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EP3819534A1 - Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer Download PDF

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Publication number
EP3819534A1
EP3819534A1 EP19208028.1A EP19208028A EP3819534A1 EP 3819534 A1 EP3819534 A1 EP 3819534A1 EP 19208028 A EP19208028 A EP 19208028A EP 3819534 A1 EP3819534 A1 EP 3819534A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
lighting device
light source
emission direction
deflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19208028.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Danner
Bettina REISINGER
Christian Knobloch
Josef Plank
Jakob Pühringer
Josef Pürstinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZKW Group GmbH
Original Assignee
ZKW Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZKW Group GmbH filed Critical ZKW Group GmbH
Priority to EP19208028.1A priority Critical patent/EP3819534A1/de
Priority to JP2022526043A priority patent/JP7383813B2/ja
Priority to CN202080077222.7A priority patent/CN114641651A/zh
Priority to EP20824080.4A priority patent/EP4055320B1/de
Priority to PCT/EP2020/079705 priority patent/WO2021089332A1/de
Priority to US17/771,713 priority patent/US11774058B2/en
Priority to KR1020227010563A priority patent/KR102749273B1/ko
Publication of EP3819534A1 publication Critical patent/EP3819534A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/63—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates
    • F21S41/64—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices
    • F21S41/645—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices by electro-optic means, e.g. liquid crystal or electrochromic devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/67—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • F21S41/675—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors

Definitions

  • the invention also relates to a motor vehicle headlight, comprising at least one lighting device according to the invention.
  • lane is used here for the sake of simplicity, because of course it depends on the local conditions whether a photograph is actually located on the lane or extends beyond it, for example onto the edge of the lane.
  • the light image is described using a projection onto a vertical surface in accordance with the relevant standards that relate to vehicle lighting technology, wherein a variably controllable reflector surface is formed from a plurality of micromirrors and reflects light beams emitting from a first illuminant in an emission direction of the headlight.
  • Any light functions with different light distributions can be implemented, such as low beam light distribution, cornering light distribution, city light light distribution, motorway light distribution, cornering light distribution, high beam light distribution or the imaging of glare-free high beam.
  • symbol projections can also take place, such as hazard symbols, navigation arrows, manufacturer logos or the like.
  • DLP digital light processing projection technology
  • DLP digital light processing projection technology
  • a rectangular arrangement of movable micromirrors, also referred to as pixels, divides the light beam into partial areas and then reflects or deflects it pixel by pixel either into the projection path or out of the projection path.
  • This technology is preferably based on an optoelectronic component that contains the rectangular arrangement in the form of a matrix of micromirrors and their control technology, for example a "digital micromirror device" - or DMD for short.
  • a DMD microsystem is a surface light modulator (Spatial Light Modulator, SLM), which consists of micromirror actuators arranged in a matrix, i.e. tiltable or pivotable reflective surfaces, for example with an edge length of about 7 ⁇ m.
  • SLM Surface Light Modulator
  • the mirror surfaces are designed in such a way that they can be moved by the action of electrostatic fields.
  • Each micromirror is individually adjustable in angle and usually has two stable end states, between which, for example, up to 5000 times can be changed within a second.
  • micromirrors corresponds to the resolution of the projected image, whereby a micromirror can represent one or more pixels.
  • DMD chips with high resolutions in the megapixel range are now available.
  • the generated light distribution for example for a glare-free high beam
  • the generated light distribution can be dynamically controlled in such a way that oncoming vehicles are detected and the light distribution generated, for example, by a matrix of LED light sources, is darkened in the direction of the oncoming vehicle.
  • the lighting device comprises at least one expansion optics with a focal point, which expansion optics is assigned to the at least one light source and is set up to expand the light bundle emitted by the light source in the direction of the first emission direction, the at least one light source in the direction of the first emission direction is arranged between the at least one expansion optics and the focal point of the expansion optics.
  • the at least one light source is arranged between the expansion optics and the focal point of the expansion optics, the light source or the luminous surface of the light source is virtually imaged behind the light source counter to the first emission direction or the main emission direction of the light source.
  • the emitted light bundle is enlarged at the first deflection device. This has the effect that a larger area of the first deflecting device can be irradiated while at the same time minimizing the optical path between the light source and the first deflecting device, i.e. overall the installation space of the lighting device can be reduced.
  • Main emission direction is to be understood as the direction in which the at least one light source emits the strongest or most light due to its directivity.
  • the second deflection device is designed as a digital micromirror array with a multiplicity of micromirrors that are arranged next to one another in an array-like manner and can be controlled individually or in groups.
  • the second deflection device can advantageously be designed as a DMD.
  • Each micromirror can be individually adjusted in its angle and usually has two stable end states between which it can be tilted.
  • the shape of the emitted light distribution of the lighting device can be varied by targeted movement of individual or a group of selected deflecting elements.
  • the emitted light distribution can thus be dynamically changed both in terms of its shape (extent and / or extension) and in terms of its brightness distribution.
  • the control of the deflection elements, and thus the variation of the light beam distribution can take place depending on the operating parameters of the motor vehicle (e.g. vehicle speed, load, steering angle, lateral acceleration, etc.).
  • environmental parameters of the vehicle e.g. outside temperature, precipitation, detected other road users in the vicinity of the vehicle, etc.
  • environmental parameters of the vehicle e.g. outside temperature, precipitation, detected other road users in the vicinity of the vehicle, etc.
  • the at least one light source is designed as at least one light-emitting diode or as at least one laser diode.
  • the lighting device comprises at least two light sources, preferably exactly two light sources.
  • the respectively expanded light bundles can be arranged partially overlapping.
  • the desired overlap can be set and thus the center of the second deflecting device can be irradiated with greater brightness.
  • the lighting device comprises at least two expansion optics, preferably exactly two expansion optics, with exactly one expansion optics being assigned to each light source.
  • the first emission direction is parallel to the third emission direction.
  • the deflection surface of the first deflection device is designed as a hyperbolic, parabolic or ellipsoidal reflector.
  • the first deflection device bundles the light bundle of the at least one light source onto a point which is located behind the second deflection device in the direction of the second emission direction.
  • the object is also achieved by a motor vehicle headlight with at least one lighting device according to the invention.
  • Fig. 1 shows an exemplary lighting device 10 for a motor vehicle headlight, which lighting device 10 has a light source 50 for emitting a light beam in a first emission direction X1 , the light source 50 being designed as a light-emitting diode or LED, and a first deflection device 100 with a deflection surface 110 , which is set up for this purpose is to deflect at least part of the light beam of the light source 50 in a second emission direction X2 .
  • the lighting device 10 comprises a second deflection device 200 with a plurality of independently controllable and movable deflection elements for deflecting at least part of the light beam of the light beam deflected by the first deflection device 100 in a third emission direction X3 and for generating a light distribution in front of the lighting device 10.
  • the second deflecting device 200 is designed as a digital micromirror array (also called DMD) with a plurality of micromirrors that are arranged next to one another in an array-like manner and can be controlled individually or in groups.
  • DMD digital micromirror array
  • the lighting device 10 has expansion optics 300 with a focal point F1 , which expansion optics 300 are assigned to the light source 50 and are set up to expand the light bundle emitted by the light source 50 in the direction of the first emission direction X1 , the light source 50 in the direction of the first emission direction X1 is arranged between the expansion optics 300 and the focal point F1 of the expansion optics 300 .
  • widening or “widening” is understood to mean an enlargement of an optical beam diameter to a certain size.
  • An expansion can be achieved, for example, by means of various optical lens systems. In the example shown, however, there is a single expansion optics 300 or lens and not an optical system which consists of several lenses.
  • the light emitted from the light source 50 radiation beam incident upon the optical expansion unit 300 having a certain beam diameter on the light entrance side of the expanding lens 300, the beam diameter of the light beam due to the expansion optics 300 after leaving the light exit side of expansion optics 300 a larger beam diameter has .
  • the light source 50 between the expansion optics 300 and the focal point F1 of the optical expansion unit 300 is arranged, the light source 50 and the light-emitting surface of the light source 50 is the main emission direction of the light source 50 virtually mapped opposite to the first irradiation direction X1 or behind the light source 50th
  • the emitted light bundle at the first deflection device 100 is enlarged. This has the effect that a larger surface of the first deflection device while minimizing can be irradiated 100, the optical path between the light source 50 and the first deflection device 100, that is a total of the installation space, the lighting device can be reduced 100th
  • Main emission direction is to be understood as the direction in which the one light source 50 emits the strongest or most of the light due to its directivity.
  • the deflection surface 110 of the first deflection device 100 is designed as a hyperbolic, parabolic or ellipsoidal reflector. Furthermore, the First deflecting device 100 bundle the light bundle from light source 50 onto a point, which point is located behind second deflecting device 200 in the direction of second emission direction X2 .
  • Exactly two light sources can also be provided, each light source being assigned exactly one expansion optic.

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Folgendes umfasst:
- eine Lichtquelle (50) zur Ausstrahlung eines Lichtbündels in eine erste Abstrahlrichtung (X1),
- eine erste Umlenkeinrichtung (100), welche dazu eingerichtet ist, das Lichtbündel in eine zweite Abstrahlrichtung (X2) umzulenken, und
- eine zweite Umlenkeinrichtung (200) zum Umlenken des Lichtbündels des von der ersten Umlenkeinrichtung (100) umgelenkten Lichtbündels in eine dritte Abstrahlrichtung (X3) und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die Beleuchtungsvorrichtung (10), wobei
die Beleuchtungsvorrichtung zumindest eine Aufweitungsoptik (300) mit einem Brennpunkt (F1) umfasst, welche Aufweitungsoptik (300) der zumindest einen Lichtquelle (50) zugeordnet ist und eingerichtet ist, das von der Lichtquelle (50) emittierte Lichtbündel in Richtung der ersten Abstrahlrichtung (X1) aufzuweiten, wobei die zumindest eine Lichtquelle (50) in Richtung der ersten Abstrahlrichtung (X1) zwischen der zumindest einen Aufweitungsoptik (300) und dem Brennpunkt (F1) der Aufweitungsoptik (300) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst:
    • zumindest eine Lichtquelle zur Ausstrahlung eines Lichtbündels in eine erste Abstrahlrichtung,
    • eine erste Umlenkeinrichtung mit einer Umlenkfläche, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des Lichtbündels der zumindest einen Lichtquelle in eine zweite Abstrahlrichtung umzulenken, und
    • eine zweite Umlenkeinrichtung mit einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren und bewegbaren Umlenkelementen zum Umlenken zumindest eines Teils des Lichtbündels des von der ersten Umlenkeinrichtung umgelenkten Lichtbündels in eine dritte Abstrahlrichtung und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die Beleuchtungsvorrichtung.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung.
  • Bei der Entwicklung der gegenwärtigen Scheinwerfersysteme steht immer mehr der Wunsch im Vordergrund, ein möglichst hochaufgelöstes Lichtbild auf die Fahrbahn projizieren zu können, welches schnell geändert und den jeweiligen Verkehrs-, Straßen- und Lichtbedingungen angepasst werden kann, wobei auch eine möglichst kompakte Bauform bzw. Baugröße gewünscht ist.
  • Der Begriff "Fahrbahn" wird hier zur vereinfachten Darstellung verwendet, denn selbstverständlich hängt es von den örtlichen Gegebenheiten ab, ob sich ein Lichtbild tatsächlich auf der Fahrbahn befindet oder sich darüber hinaus erstreckt, beispielsweise auf den Fahrbahnrand.
  • Prinzipiell wird das Lichtbild anhand einer Projektion auf eine vertikale Fläche entsprechend der einschlägigen Normen, die sich auf die KFZ-Beleuchtungstechnik beziehen, beschrieben, wobei eine variabel ansteuerbare Reflektorfläche aus einer Mehrzahl von Mikrospiegeln gebildet ist und von einem ersten Leuchtmittel emittierende Lichtstrahlen, in eine Abstrahlrichtung des Scheinwerfers reflektiert.
  • Dabei sind beliebige Lichtfunktionen mit unterschiedlichen Lichtverteilungen realisierbar, wie beispielsweise eine Abblendlicht-Lichtverteilung, eine Abbiegelicht-Lichtverteilung, eine Stadtlicht-Lichtverteilung, eine Autobahnlicht-Lichtverteilung, eine Kurvenlicht-Lichtverteilung, eine Fernlicht-Lichtverteilung oder die Abbildung von blendfreiem Fernlicht. Weiters können auch Symbolprojektionen erfolgen, wie zum Beispiel Gefahrensymbole, Navigationspfeile, Herstellerlogos oder Ähnliches.
  • Für die Mikrospiegelanordnung kommt vorzugsweise die sogenannte "Digital Light Processing"-Projektionstechnik - kurz DLP genannt - zum Einsatz, bei der Bilder dadurch erzeugt werden, dass ein digitales Bild auf einen Lichtstrahl aufmoduliert wird. Dabei wird durch eine rechteckige Anordnung von beweglichen Mikrospiegeln, auch als Pixel bezeichnet, der Lichtstrahl in Teilbereiche zerlegt und anschließend pixelweise entweder in den Projektionsweg hinein oder aus dem Projektionsweg hinaus reflektiert bzw. umgelenkt.
  • Basis für diese Technik bildet vorzugsweise ein optoelektronisches Bauteil, das die rechteckige Anordnung in Form einer Matrix von Mikrospiegeln und deren Ansteuerungstechnik enthält, beispielsweise ein "Digital Micromirror Device" - kurz DMD genannt.
  • Bei einem DMD-Mikrosystem handelt es sich um einen Flächenlichtmodulator (Spatial Light Modulator, SLM), der aus matrixförmig angeordneten Mikrospiegelaktoren, d.h. verkippbaren bzw. verschwenkbaren spiegelnden Flächen besteht, beispielsweise mit einer Kantenlänge von etwa 7 µm. Die Spiegelflächen sind derart konstruiert, dass sie durch die Einwirkung elektrostatischer Felder beweglich sind.
  • Jeder Mikrospiegel ist im Winkel einzeln verstellbar und weist in der Regel zwei stabile Endzustände auf, zwischen denen beispielsweise innerhalb einer Sekunde bis zu 5000 Mal gewechselt werden kann.
  • Die Anzahl der Mikrospiegel entspricht der Auflösung des projizierten Bildes, wobei ein Mikrospiegel ein oder mehrere Pixel darstellen kann. Mittlerweile sind DMD-Chips mit hohen Auflösungen im Megapixel-Bereich erhältlich.
  • Bei derzeit eingesetzten Kraftfahrzeugscheinwerfern kann die erzeugte Lichtverteilung, beispielsweise für ein blendfreies Fernlicht, derart dynamisch gesteuert werden, dass entgegenkommende Fahrzeuge detektiert werden und die beispielsweise durch eine Matrix aus LED-Lichtquellen erzeugte Lichtverteilung in Richtung des entgegenkommenden Fahrzeuges abgedunkelt wird.
  • Bei DMD-Beleuchtungen müssen immer plane Flächen ausgeleuchtet werden, wobei anders als bei Kino- oder Businessmeeting-Projektoren, bei welchen nach einer gleichmäßig bzw. homogenen Beleuchtung der gesamten DMD-Fläche gestrebt wird, versucht man bei Anwendungen im Automotive-Bereich die Beleuchtung der typischen Lichtverteilungen, beispielsweise eines Fernlichtes, anzupassen. In der Regel bedeutet dies ein Maximum an Helligkeit in der Mitte des DMD bzw. der beleuchteten DMD-Fläche mit einem Abfall der Beleuchtungsstärke zu den Rändern hin.
  • Generell besteht im Bereich hochauflösender Lichtsysteme, insbesondere im Bereich der DMD-Technologie, das Problem, dass aufgrund von Beschränkungen durch die Lichtquelle, die für die Beleuchtung des DMD verwendet werden kann, keine vollfunktionale Lichtfunktion zu erwarten ist. Insbesondere ein vollfunktionales Fernlicht mit einem hohen Maximum (größer als 100 lx) und einer Breite von +/- 20° (gemessen nach einem ECE-Messschirm) kann nicht erzielt werden. Die durch ein DMD bzw. DLP-Modul erzeugbare Fernlichtverteilung ist relativ schmal mit maximal zu erwartenden Breiten von +/-10°.
  • Aus diesem Grund müssen weitere Zusatzmodule hinzugefügt werden, welche die volle Breite des Fernlichts bzw. der Fernlichtverteilung erzeugen, wobei diese Zusatzmodule typischerweise irgendwo im Scheinwerfer platziert werden müssen und bezüglich des Designs und des weggenommenen Bauraums im Kraftfahrzeugscheinwerfer unerwünscht sind.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Beleuchtungsvorrichtung zumindest eine Aufweitungsoptik mit einem Brennpunkt umfasst, welche Aufweitungsoptik der zumindest einen Lichtquelle zugeordnet ist und eingerichtet ist, das von der Lichtquelle emittierte Lichtbündel in Richtung der ersten Abstrahlrichtung aufzuweiten, wobei die zumindest eine Lichtquelle in Richtung der ersten Abstrahlrichtung zwischen der zumindest einen Aufweitungsoptik und dem Brennpunkt der Aufweitungsoptik angeordnet ist.
  • Unter dem Begriff "Aufweitung" bzw. "aufweiten" wird eine Vergrößerung eines optischen Strahldurchmessers auf eine bestimmte Größe verstanden. Eine Aufweitung kann durch verschiedene optische Linsensysteme erreicht werden. Dies ist jedoch einem Fachmann bekannt und ist hier nur der Vollständigkeit halber nochmals festgehalten.
  • Dadurch dass die zumindest eine Lichtquelle zwischen der Aufweitungsoptik und dem Brennpunkt der Aufweitungsoptik angeordnet ist, wird die Lichtquelle bzw. die Leuchtfläche der Lichtquelle entgegen der ersten Abstrahlrichtung bzw. der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle hinter die Lichtquelle virtuell abgebildet. Durch das virtuelle Abbilden der Lichtquelle wird das abgestrahlte Lichtbündel an der ersten Umlenkeinrichtung vergrößert. Dies hat den Effekt, dass eine größere Fläche der ersten Umlenkeinrichtung bestrahlt werden kann, bei gleichzeitiger Minimierung der optischen Wegstrecke zwischen Lichtquelle und erster Umlenkeinrichtung, d.h. insgesamt kann der Bauraum der Beleuchtungsvorrichtung verringert werden.
  • Unter "Hauptabstrahlrichtung" ist die Richtung zu verstehen, in der die zumindest eine Lichtquelle infolge ihrer Richtwirkung am stärksten bzw. am meisten Licht abstrahlt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Umlenkeinrichtung als digitales Mikrospiegelarray mit einer Vielzahl von arrayartig nebeneinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Mikrospiegeln ausgebildet ist.
  • Vorteilhafterweise kann die zweite Umlenkeinrichtung als DMD ausgebildet sein.
  • Bei Verwendung eines DMD sollte darauf geachtet werden mit sehr kleinen Lichteintrittswinkelbereichen zu arbeiten, d.h. treffen Lichtstrahlen zu steil oder zu flach auf die Mikrospiegel des DMD kann dies zu einem Hinterleuchten der Mikrospiegel führen, was wiederum zu Streulicht im projizierenden Lichtbild und somit zu einem schlechten Hell-Dunkel Kontrast führt, welcher bei Verwendung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer äußert wichtig ist.
  • Jeder Mikrospiegel lässt sich in seinem Winkel einzeln verstellen und besitzt in der Regel zwei stabile Endzustände, zwischen denen er verkippt werden kann.
  • Durch gezieltes Bewegen von einzelnen oder einer Gruppe von ausgewählten Umlenkelementen kann die Form der Abstrahllichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung aber auch die Lichtstärkeverteilung innerhalb der Abstrahllichtverteilung variiert werden. Die Abstrahllichtverteilung ist somit sowohl hinsichtlich ihrer Form (Ausdehnung und/oder Erstreckung) als auch hinsichtlich ihrer Helligkeitsverteilung dynamisch veränderbar. Die Ansteuerung der Umlenkelemente, und damit die Variation der Abstrahllichtverteilung, kann in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs (z.B. FahrzeugGeschwindigkeit, Beladung, Lenkwinkel, Querbeschleunigung, etc.) erfolgen. Bei der Ansteuerung der Umlenkelemente können auch Umgebungsparameter des Fahrzeugs (z.B. Außentemperatur, Niederschlag, detektierte andere Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs, etc.) berücksichtigt werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Lichtquelle als zumindest eine Leuchtdiode oder als zumindest eine Laserdiode ausgebildet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei Lichtquellen, vorzugsweise genau zwei Lichtquellen, umfasst.
  • Bei Verwendung von zwei Lichtquellen mit je einer Aufweitungsoptik können die jeweils aufgeweiteten Lichtbündel teilweise überlappt angeordnet werden. Mit der Vergrößerung der Lichtbündel kann man die gewünschte Überschneidung einstellen und somit die Mitte der zweiten Umlenkeinrichtung mit einer stärkeren Helligkeit bestrahlen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei Aufweitungsoptiken, vorzugsweise genau zwei Aufweitungsoptiken, umfasst, wobei jeder Lichtquelle genau eine Aufweitungsoptik zugeordnet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die erste Abstrahlrichtung parallel zur dritten Abstrahlrichtung ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Umlenkfläche der ersten Umlenkeinrichtung als hyperbolischer, parabolischer oder als ellipsoider Reflektor ausgebildet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die erste Umlenkeinrichtung das Lichtbündel der zumindest einen Lichtquelle auf einen Punkt bündelt, welcher sich in Richtung der zweiten Abstrahlrichtung hinter der zweiten Umlenkeinrichtung befindet.
  • Die Aufgabe wird ebenso gelöst durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Beleuchtungsvorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung 10 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung 10 eine Lichtquelle 50 zur Ausstrahlung eines Lichtbündels in eine erste Abstrahlrichtung X1, wobei die Lichtquelle 50 als Leuchtdiode bzw. LED ausgebildet ist, und eine erste Umlenkeinrichtung 100 mit einer Umlenkfläche 110, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des Lichtbündels der Lichtquelle 50 in eine zweite Abstrahlrichtung X2 umzulenken umfasst.
  • Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 10 eine zweite Umlenkeinrichtung 200 mit einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren und bewegbaren Umlenkelementen zum Umlenken zumindest eines Teils des Lichtbündels des von der ersten Umlenkeinrichtung 100 umgelenkten Lichtbündels in eine dritte Abstrahlrichtung X3 und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die Beleuchtungsvorrichtung 10.
  • Die zweite Umlenkeinrichtung 200 ist in dem gezeigten Beispiel als digitales Mikrospiegelarray (auch DMD genannt) mit einer Vielzahl von arrayartig nebeneinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Mikrospiegeln ausgebildet.
  • Ferner weist die Beleuchtungsvorrichtung 10 eine Aufweitungsoptik 300 mit einem Brennpunkt F1 auf, welche Aufweitungsoptik 300 der Lichtquelle 50 zugeordnet ist und eingerichtet ist, das von der Lichtquelle 50 emittierte Lichtbündel in Richtung der ersten Abstrahlrichtung X1 aufzuweiten, wobei die Lichtquelle 50 in Richtung der ersten Abstrahlrichtung X1 zwischen der Aufweitungsoptik 300 und dem Brennpunkt F1 der Aufweitungsoptik 300 angeordnet ist.
  • Unter dem Begriff "Aufweitung" bzw. "aufweiten" wird eine Vergrößerung eines optischen Strahldurchmessers auf eine bestimmte Größe verstanden. Eine Aufweitung kann beispielsweise durch verschiedene optische Linsensysteme erreicht werden. In dem gezeigten Beispiel handelt es sich jedoch um eine einzige Aufweitungsoptik 300 bzw. Linse und nicht um ein optisches System, welches aus mehreren Linsen besteht.
  • Das heißt, dass das von der Lichtquelle 50 abgestrahlte Strahlenbündel, welches auf die Aufweitungsoptik 300 trifft, auf der Lichteintrittsseite der Aufweitungsoptik 300 einen bestimmten Strahldurchmesser aufweist, wobei der Strahldurchmesser des Lichtbündels aufgrund der Aufweitungsoptik 300 nach Verlassen der Lichtaustrittsseite der Aufweitungsoptik 300 einen größeren Strahldurchmesser besitzt.
  • Dadurch dass die Lichtquelle 50 zwischen der Aufweitungsoptik 300 und dem Brennpunkt F1 der Aufweitungsoptik 300 angeordnet ist, wird die Lichtquelle 50 bzw. die Leuchtfläche der Lichtquelle 50 entgegen der ersten Abstrahlrichtung X1 bzw. der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 50 hinter die Lichtquelle 50 virtuell abgebildet. Durch das virtuelle Abbilden der Lichtquelle 50 wird das abgestrahlte Lichtbündel an der ersten Umlenkeinrichtung 100 vergrößert. Dies hat den Effekt, dass eine größere Fläche der ersten Umlenkeinrichtung 100 bestrahlt werden kann, bei gleichzeitiger Minimierung der optischen Wegstrecke zwischen Lichtquelle 50 und erster Umlenkeinrichtung 100, d.h. insgesamt kann der Bauraum der Beleuchtungsvorrichtung 100 verringert werden.
  • Unter "Hauptabstrahlrichtung" ist die Richtung zu verstehen, in der die eine Lichtquelle 50 infolge ihrer Richtwirkung am stärksten bzw. am meisten Licht abstrahlt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Umlenkfläche 110 der ersten Umlenkeinrichtung 100 als hyperbolischer, parabolischer oder als ellipsoider Reflektor ausgebildet ist. Ferner kann die erste Umlenkeinrichtung 100 das Lichtbündel der Lichtquelle 50 auf einen Punkt bündeln, welcher Punkt sich in Richtung der zweiten Abstrahlrichtung X2 hinter der zweiten Umlenkeinrichtung 200 befindet.
  • Als Weiterbildung der beispielhaften Beleuchtungsvorrichtung in Fig. 1 können auch genau zwei Lichtquellen vorgesehen sein, wobei jeder Lichtquelle genau eine Aufweitungsoptik zugeordnet ist. LISTE DER BEZUGSZEICHEN
    Beleuchtungsvorrichtung... 10
    Lichtquelle... 50
    Erste Umlenkeinrichtung... 100
    Umlenkfläche... 110
    Zweite Umlenkeinrichtung... 200
    Aufweitungsoptik... 300
    Brennpunkt... F1
    Erste Abstrahlrichtung... X1
    Zweite Abstrahlrichtung... X2
    Dritte Abstrahlrichtung... X3

Claims (9)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst:
    - zumindest eine Lichtquelle (50) zur Ausstrahlung eines Lichtbündels in eine erste Abstrahlrichtung (X1),
    - eine erste Umlenkeinrichtung (100) mit einer Umlenkfläche (110), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des Lichtbündels der zumindest einen Lichtquelle (50) in eine zweite Abstrahlrichtung (X2) umzulenken, und
    - eine zweite Umlenkeinrichtung (200) mit einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren und bewegbaren Umlenkelementen zum Umlenken zumindest eines Teils des Lichtbündels des von der ersten Umlenkeinrichtung (100) umgelenkten Lichtbündels in eine dritte Abstrahlrichtung (X3) und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die Beleuchtungsvorrichtung (10),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Beleuchtungsvorrichtung zumindest eine Aufweitungsoptik (300) mit einem Brennpunkt (F1) umfasst, welche Aufweitungsoptik (300) der zumindest einen Lichtquelle (50) zugeordnet ist und eingerichtet ist, das von der Lichtquelle (50) emittierte Lichtbündel in Richtung der ersten Abstrahlrichtung (X1) aufzuweiten, wobei die zumindest eine Lichtquelle (50) in Richtung der ersten Abstrahlrichtung (X1) zwischen der zumindest einen Aufweitungsoptik (300) und dem Brennpunkt (F1) der Aufweitungsoptik (300) angeordnet ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umlenkeinrichtung (200) als digitales Mikrospiegelarray mit einer Vielzahl von arrayartig nebeneinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Mikrospiegeln ausgebildet ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (50) als zumindest eine Leuchtdiode oder als zumindest eine Laserdiode ausgebildet ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (10) zumindest zwei Lichtquellen (50), vorzugsweise genau zwei Lichtquellen (50), umfasst.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei Aufweitungsoptiken (300), vorzugsweise genau zwei Aufweitungsoptiken (300), umfasst, wobei jeder Lichtquelle genau eine Aufweitungsoptik (300) zugeordnet ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abstrahlrichtung (X1) parallel zur dritten Abstrahlrichtung (X3) ist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkfläche (110) der ersten Umlenkeinrichtung (100) als hyperbolischer, parabolischer oder als ellipsoider Reflektor ausgebildet ist.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (100) das Lichtbündel der zumindest einen Lichtquelle (50) auf einen Punkt bündelt, welcher sich in Richtung der zweiten Abstrahlrichtung (X2) hinter der zweiten Umlenkeinrichtung (200) befindet.
  9. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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