AT512591B1

AT512591B1 - Fahrzeugscheinwerfer mit Laserlichtquelle

Info

Publication number: AT512591B1
Application number: ATA50070/2012A
Authority: AT
Inventors: Friedrich Bauer; Andreas Moser; Johann Altmann; Erich Kaufmann
Original assignee: Zizala Lichtsysteme Gmbh
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2014-06-15
Also published as: MX2014007019A; JP2015502628A; JP6103446B2; BR112014010269A2; EP2745042B1; US9611994B2; WO2013134804A1; EP2745042A1; CN104160208B; US20140321148A1; AT512591A1; JP6176463B2; JP2016028397A; CN104160208A; IN2014MN01171A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer (1) mit zumindest einer Laserlichtquelle(2), zumindest einem zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbaren Leuchtelement (3),das durch die Laserlichtquelle (2) bestrahlbar ist, und zumindest einem Abbildungsoptikelement,beispielsweise einem Reflektor (4) und/ oder einer Linse, wobei die Laserlichtquelle(2) in Hauptabstrahlrichtung (100) des Fahrzeugscheinwerfers (1) gesehen vor dem Leuchtelement(3) angeordnet ist, so dass das Licht der Laserlichtquelle (2) entgegen der Hauptabstrahlrichtung(100) des Fahrzeugscheinwerfers (1) ausgestrahlt wird, wobei die Laserlichtquelle(2) in Bezug auf das Leuchtelement (3) auf einem Kegelmantel eines geraden Kreiskegels(11) angeordnet ist, wobei die Spitze des Kreiskegels (11) im Leuchtelement (3) liegt, dieKegelachse (500) parallel zur optischen Achse (400) des Fahrzeugscheinwerfers (1) verläuftund die Mantellinie (12) des Kegelmantels, auf der die Laserlichtquelle (2) angeordnet ist,parallel zur Strahlrichtung (200) der Laserlichtquelle (2) verläuft.

Description

österreichisches Patentamt AT 512 591 B1 2014-06-15

Beschreibung

FAHRZEUGSCHEINWERFER MIT LASERLICHTQUELLE

[0001] Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Laserlichtquelle, zumindest einem zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbaren Leuchtelement, das durch die Laserlichtquelle bestrahlbar ist, und zumindest einem Abbildungsoptikelement, beispielsweise einem Reflektor und/oder einer Linse.

[0002] Im Stand der Technik sind verschiedene Arten von Fahrzeugscheinwerfer bekannt, wobei in den letzten Jahren überwiegend Scheinwerfer mit Entladungslampen und Halogen-Lichtquellen verwendet wurden. Aus Energiespargründen und um den Platzbedarf von Fahrzeugscheinwerfern weiter zu verringern wird zunehmend der Einsatz von Laserlichtquellen wie Halbleiterlasern erprobt, da diese diesbezüglich von Vorteil sind. Um das Laserlicht für einen Fahrzeugscheinwerfer nutzbar zu machen wird dabei mit einer Laserlichtquelle ein Leuchtelement, ein sog. Phosphor-Konverter (z.B. eine Phosphorverbindung oder ein YAG-Kristall mit Cer-Dotierung), bestrahlt, der dadurch zur Abstrahlung von sichtbarem Licht angeregt wird. Der Phosphor-Konverter wandelt also Laserlicht in Licht anderer Wellenlängen um.

[0003] Beispielsweise zeigt die US 2011/0194302 A1 eine derartige Lichtquelle, wo eine Laser-diode über ein Lichtleitelement von hinten auf eine fluoreszierende Substanz strahlt, die dann ihrerseits sichtbares Licht emittiert, das über einen Reflektorschirm in Fahrtrichtung gelenkt wird. Die dabei zum Einsatz kommenden Laserlichtquellen emittieren Energien bis zu 3 W in Hauptabstrahlrichtung des Scheinwerfers, im Falle einer Fehlfunktion oder Beschädigung des Scheinwerfers kann es also durch hochintensive augenschädigende Laser-Lichtstrahlung zu Verletzungen, jedenfalls aber zur Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer kommen.

[0004] Das Dokument JP 2011181381 A offenbart einen Fahrzeugscheinwerfer bestehend aus einem Laser, einer nachgeschalteten Optik und einem anregbaren Leuchtelement. Das Dokument WO 2012076294 A2 zeigt einen Fahrzeugscheinwerfer bestehend zumindest aus einem Laser, einem anregbaren Leuchtelement und einem Reflektor.

[0005] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugscheinwerfer mit Laserlichtquelle bereitzustellen, der in keiner Benutzungssituation eine Gefährdung für andere Verkehrsteilnehmer darstellen kann.

[0006] Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Fahrzeugscheinwerfer erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Laserlichtquelle in Hauptabstrahlrichtung des Fahrzeugscheinwerfers gesehen vor dem Leuchtelement angeordnet ist, so dass das Licht der Laserlichtquelle entgegen der Hauptabstrahlrichtung des Fahrzeugscheinwerfers abgestrahlt wird.

[0007] Da der erfindungsgemäße Fahrzeugscheinwerfer die Laserstrahlung entgegen der Hauptstrahlrichtung ausstrahlt, kann es selbst im Falle einer Fehlfunktion oder Beschädigung des Scheinwerfers nicht zu einem Austritt der Laserstrahlung kommen. Andere Verkehrsteilnehmer werden damit nicht gefährdet, wenn der Scheinwerfer beispielsweise durch einen Unfall beschädigt wird. Je nach Anordnung von Laserlichtquelle und Leuchtelement zueinander bzw. der Anordnung des Leuchtelements im bzw. hinsichtlich des Abbildungsoptikelements (z.B. Reflektor, Linse) können verschiedene Lichtverteilungen erzeugt werden.

[0008] Die Erfindung erlaubt die Realisierung eines Fahrzeugscheinwerfers, der die gesetzlichen Bestimmungen wie beispielsweise ECE, SAE, CCC, usw. erfüllen kann.

[0009] Günstigerweise verläuft die Strahlrichtung der Laserlichtquelle in einem Winkel zwischen 0° und 90° zur optischen Achse des Fahrzeugscheinwerfers. Damit kann je nach verfügbarem Bauraum und Einsatzgebiet die Laserlichtquelle auf verschiedene Arten angeordnet werden. Der erfindungsgemäße Vorteil der Abstrahlung entgegen der Hauptabstrahlrichtung des Scheinwerfers und damit der Schutz anderer Verkehrsteilnehmer bei Beschädigung oder Fehlfunktion sind dadurch sichergestellt. 1 /8 österreichisches Patentamt AT 512 591 B1 2014-06-15 [0010] Die Laserlichtquelle ist in Bezug auf das Leuchtelement auf einem Kegelmantel eines geraden Kreiskegels angeordnet, wobei die Spitze des Kreiskegels im Leuchtelement liegt, die Kegelachse parallel zur optischen Achse des Fahrzeugscheinwerfers verläuft und die Mantellinie des Kegelmantels, auf der die Laserlichtquelle angeordnet ist, parallel zur Strahlrichtung der Laserlichtquelle verläuft. Die Laserlichtquelle kann also auf vielfältige Art positioniert werden, wobei sie auf ihrer Mantellinie entweder im Bereich der Kegelbasis oder aber an einer beliebigen Position zwischen Kegelspitze und dem Schnittpunkt zwischen Kegelspitze und Basisfläche angeordnet sein kann.

[0011] Vorteilhafterweise ist das Leuchtelement auf der optischen Achse des Fahrzeugscheinwerfers angeordnet. In einer Variante der Erfindung ist das Leuchtelement in einem Brennpunkt des Reflektors angeordnet. Damit lässt sich eine optimale Ausnutzung des vom Leuchtelement emittierten Lichts sicherstellen bzw. eine hohe Leuchtdichte erzielen.

[0012] In einer weiteren Variante der Erfindung ist zwischen der Laserlichtquelle und dem Leuchtelement zumindest ein Linsenelement, insbesondere ein Sammellinsenelement, angeordnet. Dadurch lässt sich die Einstrahlung des Laserlichts in das Leuchtelement optimieren, insbesondere hinsichtlich der Anregungsenergieverteilung im Leuchtelement. Die Energie der Laserlichtquelle kann so vorteilhaft auf bzw. in das Leuchtelement konzentriert werden. Außerdem wird durch die Konzentration des Lichts auf das Leuchtelement auch bei erschütterungsbedingten minimalen Verschiebungen des Lichtquelle durch die resultierenden Toleranzen sichergestellt, dass das Leuchtelement aufgabengemäß vom Laserlicht getroffen wird und der Scheinwerfer leuchtet.

[0013] Günstigerweise ist die Laserlichtquelle unterhalb einer im eingebauten Zustand des Fahrzeugscheinwerfers durch die optische Achse des Fahrzeugscheinwerfers verlaufende Horizontalebene angeordnet. Beim Betrieb von Laserlichtquellen entsteht üblicherweise viel Abwärme. In einer Variante der Erfindung weist der Fahrzeugscheinwerfer eine Abdeckscheibe auf und die Laserlichtquelle ist so nahe an der Abdeckscheibe angeordnet, dass die Abdeckscheibe mittels der Abwärme der Laserlichtquelle aufwärmbar ist. Dadurch kann die Abwärme der Laserlichtquelle dazu genutzt werden, die Abdeckscheibe des Fahrzeugscheinwerfers zu enttauen oder zu enteisen.

[0014] In einer Variante der Erfindung weist die Laserlichtquelle zumindest einen Kühlkörper und/ oder zumindest eine Lüftungsvorrichtung auf. Dadurch kann von der Laserlichtquelle während des Betriebs produzierte Wärme wirksam abgeführt werden. Der Kühlkörper besteht dabei beispielsweise aus einem wärmeleitenden Material, das an seiner Oberfläche mit zusätzlich wärmeabführenden Elementen wie beispielsweise Kühlrippen versehen sein kann. Bei der Lüftungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Ventilationsvorrichtung handeln, mit der kühle Luft an den Kühlkörper oder an die Laserlichtquelle gebracht und gleichzeitig warme Luft abgeführt werden kann.

[0015] Günstigerweise ist zumindest ein die Laserlichtquelle als Sichtschutz umgebendes Designblendenelement vorgesehen. Dieses Designblendenelement kann als Abdeckung oder Umhüllung der Laserlichtquelle ausgeführt sein und dient unter anderem dazu, dass die Laserlichtquelle von außen nicht sichtbar ist. Die Laserlichtquelle ist innerhalb bzw. unterhalb dieses Designblendenelements angeordnet. In einer Variante der Erfindung weist das Designblendenelement zumindest eine Designblendenöffnung auf, die bevorzugt düsenförmig ausgeführt ist. Die Düsenblendenöffnung ist günstigerweise in Richtung einer Abdeckscheibe des Fahrzeugscheinwerfers orientiert. Damit lässt sich beispielsweise wie oben beschrieben die Abwärme der Laserlichtquelle in Richtung der Abdeckscheibe lenken. Unter „düsenförmig" ist hier eine Ausführung zu verstehen, die eine Ausrichtung des durch die Designblendenöffnung hindurchtretenden Luftstroms erlaubt.

[0016] Grundsätzlich ist die genannte Erfindung als Freistrahlkonzept umgesetzt, die Laserlichtquelle strahlt also direkt auf das Leuchtelement. In einer Variante der Erfindung ist zwischen der Laserlichtquelle und dem Leuchtelement zumindest ein Lichtleitelement angeordnet. Das Lichtleitelement dient vor allem dazu, Abweichungen der Strahlrichtung der Laserlichtquelle 2/8 österreichisches Patentamt AT 512 591 B1 2014-06-15 von der idealen Strahlrichtung auszugleichen, sodass das Licht der Laserlichtquelle optimal in Richtung des Leuchtelements geführt (bzw. je nach Ausführung des Lichtleitelements gebündelt) wird. Dieses Lichtleitelement besteht dabei aus einem lichtleitendem Material, beispielsweise Kunststoff wie Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA - oder Plexiglas) oder Glas, und kann beliebig ausgeformt sein, beispielsweise röhren-, kegel- oder zylinderförmig. Auch eine Ausführung als trichterförmiges Konzentratorelement, beispielsweise aus Glas, ist möglich, wobei ähnlich einem Leuchtstab die Totalreflexion an den Grenzflächen des Konzentratorelements ausgenutzt wird. Das Lichtleitelement kann mit Unregelmäßigkeiten beispielsweise an der Oberfläche (in Form von Mikrostrukturen) versehen sein, die das Laserlicht ablenken und so ein Leuchten des Lichtleitelements bewirken, was als Designelement verwendbar ist. Beispielsweise kann bei Verwendung einer blauen Laserlichtquelle derart ein die Augen nicht gefährdendes blaues Leuchten erzeugt werden.

[0017] In einer Variante der Erfindung ist zumindest ein Blendenelement zum Abschirmen von aus dem Fahrzeugscheinwerfer austretendem Laserlicht vorgesehen. Derartige Blendenelemente können beispielsweise mit absorbierender oder lichtundurchlässiger Oberfläche ausgeführt werden bzw. mit einer Oberfläche, die das Durchtreten von Laserlicht verhindert. Beispielsweise können diese Blendenelemente in Bereichen angeordnet werden, an denen sonst durch Reflexion Laserlicht aus dem Fahrzeugscheinwerfer austreten könnte, bzw. kann das Blendenelement als den Laserstrahl (bzw. oben genannte Lichtleitelemente) umgebende Vorrichtung ausgeführt sein.

[0018] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. In dieser zeigt schematisch: [0019] Fig. 1 eine ausschnittsweise Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahr zeugscheinwerfers; und [0020] Fig. 2 eine Darstellung der möglichen relativen Anordnung von Laserlichtquelle und

Leuchtelement gemäß einer Variante der Erfindung.

[0021] Gleiche Elemente sind in den Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die nachfolgend teilweise verwendeten Bezeichnungen vorne, hinten, usw. beziehen sich immer auf die Einbaulage eines Fahrzeugscheinwerfers, bzw. einen Fahrzeugscheinwerfer im eingebauten Zustand.

[0022] In Fig. 1 ist ein Fahrzeugscheinwerfer 1 in ausschnittsweiser Darstellung im Querschnitt zu sehen. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Merkmale dargestellt, da dem Fachmann die übrigen Elemente eines Fahrzeugscheinwerfers bekannt sind.

[0023] Der Fahrzeugscheinwerfer 1 umfasst eine Laserlichtquelle 2, die beispielsweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 200 nm und 450 nm, also teilweise im nicht-sichtbaren UV-Bereich, abstrahlt. Die Leistung der Laserlichtquelle 2 liegt derzeit zwischen 0,5 und 2 W, kann aber auch höher sein. Bei der Laserlichtquelle 2 handelt es sich beispielsweise um einen Halbleiterlaser in Form einer Laserdiode oder eines VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Es können auch mehrere Laserlichtquellen 2 vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Laserdioden-Arrays.

[0024] Die Laserlichtquelle 2 weist zum Abführen der im Betrieb entstehenden Wärme im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kühlkörper 15 und eine Lüftungsvorrichtung 16 auf - die Lüftungsvorrichtung 16 dient hier dazu, dem Kühlkörper 15 kühle Luft zuzuführen bzw. erwärmte Luft abzuführen. Die Lüftungsvorrichtung 16 kann beispielsweise eine Ventilationsvorrichtung umfassen. Der Kühlkörper 15 kann aus einem geeigneten Material gefertigt sein und zusätzlich beispielsweise Kühlrippen o.ä. aufweisen.

[0025] Neben der Laserlichtquelle 2 (in Fig. 1 mit Kühlkörper 15 und Lüfter 16 dargestellt) ist ein Leuchtelement 3 vorgesehen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel kugelförmig ausgebildet ist. Die kugelförmige Ausbildung ist dabei nur eine von mehreren möglichen Ausbildungen, das Leuchtelement 3 kann auch anders ausgeführt sein. Bei dem Leuchtelement 3 handelt es sich bevorzugt um einen Phosphor-Konverter, der durch das Licht der Laserlichtquelle 2 in 3/8 österreichisches Patentamt AT 512 591 B1 2014-06-15 bekannter Weise zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht angeregt werden kann. Als Phosphor-Konverter können im Prinzip alle Materialien verwendet werden, die monochromatisches Laserlicht in Licht anderer Wellenlängen (bevorzugt weißes Licht, das sich durch Überlagerung ergibt), umwandeln.

[0026] Im Prinzip handelt es sich bei dem Phosphor-Konverter also um einen Lichtwandler - die Elektronen des Konvertermaterials werden durch das Laserlicht in höhere Energieniveaus angeregt und emittieren beim Zurückfallen Licht der dem Niveauunterschied entsprechenden Wellenlänge.

[0027] Das Leuchtelement 3 ist in einem Reflektor 4 angeordnet, der das vom Leuchtelement 3 abgestrahlte Licht in Hauptabstrahlrichtung 100 des Fahrzeugscheinwerfers 1 lenkt. Die Haupt-abstrahlrichtung 100 verläuft im vorliegenden Beispiel in Fig. 1 von links nach rechts. Der Reflektor 4 kann verschwenkbar und/ oder verstellbar angeordnet sein, was in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Grundsätzlich sind beliebige Ausführungen des Reflektors 4 möglich, es können Freiformvarianten genau so wie Parabeln, Hyperbeln, Ellipsen bzw. Kombination davon als Reflektorfläche zum Einsatz kommen. Der Reflektor 4 ist in Fig. 1 als Querschnitt zu erkennen und kann als Halbschale (nur die obere oder untere Hälfte ist vorhanden) oder als Vollreflektor ausgeführt sein, wobei dem Fachmann eine Reihe von Varianten für den Reflektor 4 bekannt ist.

[0028] In der dargestellten Variante der Erfindung ist das Leuchtelement 3 auf der optischen Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 1 in einem Brennpunkt des Reflektors 4 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass der Reflektor 4 auch als Freiflächen-Reflektor mit mehreren, unterschiedlichen Brennpunkten ausgeführt sein kann, wobei gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Leuchtelement 3 eben in einem dieser Brennpunkte angeordnet ist. Natürlich ist es nicht zwingend notwendig, dass das Leuchtelement 3 in einem Brennpunkt angeordnet ist - es muss aber zum Erreichen einer gewünschten Lichtverteilung ortsfest im Reflektor verbleiben, was auch bei Erschütterungen sicher gestellt sein soll. Der Fahrzeug-Scheinwerfer 1 ist durch eine Abdeckscheibe 8 verschlossen. Die Abdeckscheibe 8 kann beliebig ausgeführt sein, ist aber bevorzugt größtenteils transparent.

[0029] Durch Leuchtelement 3 und Reflektor 4 wird das gewünschte Lichtbild des Fahrzeugscheinwerfers 1 erzeugt. Zur Befestigung des Leuchtelements 3 im Reflektor 4 ist ein Trägerelement 5 vorgesehen - das Trägerelement 5 ist hier mit Kühlrippen 6 versehen, die zum Ableiten der bei der Lichterzeugung im Leuchtelement entstehenden Wärme dienen. Die Kühlrippen 6 sind nur ein Beispiel für Wärmeableitelemente, die hier verwendet werden können -dem Fachmann ist diesbezüglich eine Reihe von Möglichkeiten bekannt, daher wird hier nicht näher darauf eingegangen.

[0030] Erfindungsgemäß sind Laserlichtquelle 2 und Leuchtelement 3 so angeordnet, dass das Licht der Laserlichtquelle 2 entgegen der Hauptabstrahlrichtung 100 des Fahrzeugscheinwerfers 1 ausgestrahlt wird. Die Strahlrichtung 200 der Laserlichtquelle 2 verläuft also entgegengesetzt zur Hauptabstrahlrichtung 100 des Fahrzeugscheinwerfers 1. Dadurch wird verhindert, dass im Fall einer Beschädigung des Fahrzeugscheinwerfers 1 oder einer Fehlfunktion das Licht der Laserlichtquelle 2 entweichen und zur Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer führen kann.

[0031] Die Strahlrichtung 200 der Laserlichtquelle 2 verläuft bevorzugt in einem spitzen Winkel 300 zur Hauptabstrahlrichtung 100 des Fahrzeugscheinwerfers 1 bzw. zu dessen optischer Achse 400. Der Winkel 300 kann also zwischen 0° und 90° liegen. Ein Winkel von 0° bedeutet also, dass die Laserlichtquelle 2 auf der optischen Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 1 in Hauptstrahlrichtung 100 gesehen hinter dem Leuchtelement 3 angeordnet ist. Entsprechend bedeutet ein Winkel 300 von 90°, dass die Strahlrichtung 200 der Laserlichtquelle 2 normal zur optischen Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 1 verläuft. Optische Achse 400 und Hauptabstrahlrichtung 100 des Fahrzeugscheinwerfers 1 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Je nach verfügbarem Bauraum für den Fahrzeugscheinwerfer 1 bzw. gewünschtem Einsatzgebiet können also Lichtquelle 2 und Leuchtelement 3 zueinander angeordnet werden. 4/8 österreichisches Patentamt AT 512 591 B1 2014-06-15 [0032] Im Wesentlichen lässt sich die Anordnung der Laserlichtquelle 2 hinsichtlich des Leuchtelements 3 anhand eines Kreiskegels abstrahieren. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Laserlichtquelle 2 in Bezug auf das Leuchtelement 3 im Wesentlichen auf einem Kegelmantel eines geraden Kreiskegels 11 angeordnet, wobei die Spitze des Kreiskegels im Leuchtelement 3 liegt, die Kegelachse 500 parallel zur optischen Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 1 verläuft und die Mantellinie 12 des Kegelmantels, auf der die Laserlichtquelle 2 angeordnet ist, parallel zur Strahlrichtung 200 der Laserlichtquelle 2 verläuft. Im Prinzip kann die Laserlichtquelle 2 an einem beliebigen Punkt der ihr zugeordneten Mantellinie 12 angeordnet sein, also entweder dort, wo die Mantellinie die Basis- bzw. Grundfläche des Kreiskegels 11 schneidet oder irgendwo zwischen diesem Schnittpunkt und dem Leuchtelement 3. Der Winkel 300 zwischen Strahlrichtung 200 der Laserlichtquelle 2 und der optischen Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers, bzw. zwischen Mantellinie 12 und Kegelachse 500, stellt den halben Öffnungswinkel des Kreiskegels 11 dar. Je nach dem für den Winkel 300 gewählten Wert verändert sich also die Form des Kreiskegels.

[0033] Zwischen der Laserlichtquelle 2 und dem Leuchtelement 3 kann eine Reihe von Elementen angeordnet sein. Beispielsweise ist im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 unmittelbar nach der Laserlichtquelle 2 ein Optikelement in Form eines Sammellinsenelements 7 angeordnet. Diese Sammellinse konzentriert das Licht der Laserlichtquelle 2 in Richtung des Leuchtelements 3. Natürlich können auch beliebige andere Optikelemente zum Einsatz kommen, beispielsweise Linsen und/ oder Prismen verschiedenster Art.

[0034] Unmittelbar vor dem Leuchtelement 3, bzw. das Leuchtelement 3 haltend ist ein Lichtleitelement 9 vorgesehen, das im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen trichterförmig bzw. mit einer parabolisch-konischen Form ausgeführt ist und das von der Laserlichtquelle 2 kommende Licht zum Leuchtelement 3 führt. Das Lichtleitelement 9 ist ähnlich einem „Compound Parabolic Concentrator" ausgeführt, ist also auf der Innenseite seiner Hülle reflektierend ausgeführt, so dass in Kombination mit der trichterartigen Form eintretendes Licht in Richtung des Ausgangs des Lichtleitelements 9 zusammengeführt wird. Dabei wird insbesondere die Totalreflexion an den Begrenzungsflächen des Lichtleitelements 9 ausgenutzt. Ein derartiges Lichtleitelement 9 ermöglicht größere Toleranzen hinsichtlich der relativen Positionierung zwischen Lichtquelle 2 und Leuchtelement 3, beispielsweise wenn die Lichtquelle 2 reparaturbedingt ausgetauscht wird oder wenn sich die Laserlichtquelle 2 durch Erschütterungen im Betrieb nicht mehr in der Optimalposition befindet.

[0035] Das Lichtleitelement 9 kann aber auch als durchgehender Lichtleiter zwischen der Laserlichtquelle 2 und dem Leuchtelement 3 ausgeführt sein, beispielsweise in Röhren-, Kegel-, Zylinder- oder anderer Form. In einer Variante, die in den Figuren nicht dargestellt ist, sind Sammellinsenelement 7 und Lichtleitelement 9 über ein beispielsweise röhrenförmig oder massiv ausgeführtes Zwischenteil verbunden, wobei Sammellinsenelement 7, Lichtleitelement 9 und Zwischenteil auch einstückig ausgeführt sein können. Dabei können auch Unregelmäßigkeiten wie Einschlüsse oder Mikrostrukturen vorgesehen werden, die das Laserlicht ablenken bzw. streuen, von außen sichtbar machen und so als Designelement dienen.

[0036] Günstigerweise sind rund um derartige Optik- oder Lichtleitelemente 9 absorbierende Elemente angeordnet, um eventuelle Reflexionen des eintretenden Laserlichts in Hauptab-strahlrichtung 100 des Fahrzeugscheinwerfers 1 und damit Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer zu verhindern. Das Blendenelement 13 in Fig. 1 stellt eine Ausführungsform derartiger Elemente dar. Es verhindert eine Abstrahlung derartiger Reflexionen aus dem Fahrzeugscheinwerfer 1 heraus. In einer Variante bzw. zusätzlich können die besagten Optik-, Lichtleitelemente 9 und absorbierenden Elemente wie das Blendenelement 13 auch mit entspiegelten Oberflächen versehen bzw. so ausgeführt sein, dass sie nur Licht im Wellenlängenbereich des Laserlichts reflektieren bzw. absorbieren, allerdings für sichtbares Licht durchscheinend ausgeführt sind und damit einen Blick auf die Scheinwerferkomponenten erlauben. Beispielhaft ist das Blendenelement 13 in Fig. 1 oberhalb einer durch die optische Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 1 verlaufende Horizontalebene zwischen dem Lichtleitelement 9 und der Abdeckscheibe 8 angeordnet. Natürlich sind aber auch andere, dem Fachmann bekannte Lösun- 5/8 österreichisches Patentamt AT 512 591 B1 2014-06-15 gen möglich - die einzige Voraussetzung derartiger Vorrichtungen ist, dass die Lichtfunktionen des Fahrzeugscheinwerfers 1 nicht nachteilig beeinflusst werden.

[0037] Das Blendenelement 13 kann auch so ausgeführt sein, dass es den gesamten Freistrahlbereich des Laserlichts umhüllt, beispielsweise in Form einer Röhre mit halbkreisförmigen Querschnitt („Halfpipe"). In einer weiteren Variante kann es halbverspiegelt ausgeführt sein und/oder aus Designgründen mit einer eigenen Lichtquelle (z.B. einer blauen LED) beleuchtet werden.

[0038] Die Erfindung gemäß den obigen Ausführungen erlaubt die Realisierung eines Fahrzeugscheinwerfers, der die gesetzlichen Bestimmungen wie beispielsweise ECE, SAE, CCC, usw. erfüllen kann.

[0039] Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die beim Betrieb der Laserlichtquelle 2 entstehende Abwärme genutzt werden kann. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Laserlichtquelle 2 unterhalb einer im eingebauten Zustand des Fahrzeugscheinwerfers 1 durch die optische Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 1 verlaufende Horizontalebene nahe an der Abdeckscheibe 8 angeordnet. Die Horizontalebene verläuft in Fig. 1 normal auf die Zeichenebene durch die optische Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers.

[0040] Die Laserlichtquelle 2 ist so nahe an der Abdeckscheibe 8 angeordnet, dass die Ab-deckscheibe 8 mittels der Abwärme der Laserlichtquelle 2 aufwärmbar ist. Die Abwärme kann zum Enttauen und Enteisen der Abdeckscheibe 8 verwendet werden. Je nach verwendeter Laserlichtquelle 2 bzw. je nach Material der Abdeckscheibe 8 etc. ist zu entscheiden, wie nahe die Laserlichtquelle 2 zur Abdeckscheibe 8 positioniert werden muss. Die Lüftungsvorrichtung 16 der Laserlichtquelle 2 kann hier durch Lenkung des Abwärmestroms unterstützend verwendet werden.

[0041] Eine weitere vorteilhafte Variante ist in Fig. 1 dargestellt, wo ein die Laserlichtquelle 2 als Sichtschutz umgebendes Designblendenelement 10 vorgesehen ist, das beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Zweck des Designblendenelements 10 ist in erster Linie ein Bedecken der Laserlichtquelle 2, sodass sie von außerhalb des Fahrzeugscheinwerfers 1 nicht sichtbar ist. Die Laserlichtquelle 2 ist dementsprechend innerhalb bzw. unterhalb des Designblendenelements 10 positioniert. Das Designblendenelement 10 gemäß der dargestellten Ausführungsform weist Designblendenöffnungen 17 zum Durchtritt der Abwärme auf. Diese Designblendenöffnungen 17 sind vorteilhaft in Richtung der Abdeckscheibe 8 des Fahrzeugscheinwerfers 1 orientiert und können gemäß einer Variante eine düsenförmige Gestalt haben, sodass der durch die Abwärme der Laserlichtquelle 2 bewirkte Luftstrom 18 gezielt gelenkt werden kann. Unter düsenförmiger Gestalt ist hier eine Form zu verstehen, die das Lenken des durch die Designblendenöffnungen 17 durchtretenden Luftstroms erlaubt, um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen. So kann das Enttauen und Enteisen, bzw. ganz allgemein das Nutzen der Abwärme der Laserlichtquelle 2 noch effizienter erfolgen. 6/8

Claims

österreichisches Patentamt AT 512 591 B1 2014-06-15 Patentansprüche 1. Fahrzeugscheinwerfer (1) mit zumindest einer Laserlichtquelle (2), zumindest einem zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbaren Leuchtelement (3), das durch die Laserlichtquelle (2) bestrahlbar ist, und zumindest einem Abbildungsoptikelement, beispielsweise einem Reflektor (4) und/ oder einer Linse, wobei die Laserlichtquelle (2) in Hauptab-strahlrichtung (100) des Fahrzeugscheinwerfers (1) gesehen vor dem Leuchtelement (3) angeordnet ist, so dass das Licht der Laserlichtquelle (2) entgegen der Hauptabstrahlrich-tung (100) des Fahrzeugscheinwerfers (1) ausgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (2) in Bezug auf das Leuchtelement (3) auf einem Kegelmantel eines geraden Kreiskegels (11) angeordnet ist, wobei die Spitze des Kreiskegels (11) im Leuchtelement (3) liegt, die Kegelachse (500) parallel zur optischen Achse (400) des Fahrzeugscheinwerfers (1) verläuft und die Mantellinie (12) des Kegelmantels, auf der die Laserlichtquelle (2) angeordnet ist, parallel zur Strahlrichtung (200) der Laserlichtquelle (2) verläuft.
2. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlrichtung (200) der Laserlichtquelle (2) in einem Winkel (300) zwischen 0° und 90° zur optischen Achse (400) des Fahrzeugscheinwerfers (1) verläuft.
3. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (3) auf der optischen Achse (400) des Fahrzeugscheinwerfers (1) angeordnet ist.
4. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (3) in einem Brennpunkt des Reflektors (4) angeordnet ist.
5. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Laserlichtquelle (2) und dem Leuchtelement (3) zumindest ein Optikelement, insbesondere ein Sammellinsenelement (7), angeordnet ist.
6. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (2) unterhalb einer im eingebauten Zustand des Fahrzeugscheinwerfers (1) durch die optische Achse (400) des Fahrzeugscheinwerfers (1) verlaufenden Horizontalebene angeordnet ist.
7. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugscheinwerfer (1) eine Abdeckscheibe (8) aufweist und die Laserlichtquelle (2) so nahe an der Abdeckscheibe (8) angeordnet ist, dass die Abdeckscheibe (8) mittels der Abwärme der Laserlichtquelle (2) aufwärmbar ist.
8. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (2) zumindest einen Kühlkörper (15) und/oder zumindest eine Lüftungsvorrichtung (16) aufweist.
9. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein die Laserlichtquelle (2) als Sichtschutz umgebendes Designblendenelement (10) vorgesehen ist.
10. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Designblendenelement (10) zumindest eine Designblendenöffnung (17) aufweist, die bevorzugt düsenförmig ausgeführt ist.
11. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Laserlichtquelle (2) und dem Leuchtelement (3) zumindest ein Lichtleitelement (9) angeordnet ist.
12. Fahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Blendenelement (13) zum Abschirmen von aus dem Fahrzeugscheinwerfer (1) austretendem Laserlicht vorgesehen ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 7/8