtmodul erzeugten Lichtbündels ist es vorteilhaft, wenn der
zumindest eine Primär-Reflektor als ein Paraboloidreflektor ausgebildet ist.
[0013] Unter dem Begriff "Paraboloidreflektor" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung und im Einklang mit der bewährten Praxis vorzugsweise ein Reflektor verstanden,
dessen reflektierende Fläche ein, zwei oder mehr Segmente aufweist, wobei jedes Segment
im Wesentlichen als ein Teil eines theoretisch unendlich großen Rotationsparaboloids
ausgebildet sein kann.
[0014] Dabei ist der Paraboloidreflektor derart ausgebildet, dass sich das von einer im
Brennpunkt eines Paraboloidreflektors angeordneten Lichtquelle erzeugte Licht als
ein Lichtbündel ausbreitet, wobei ein vertikaler Schnitt des Lichtbündels sich im
Wesentlich parallel zueinander ausbreitende Lichtstrahlen und ein horizontaler Schnitt
des Lichtbündels im Wesentlichen voneinander divergierenden Lichtstrahlen aufweist.
[0015] Dabei beziehen sich die Begriffe "vertikal" und "horizontal" auf ein in einem Kraftfahrzeug
eingebautes Lichtmodul.
[0016] Bei einer praxisbewährten Form der Erfindung ist vorgesehen, dass die zwei oder mehr
Primär-Lichtquellen als LEDs ausgebildet sind.
[0017] Hinsichtlich der Steuerung kann es vorteilhaft sein, wenn jeder Primär-Lichtquelle
genau ein Primär-Reflektor zugeordnet ist.
[0018] Hinsichtlich der Herstellung der Primär-Reflektoren kann es von Vorteil sein, wenn
bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren alle Primär-Reflektoren miteinander einstückig
ausgebildet sind.
[0019] Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei zwei oder mehr
Primär-Reflektoren alle Primär-Reflektor voneinander getrennt ausgebildet sind.
[0020] Es kann zweckdienlich sein, wenn jede Primär-Lichtquelle in einem Brennpunkt des
zumindest einen Primär-Reflektors angeordnet ist.
[0021] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen
sein, dass die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle als ein Lichtkonversionsmittel
einer Laserlichteinheit ausgebildet ist.
[0022] Darüber hinaus kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Primär-Lichtquellen als
Lichtquellen eines Typs, vorzugsweise als LEDs, ausgebildet sind, und die zumindest
eine Sekundär-Lichtquelle als eine Lichtquelle eines anderen Typs, vorzugsweise als
ein Lichtkonversionsmittel einer Laserlichteinheit, ausgebildet ist.
[0023] Dabei besteht der Vorteil beispielsweise darin, dass bei einem sicherheitsbedingten
Abschalten der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle die Primär-Lichtquellen alleine
Licht zur Bildung einer kurzreichweitigen gesetzliche Normen erfüllenden Lichtverteilung
erzeugen können. Die kurzreichweitige Lichtverteilung kann dabei als eine Fernlicht-Lichtverteilung
ausgebildet sein.
[0024] Dabei ist es durchaus denkbar, dass das Lichtkonversionsmittel von zwei oder mehreren
Laserlichtquellen (direkt oder indirekt, also über ein Lichtablenkmittel beispielsweise
einen Spiegel oder Mikrospiegel) beleuchtet wird. Weiters kann es vorgesehen sein,
dass bei zwei oder mehr Sekundär-Lichtquellen jede Sekundär-Lichtquelle als ein Lichtkonversionsmittel
ausgebildet ist oder dass jede Sekundär-Lichtquelle als ein Bereich des Lichtkonversionsmittels
ausgebildet ist, wobei jede Bereich von eine Laserlichtquelle (direkt oder indirekt)
beleuchtet wird und diese Bereiche disjunkt (nicht überlappend) sind.
[0025] Des Weiteren kann von Vorteil sein, wenn das optische Abbildungssystem zumindest
einen Sekundär-Reflektor, vorzugsweise einen Freiformreflektor, aufweist.
[0026] Hinsichtlich der Bauraumtiefe des Lichtmoduls ist es von besonderem Vorteil, wenn
das optische Abbildungssystem zumindest einen Hyperboloidreflektor aufweist.
[0027] Unter dem Begriff "Hyperboloidreflektor" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung und im Einklang mit der bewährten Praxis vorzugsweise ein Reflektor verstanden,
dessen reflektierende Fläche als ein, zwei oder mehr Segmente aufweist, wobei jedes
Segment im Wesentlichen als ein Teil eines theoretisch unendlich großen Hyperboloids
ausgebildet sein kann.
[0028] Es kann dabei vorgesehen sein, dass dem Hyperboloidreflektor eine Vorsatzoptik vorgelagert
ist.
[0029] Hinsichtlich der Justierung des Lichtmoduls kann es zweckmäßig sein, wenn dem Hyperboloidreflektor
eine Kollimator-Linse vorgelagert ist, wobei vorzugsweise die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle
in einem reellen Brennpunkt des Hyperboloidreflektors angeordnet ist, und wobei vorzugsweise
der Brennpunkt der Kollimator-Linse mit dem virtuellen Brennpunkt des Hyperboloidreflektors
zusammenfällt. Es kann vorgesehen sein, dass eine Sekundär-Reflektor-Brennweite der
zumindest einen Primär-Reflektor-Brennweite gleich ist.
[0030] Dabei wird unter dem Begriff "Brennweite" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
der Abstand zwischen der Hauptebene und dem Brennpunkt verstanden. Bei optischen Abbildungssystemen,
die beispielsweise Reflektoren, Linsen, Spiegel, Prismen, Blenden usw. umfassen können,
unterscheidet man naturgemäß zwischen einem Objekt- und einem Bildraum. Darüber hinaus
spricht man in der Fachliteratur je nach Abbildungseigenschaften eines optischen Systems
von reellen und virtuellen Bildern und von reellen und virtuellen Brennpunkten. So
weist beispielsweise eine bikonkave Linse (und/oder ein Hyperboloidreflektor) einen
reellen und einen virtuellen Brennpunkt auf.
[0031] Dabei kann es von Vorteil sein, wenn bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren die Primär-Reflektor-Brennweiten
gleich sind.
[0032] Um die Qualität der abgestrahlten Lichtverteilung zu erhöhen, kann es vorgesehen
sein, dass eine optische Achse des Abbildungssystems und eine optische Achse des zumindest
einen Primär-Reflektors im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
[0033] Dabei kann es zweckdienlich sein, dass bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren alle
ihre optischen Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind und die optische Achse
des Abbildungssystems im Wesentlichen parallel zu den optischen Achsen der Primär-Reflektoren
ausgerichtet ist.
[0034] Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Primär-Lichtquellen dergestalt
angeordnet sind, dass die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle von den Primär-Lichtquellen
umgeben / zwischen den Primär-Lichtquellen angeordnet ist.
[0035] Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Haupt-Träger
und/oder der Zusatz-Träger jeweils als ein Kühlkörper ausgebildet sind/ist.
[0036] Hinsichtlich der Einstellbarkeit der Beleuchtungsvorrichtung kann es von Vorteil
sein, wenn dem Haupt-Träger und dem Tragrahmen zumindest ein erstes Einstelldreieck-System
zum Verstellen des Haupt-Trägers bezüglich des Tragrahmens zugeordnet ist.
[0037] Darüber hinaus kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass dem Zusatz-Träger und dem Tragrahmen
zumindest ein zweites Einstelldreieck-System zum Verstellen des Zusatz-Trägers bezüglich
des Tragrahmens zugeordnet ist.
[0038] Unter dem Begriff "Einstelldreieck-System" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung generell ein Einstellsystem verstanden, welches über drei Stellelemente
(z.B. Einstellschrauben), die mit dem korrespondierenden Träger und mit dem Tragrahmen
drehbar verbunden sind, den Träger bezüglich des Tragrahmens verstellt. Dabei erfolgt
normalerweise das Verstellen mittels mechanischer und/oder elektromotorischer Stellmitteln,
die der Beleuchtungsvorrichtung zugeordnet sind. Solche Einstellsysteme sind dem Stand
der Technik bekannt (siehe z.B. die Anmeldung A 50329/2013 der Anmelderin).
[0039] Es kann zweckdienlich sein, wenn der Tragrahmen um zumindest eine Achse verschwenkbar
ist. Dabei kann das Lichtmodul zur Erzeugung von z.B. Kurvenlicht-Lichtverteilungen
verwendet werden.
[0040] Hinsichtlich der Baugröße der Beleuchtungsvorrichtung kann mit Vorteil vorgesehen
sein, dass der Tragrahmen zwischen dem Zusatz-Träger und dem Haupt-Träger angeordnet
ist.
[0041] Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Tragrahmen hinter dem Haupt-Träger und der Zusatz-Träger
hinter dem Tragrahmen angeordnet sind.
[0042] Der Begriff "hinter" bedeutet dabei, dass der Tragrahmen in Bezug auf den Haupt-Träger
und der Zusatz-Träger in Bezug auf den Tragrahmen entgegen der Fahrtrichtung/Lichtaustrittsrichtung
angeordnet sind.
[0043] Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Sekundär-Lichtquelle
als ein Lichtkonversionsmittel einer Laserlichteinheit ausgebildet ist und die Laserlichteinheit
in einem Laserlichteinheit-Gehäuse angeordnet ist, welches Gehäuse länglich ausgebildet
und einer zur Aufnahme des Laserlichteinheit-Gehäuses eingerichteten Aufnahmeöffnung
des Tragrahmens angeordnet und durch diese Aufnahmeöffnung führbar ist. Hinsichtlich
der Verbindung der Einstelldreieck-Systeme mit dem Tragrahmen und dem Haupt-Träger
kann es von Vorteil sein, wenn der Tragrahmen zumindest drei Durchlassöffnungen und
der Haupt-Träger zumindest drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede Aufnahmepfanne
des Haupt-Trägers je einer Durchlassöffnung des Tragrahmens korrespondiert.
[0044] Hinsichtlich der Verbindung der Einstelldreieck-Systeme mit dem Zusatz-Träger und
dem Tragrahmen kann es von Vorteil sein, wenn der Zusatz-Träger zumindest drei Durchlassöffnungen
und der Tragrahmen zumindest drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede Aufnahmepfanne
des Tragrahmens je einer Durchlassöffnung des Zusatz-Trägers korrespondiert.
[0045] Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im Folgenden anhand bevorzugter nicht einschränkender
Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in einer Zeichnung veranschaulicht sind.
In dieser zeigt
Fig. 1 die für die Erfindung wesentlichen Komponenten und ihren Zusammenhang in schematischer
Darstellung,
Fig. 2 eine Draufsicht einer als eine kurzreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung ausgebildeten
Haupt-Lichtverteilung und einer als eine langreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung
ausgebildeten Gesamtlichtverteilung,
Fig. 2a eine kurzreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung der Fig. 2, eine langreichweitige
Zusatzteilfernlicht-Lichtverteilung der Fig. 2 und eine als eine langreichweitige
Fernlicht-Lichtverteilung ausgebildete Zusatz-Lichtverteilung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Lichtmoduls,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Lichtmoduls,
Fig. 5 eine Anordnung der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
Fig. 6 ein Haupt- und ein Zusatz-Träger der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 5,
[0046] Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. In dieser ist eine beispielhafte schematische
Anordnung der Komponenten gezeigt, die für das Lichtmodul maßgeblich ist, welches
Teil der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist. Das Lichtmodul weist dabei
zwei Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 mit je einer Primär-Lichtquelle zugeordnetem Primär-Reflektor
PR1, PR2, und eine Sekundär-Lichtquelle SLQ1 mit einem ihr zugeordnetem aus einem
Sekundär-Reflektor SR1 und einer Linse KL1 bestehendem optischem Abbildungssystem
AS auf. Die hier als Leuchtdioden (kurz LED für light emitting diode) ausgebildeten
Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 sind zum Erzeugen von Licht zur Bildung einer Haupt-Lichtverteilung
HLV (Fig. 2) eingerichtet. Die Haupt-Lichtverteilung HLV verfügt normalerweise über
eine relativ kurze Reichweite. In vielen Verkehrssituationen gilt es allerdings die
Reichweite der abgestrahlten Haupt-Lichtverteilung zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe
ist die Sekundär-Lichtquelle SLQ1 vorgesehen, die in Fig. 1 als Lichtkonversionsmittel
(in Fachmannsprache oft Phosphor genannt) einer Laserlichteinheit (nicht gezeigt)
ausgebildet ist. Verwendung von Laserlichteinheiten in Kraftfahrzeugscheinwerfern
ist dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. Figuren 3 und 7 in
EP 2551154 A2). Die Laserlichteinheit weist eine derartige Laserlichtquelle (nicht gezeigt) und
ein derartiges Lichtkonversionsmittel SLQ1 auf, dass beim Beleuchten des Lichtkonversionsmittels
genügend Lichtstrom in einen vorgegebenen, vorzugsweise im Verhältnis zu 4π (Gesamtraumwinkel)
kleinen, Raumwinkel abgegeben wird. Dadurch erzeugt die Sekundär-Lichtquelle SLQ1
(durch Konversion des Laserlichts am Lichtkonversionsmittel SLQ1) Licht zur Bildung
einer langreichweitigen Zusatz-Lichtverteilung ZLV (Fig. 2b). Die den Primär-Lichtquellen
PLQ1, PLQ2 zugeordneten Primär-Reflektoren PR1, PR2 bündeln das von den Primär-Lichtquellen
PLQ1, PLQ2 abgestrahlte Licht und lenken es in einen Bereich vor dem Lichtmodul. Dabei
bezieht sich der Begriff "vor dem Lichtmodul" auf einen Bereich, der in Lichtausbreitungsrichtung
des von den Primär-Reflektoren PLQ1, PLQ2 gebündelten Lichts liegt. Darüber hinaus
sei an dieser Stelle angemerkt, dass das "gebündelte Licht" als konvergierendes oder
divergierendes oder paralleles Lichtbündel ausgebildet sein kann. Die Primär-Reflektoren
PR1, PR2 sind vorzugsweise als Paraboloidreflektoren ausgebildet und bündeln (in vertikaler,
bezugnehmend auf ein Lichtmodul, das in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer eingebaut
ist, Richtung V) das von den vorzugsweise in einem Brennpunkt PB1, PB2 des jeweiligen
Primär-Reflektors PR1, PR2 angeordneten Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 erzeugte Licht
zu einem im Wesentlichen parallelen Lichtbündel. Darüber hinaus können die Primär-Reflektoren
PR1, PR2 miteinander einstückig oder voneinander getrennt ausgebildet sein. Das der
Sekundär-Lichtquelle SLQ1 zugeordnete Abbildungssystem weist, wie oben kurz erläutert,
den Sekundär-Reflektor SR1 und die Linse KL1. Dabei ist vorzugsweise der Sekundär-Reflektor
SR1 als ein Hyperboloidreflektor und die Linse KL1 als eine Kollimator-Linse ausgebildet.
Der Hyperboloidreflektor SR1 weist zwei Brennpunkte BP1, BP2, wobei der erste Brennpunkt
BP1 ein reeller Brennpunkt ist, in dem die Sekundär-Lichtquelle SLQ1 (hier das Lichtkonversionsmittel)
angeordnet ist, und der zweite Brennpunkt BP2 ein virtueller Brennpunkt ist, in dem
sich die Verlängerungen LS' (siehe Fig. 4) der aus dem reellen Brennpunkt BP1 ausgehenden
und von der reflektierenden Fläche des Hyperboloidreflektors reflektierten Lichtstrahlen
LS (siehe Fig. 4) im Wesentlichen zusammentreffen. Dabei ist die Kollimator-Linse
KL1 derart angeordnet, dass ein ihrer Brennpunkte KLB mit dem virtuellen Brennpunkt
BP2 zusammenfällt. Dadurch wird das vom Hyperboloidreflektor SR1 reflektierte Licht
zu einem im Wesentlichen parallelen (in vertikaler Richtung V) Lichtbündel gebündelt.
Die Bündelung zu einem im Wesentlichen parallelen Lichtbündel ist allerdings nicht
notwendig. Es ist durchaus denkbar, statt einer Kollimator-Linse eine Sammel- oder
Zerstreuungslinse einzusetzen. Welche Linse hier eingesetzt wird, kann beispielsweise
von der Art einer dem Lichtmodul vorgelagerten Vorsatzoptik bzw. eines weiteren eventuell
vorhandenen optischen Abbildungssystems (d.h. z.B. eine Anordnung aus Blenden, Linsen,
Spiegeln usw.) und von den Anforderungen an die Form der Haupt- und/oder der Zusatz-Lichtverteilung
und/oder der vom Lichtmodul erzeugten Lichtverteilung.
[0047] Bevorzugt ist auch, dass alle reellen Brennweiten (d.h. der Abstand zwischen der
Hauptebene und dem Brennpunkt, beim Hyperboloidreflektor dem reellen Brennpunkt, in
welchem Brennpunkt die Sekundär-Lichtquelle angeordnet ist) PBW1, PBW2, HBW1 aller
in der vorliegenden Erfindung verwendeten Reflektoren im Wesentlichen gleich sind.
Damit kann die Bauraumtiefe des Lichtmoduls minimiert und dadurch der in heutigen
Scheinwerfern immer öfter hochgeschriebenen Designfreiheit und Kompaktheit Rechnung
getragen werden.
[0048] Darüber hinaus sind die Primär-Reflektoren und der Sekundär-Reflektor dergestalt
angeordnet, dass ihre optischen Achsen PO1, PO2, SO1 parallel zueinander verlaufen.
Dies ist für die Qualität des abgestrahlten Lichtbildes besonders relevant.
[0049] Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung der wesentlichen Komponenten der Erfindung
ist für ein Lichtmodul besonders vorteilhaft, wenn das Lichtmodul zur Erzeugung einer
als eine langreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung LFL (Fig. 2a) ausgebildeten Gesamtlichtverteilung
eingerichtet ist. Dabei erzeugen die Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 in Zusammenwirkung
mit den Primär-Reflektoren eine kurzreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung HLV (Fig.
2), welche kurzreichweitige Fernlicht-Verteilung HLV von einer langreichweitigen Zusatzteilfernlicht-Lichtverteilung
ZLV (Fig. 2b) überlagert und dadurch die langreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung
LFL (Fig. 2a) also Gesamtlichtverteilung gebildet wird. Dabei ist die durch den Abstand
zwischen dem Lichtmodul und der 1lx-Linie 1lx gemessene Reichweite der langreichweitigen
Fernlicht-Lichtverteilung LFL im Wesentlichen doppelt so groß wie die Reichweite der
kurzreichweitigen Fernlicht-Lichtverteilung ZLV. Die Zusatzteilfernlicht-Lichtverteilung
ZLV ist im Wesentlichen in der Mitte der kurzreichweitigen Fernlicht-Lichtverteilung
HLV angeordnet (Fig. 2a). Dieser vorteilhafte Effekt wird durch die in Fig. 1 schematisch
dargestellten Anordnung der Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 und der Primär-Reflektoren
PR1, PR2 bezüglich der Sekundär-Lichtquelle SLQ1 und des Abbildungssystems AS erreicht,
bei welcher Anordnung die Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 die Sekundär-Lichtquelle
SLQ1 "umgeben". Dies bedeutet schließlich, dass bei einer Projektion der Positionen
der Primär- und Sekundär-Lichtquellen (des Lichtkonversionsmittels) auf eine senkrecht
zu den optischen Achsen PO1, PO2, SO1 der korrespondierenden Reflektoren PR1, PR2,
SR1 angeordnete Ebene, die Projektionen der Primär-Lichtquellen P1, P2 die Projektion
der Sekundär-Lichtquelle S1 umstellen.
[0050] Fig. 3 zeigt ein einbaufertiges Lichtmodul in perspektivischer Ansicht. Die dargestellten
Koordinaten bezeichnen die Lichtaustrittsrichtung / Hauptabstrahlrichtung Z, die horizontale
Richtung H, welche normal auf Z und normal auf die vertikale Richtung V steht. Dabei
beziehen sich die Begriffe "horizontal" und "vertikal" auf den in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer,
welcher Kraftfahrzeugscheinwerfer in einem Fahrzeug eingebaut ist, eingebauten Zustand
des Lichtmoduls. Die Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ 2 und die Primär-Reflektoren PR1,
PR2 sind dabei zu einer ersten Gesamteinheit (LED-Einheit) und die Sekundär-Lichtquelle
und das optische Abbildungssystem AS sind zu einer zweiten Gesamteinheit, vorzugsweise
zu einer Laserlichteinheit, zusammengefasst. Angesichts des oben gesagten umfasst
die Laserlichteinheit, wie oben kurz erwähnt, also insgesamt eine Laserlichtquelle,
die Licht zur Bestrahlung des Lichtkonversionsmittels erzeugt, welches Lichtkonversionsmittel
als die Sekundär-Lichtquelle fungiert, und ein optisches Abbildungssystem AS, welches
das durch Konversion des Laserlichts am Lichtkonversionsmittel erzeugte Licht vor
das Lichtmodul abbildet. Darüber hinaus ist der Primär-Reflektor PR1 der LED-Einheit
mit dem Primär-Reflektor PR2 einstückig ausgebildet. Dies hat zum Vorteil, dass nur
eine Einstellvorrichtung (sieh auch Fig. 6) für die gesamte LED-Einheit ausreicht.
Außerdem ist eine solche einstückige Ausbildung der Primär-Reflektoren PR1, PR2 miteinander
aus ästhetischer Sicht bevorzugt, da somit eine Umschließung der Laserlichteinheit
von der LED-Einheit ermöglicht wird. Eine derartige Umschließung hat beispielsweise
den folgenden Vorteil: Dadurch wird im Wesentlichen parallele Ausrichtung der optischen
Achsen PO1, PO2, SO1 ermöglicht, und infolgedessen Winkelfehler reduziert.
[0051] Unter dem Begriff "Winkelfehler" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
ein optischer Abbildungsfehler verstanden, der bei voneinander getrennten aus zumindest
einer Lichtquelle und zumindest einem der zumindest einen Lichtquelle zugeordnetem
Reflektor bestehenden Modulen in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Module zur
Bildung eines gemeinsames Lichtbildes eingerichtet sind, entstehen können. Dabei werden
die von den jeweiligen Lichtmodulen erzeugten Lichtverteilungen auf einem in einem
Abstand (typischerweise von 25 Metern) quer zu Hauptausbreitungsrichtung des Licht
aufgestellten Messschirm gemessen und die optischen Achsen der jeweiligen Module derart
eingestellt, dass das Lichtbild auf dem Messschirm im Wesentlichen den Anforderungen,
vorzugsweise gesetzlich vorgeschriebenen Normen (beispielsweise den ECE-Regelungen),
entspricht. Dabei können durch eine im Wesentlichen inexakt parallele Ausrichtung
der optischen Achsen der Module nach dem Messschirm und vor dem Messschirm Verzerrungen
des erwünschten Lichtbildes entstehen.
[0052] Aus einer in Fig. 4 dargestellten Seitenansicht des Lichtmoduls ist eine bevorzugte
Anordnung der Brennpunkte PB1, PB2, BP1, BP2, KLB der optisch relevanten Bauteile
des Lichtmoduls ersichtlich. Dabei ist die hyperboloide Form des Sekundär-Reflektors
SR1 besonders vorteilhaft, da deshalb die Brennweiten des Hyperboloidreflektors klein
gehalten, sodass die Sekundär-Lichtquelle sehr nah an dem Reflektor angeordnet werden
kann. Dadurch kann die Bauraumtiefe des Lichtmoduls z.B. im Vergleich zu einem Lichtmodul,
bei dem der Sekundär-Reflektor als Reflektor eines anderen Typs, beispielsweise als
ein Paraboloid-Reflektor, ausgebildet ist, reduziert werden.
[0053] Nachdem die bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen des Lichtmoduls veranschaulicht
wurden, wird nun auf die Anordnung des Lichtmoduls in einer Beleuchtungsvorrichtung
Bezug genommen. Die Fig. 5 zeigt schematisch eine beispielhafte Anordnung der wesentlichen
Komponenten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung. Dabei ist das Lichtmodul
als zwei voneinander getrennt ausgebildete Gesamteinheiten dargestellt. Die erste
Gesamteinheit (LED-Einheit) umfasst die oben beschriebenen aber hier nicht gezeigten
Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ 2 und die ebenfalls oben beschriebenen aber hier nicht
gezeigten Primär-Reflektoren PR1, PR2, die zweite Gesamteinheit (Laserlichteinheit)
umfasst die oben beschriebene aber hier nicht gezeigte Sekundär-Lichtquelle SLQ1 und
das ebenfalls oben beschriebene aber hier nicht gezeigte optische Abbildungssystem
AS. Darüber hinaus weist die Beleuchtungsvorrichtung einen Haupt-Träger HT, der zur
Aufnahme der LED-Einheit eingerichtet ist, einen Zusatz-Träger ZT, der zur Aufnahme
der Laserlichteinheit eingerichtet ist, und einen Tragrahmen TR, der zur Aufnahme
sowohl des Haupt-Trägers HT als auch des Zusatz-Trägers ZT eingerichtet ist. Der Tragrahmen
TR ist um zumindest eine Achse TA verschwenkbar (wodurch verschiedene Lichtfunktionen,
beispielsweise Kurvenlichtfunktion, im Kraftfahrzeugscheinwerfer realisiert werden
können), wobei beim Verschwenken des Tragrahmens TR die von dem Tragrahmen TR aufgenommenen
Haupt- und Zusatz-Träger mit dem Tragrahmen TR mit verschwenkt werden. Bei der Aufnahme
der Träger in den Tragrahmen ist vorgesehen, dass der Haupt-Träger HT und der Zusatz-Träger
ZT mit dem Tragrahmen TR verbindbar sind, wobei die Position der Träger bezüglich
des Tragrahmens (beispielsweise entlang der in der Fig. 5 mit Pfeilen gezeigten Richtungen)
veränderbar/verstellbar ist. Dadurch kann z.B. die Ausrichtung der optischen Achse
LOA der LED-Einheit zu der optischen Achse SO1 der Laserlichteinheit verstellt werden.
Zum Verbinden der Träger an dem Tragrahmen und zum Verstellen der Träger bezüglich
des Tragrahmens ist je ein Einstelldreieck-System vorgesehen, wobei in der Fig. 5
dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein erstes Einstelldreieck-System EDS1 zum
Verstellen des die LED-Einheit aufnehmenden Haupt-Trägers HT und ein zweites Einstelldreieck-System
EDS2 zum Verstellen des die Laserlichteinheit aufnehmenden Zusatz-Trägers ZT eingerichtet
ist. Die Position des ersten Einstelldreieck-Systems EDS1 ist bezüglich der Position
des zweiten Einstelldreieck-Systems EDS2 um 90° um die optische Achse der Laserlichteinheit
SO1 (gleich der optischen Achse des Sekundär-Reflektors SR1) verdreht angeordnet.
Damit wird die Einstellvariabilität vereinfacht. Es ist allerdings durchaus denkbar,
dass die Einstelldreieck-Systeme EDS1, EDS2 gar nicht oder unter einem anderen Winkel,
beispielsweise um 180°, zueinander verdreht angeordnet sind.
[0054] Unter dem Begriff "Einstelldreieck-System" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung generell ein Einstellsystem verstanden, welches über drei Stellelemente
(z.B. Einstellschrauben), die mit dem korrespondierenden Träger und mit dem Tragrahmen
drehbar verbunden sind, den Träger bezüglich des Tragrahmens verstellt. Dabei erfolgt
normalerweise das Verstellen mittels mechanischer und/oder elektromotorischer Stellmitteln,
die der Beleuchtungsvorrichtung zugeordnet sind. Solche Einstellsysteme sind dem Stand
der Technik bekannt (siehe z.B. die Anmeldung A 50329/2013 der Anmelderin).
[0055] In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Laserlichteinheit, wie
in der Fig. 5 gezeigt ist, ein länglich ausgebildetes Laserlichteinheit-Gehäuse HM
auf, welches Laserlichteinheit-Gehäuse in einer zur Aufnahme des Laserlichteinheit-Gehäuses
eingerichteten Aufnahmeöffnung AO des Tragrahmens TR angeordnet und durch diese Aufnahmeöffnung
AO führbar ist. Dadurch kann die Laserlichteinheit in einem nicht mit dem Tragrahmen
TR verbundenen Zustand des die Laserlichteinheit aufnehmenden Zusatz-Trägers ZT aus
der Aufnahmeöffnung AO herausgezogen und der Beleuchtungsvorrichtung entnommen werden.
Dies erleichtert wesentlich das Ersetzen der Laserlichteinheit und/oder ihrer Bestandteile
beim Auftreten technischer Störungen. In einem Zustand, in dem beide Träger (der Haupt-Träger
HT und der Zusatz-Träger ZT) mit dem Tragrahmen TR mithilfe der Stellelemente der
korrespondierenden Einstelldreieck-Systeme EDS1, EDS2 verbunden sind, erfolgt die
Anbindung des Zusatz-Trägers ZT an den Tragrahmen TR hinter dem Tragrahmen und die
Anbindung des Haupt-Trägers HT an den Tragrahmen TR vor dem Tragrahmen. Der Begriff
"hinter" bzw. "vor" bedeutet dabei, dass der Zusatz-Träger in Bezug auf den Tragrahmen
TR entgegen der Fahrtrichtung/Lichtaustrittsrichtung bzw. der Haupt-Träger HT in Bezug
auf den Tragrahmen TR in die Fahrtrichtung/Lichtaustrittsrichtung angeordnet sind.
Dabei kann eine kaskadierte Einstellung der Beleuchtungsvorrichtung realisiert werden.
Unter der "kaskadierten Einstellung" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
eine Einstellung verstanden, bei der zuerst die Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung
mittels des ersten Einstelldreieck-Systems EDS1 eingestellt werden kann und anschließend
die Abstrahllichtung der Laserlichteinheit bezüglich der Hauptabstrahlrichtung mittels
des zweiten Einstelldreieck-Systems EDS2 eingestellt werden kann.
[0056] Darüber hinaus sind mit Pfeilen in der Fig. 5 beispielhafte Richtungen gezeigt, entlang
derer der Haupt- und/oder der Zusatzträger bezüglich des Tragrahmens verstellt werden
können/kann.
[0057] Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 5,
bei der der Haupt-Träger und der Zusatz-Träger als ein Kühlkörper ausgebildet sind.
Darüber hinaus sind in der Fig. 6 als Einstellschrauben ZES1, ZES2, ZES3, HES1, HES2,
HES3 asugebildete Stellelemente der Einstelldreiecke EDS1, EDS2 gezeigt, welche zum
Eingriff der mechanischen und/oder elektromotorischen Stellmitteln der Einstelldreieck-Systeme
EDS1, EDS2 und zum Verbinden der Haupt- und Zusatz-Träger mit dem Tragrahmen eingerichtet
sind. Dabei weist jede Einstellschraube einen Gewindeabschnitt GA und einen Kugelkopf
KK auf. Die Durchlassöffnungen des Tragrahmens und des Zusatz-Trägers weisen jeweils
einen Gegengewindeabschnitt auf, welche dazu eingerichtet sind mit den Gewindeabschnitten
der korrespondierenden Einstellschrauben zusammenzuwirken und einerseits den Haupt-
und/oder den Zusatz-Träger mit dem Tragrahmen zu verbinden und andererseits die Position
des Haupt- und/oder des Zusatz-Trägers bezüglich des Tragrahmens einzustellen, wie
es aus der Fig. 6 ersichtlich ist.
[0058] In einem verbundenen Zustand des Tragrahmens mit dem Haupt-Träger sind die Gewindeabschnitte
der (drei) Einstellschrauben HES1, HES2, HES3 in den dafür vorgesehenen (drei) Durchlassöffnungen
des Tragrahmens TR derart angeordnet, dass die Gewindeabschnitte der Einstellschrauben
in die dazu korrespondierenden Gegengewindeabschnitten des Tragrahmens angreifen.
Dabei greift der Kugelkopf je einer Einstellschraube in die korrespondierende zur
Aufnahme eines Kugelkopfes eingerichtete Aufnahmepfanne des Haupt-Trägers an, wie
in Fig. 6 gezeigt ist.
[0059] Des Weiteren ist in einem verbundenen Zustand des Tragrahmens TR mit dem Zusatz-Träger
ZT sind die Gewindeabschnitte der (drei) Einstellschrauben ZES1, ZES2, ZES3 in den
dafür vorgesehenen (drei) Durchlassöffnungen des Zusatz-Trägers ZT derart angeordnet,
dass die Gewindeabschnitte der Einstellschrauben in die dazu korrespondierenden Gegengewindeabschnitten
des Zusatz-Trägers ZT angreifen, wobei der Kugelkopf je einer Einstellschraube in
die korrespondierende zur Aufnahme eines Kugelkopfes eingerichtete Aufnahmepfanne
des Tragrahmens angreift, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
1. Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Abstrahlung von Licht
zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor der Beleuchtungsvorrichtung,
wobei die Beleuchtungsvorrichtung umfasst:
- ein Lichtmodul,
- einen Tragrahmen (TR),
- einen Haupt-Träger (HT), und
- einen Zusatz-Träger (ZT), wobei
das Lichtmodul umfasst:
* zwei oder mehr Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2), die Licht zur Bildung einer Haupt-Lichtverteilung
(HLV) erzeugen, und
* zumindest eine Sekundär-Lichtquelle (SLQ1), die Licht zur Bildung einer Zusatz-Lichtverteilung
(ZLV) erzeugt, wobei die Zusatz-Lichtverteilung die Haupt-Lichtverteilung zum Ausbilden
einer Gesamtlichtverteilung überlagert, wobei
den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) zumindest ein Primär-Reflektor (PR1, PR2) zugeordnet
und dazu eingerichtet ist, das von den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) abgestrahlte
Licht zu bündeln und in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der Haupt-Lichtverteilung
(HLV) zu lenken, wobei der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) ein optisches
Abbildungssystem (AS) zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der zumindest
einen Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) abgestrahlte Licht in einen Bereich vor dem Lichtmodul
in Form der Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) abzubilden, wobei
die Haupt-Lichtverteilung (HLV) als eine kurzreichweitige Lichtverteilung ausgebildet
ist, die Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet
ist und die Gesamtlichtverteilung (LFL) als eine langreichweitige Lichtverteilung
ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) zur Aufnahme des Haupt-Trägers (HT) und des Zusatz-Trägers (ZT)
eingerichtet ist,
der Haupt-Träger (HT) zur Aufnahme der Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) und des zumindest
einen Primär-Reflektors (PR1, PR2) eingerichtet ist, und
der Zusatz-Träger (ZT) zur Aufnahme der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle (SLQ1)
und des optischen Abbildungssystems (AS) eingerichtet ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Träger (HT) und/oder der Zusatz-Träger (ZT) jeweils als ein Kühlkörper
ausgebildet sind/ ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Haupt-Träger (HT) und dem Tragrahmen (TR1) zumindest ein erstes Einstelldreieck-System
(EDS1) zum Verstellen des Haupt-Trägers (HT) bezüglich des Tragrahmens (TR) zugeordnet
ist.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zusatz-Träger (ZT) und dem Tragrahmen (TR) zumindest ein zweites Einstelldreieck-System
(EDS2) zum Verstellen des Zusatz-Trägers (ZT) bezüglich des Tragrahmens (TR) zugeordnet
ist.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) um zumindest eine Achse (TA) verschwenkbar ist.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) zwischen dem Zusatz-Träger (ZT) und dem Haupt-Träger (HT) angeordnet
ist.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) hinter dem Haupt-Träger (HT) und der Zusatz-Träger (ZT) hinter
dem Tragrahmen (TR) angeordnet sind.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) als ein Lichtkonversionsmittel einer Laserlichteinheit
ausgebildet ist und die Laserlichteinheit in einem Laserlichteinheit-Gehäuse (HM)
angeordnet ist, welches Laserlichteinheit-Gehäuse (HM) länglich ausgebildet und in
einer zur Aufnahme des Laserlichteinheit-Gehäuses eingerichteten Aufnahmeöffnung (AO)
des Tragrahmens (TR) angeordnet und durch diese Aufnahmeöffnung (AO) führbar ist.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) zumindest drei Durchlassöffnungen und der Haupt-Träger (HT) zumindest
drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede Aufnahmepfanne des Haupt-Trägers je einer
Durchlassöffnung des Tragrahmens korrespondiert.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-Träger (ZT) zumindest drei Durchlassöffnungen und der Tragrahmen (TR)
zumindest drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede Aufnahmepfanne des Tragrahmens
(TR) je einer Durchlassöffnung des Zusatz-Trägers (ZT) korrespondiert.
11. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 10.
12. Kraftfahrzeug mit zumindest einem Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 11.