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Title:
HEADLIGHT LENS FOR A MOTOR VEHICLE HEADLIGHT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/019397
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an integral headlight lens (1) for a vehicle headlight comprising a light source, in particular for a vehicle headlight, wherein the headlight lens (1) has a light entry surface (3) and a light exit surface (4) through which the light exits from the headlight lens (1) with a cut-off (HDG) which has entered the light entry surface (3), without the headlight lens having an optical structure which is represented as a cut-off (HDG).

Inventors:
TESSMER, Manuel (Talstraße 40, Jena, 07743, DE)
MOZAFFARI-AFSHAR, Mohsen (Weinbergstraße 1, Gera, 07548, DE)
Kühl, Siemen (Talstraße 28c, Jena, 07743, DE)
Application Number:
EP2017/000677
Publication Date:
February 01, 2018
Filing Date:
June 09, 2017
Export Citation:
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Assignee:
DOCTER OPTICS SE (Mittelweg 29, Neustadt an der Orla, 07806, DE)
International Classes:
F21S8/10
Domestic Patent References:
WO2015061822A12015-05-07
WO2012072188A12012-06-07
WO2008121414A12008-10-09
WO1998007173A11998-02-19
Foreign References:
EP2505910A22012-10-03
US20150241007A12015-08-27
EP2644971A22013-10-02
EP2985520A12016-02-17
DE102014100727A12015-07-23
DE102004043706A12006-04-13
EP1630576A22006-03-01
EP2008010136W2008-11-28
DE102005009556A12005-09-22
EP1514148A12005-03-16
EP1514148B12008-01-02
EP1949471B12012-04-25
US9243769B22016-01-26
Other References:
"Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", BOSCH, article "Projektionsscheinwerfern für Kraftfahrzeuge und Sonderfahrzeuge zum Einsatz", pages: 704 - 707
ADAM M. OBERMAN: "Convergent difference schemes for degenerate elliptic and parabolic equations: Hamilton-Jacobi equations and free boundary problems", SIAM J. NUMER. ANAL., vol. 44, 2006, pages 879 - 895
FROESE, B. D.: "A numerical method for the elliptic Monge-Ampere equation with transport boundary conditions", SIAM J. SCI. COMPUT., 2012, pages 34
B. D. FROESE; A. M. OBERMAN: "Convergent finite difference solvers for viscosity solutions of the elliptic Monge-Ampere equation in dimensions two and higher", SIAM JOURNAL ON NUMERICAL ANALYSIS, January 2011 (2011-01-01), pages 49
J.-D. BENAMOU; B. D. FROESE; A. M. OBERMAN: "Numerical solution of the Optimal Transportation problem using the Monge-Ampere equation", JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, March 2014 (2014-03-01), pages 260
Attorney, Agent or Firm:
KIRICZI, Sven Bernhard (SCHNEIDERS & BEHRENDT, Mühlthaler Strasse 91 C, München, 81475, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Scheinwerferlinse (1) für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse (1) eine Lichteintrittsfläche (3) und eine Lichtaustrittsfläche (4) aufweist, durch die Licht aus der Scheinwerferlinse (1) mit einer Hell-Dunkel-Grenze (HDG) austritt, das in die Lichteintrittsfläche (3) eingetreten ist, ohne dass die Scheinwerferlinse (1 ) eine optische Struktur aufweist, die als Hell-Dunkel-Grenze (HDG) abgebildet wird.

2. Scheinwerferlinse (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

- dass die Kontur der Lichtaustrittsfläche (4) keine Unstetigkeit aufweist,

- dass die Kontur der Lichteintrittsfläche (3) keine Unstetigkeit aufweist,

- dass die Kontur der Lichtaustrittsfläche (4) zumindest zweimal differenzierbar ist, und

- dass die Kontur der Lichteintrittsfläche (3) zumindest zweimal differenzierbar ist.

3. Scheinwerferlinse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferlinse (1) zwischen der Lichteintrittsfläche (3) und der Lichtaustrittsfläche (4) durch einen Randflächenbereich begrenzt ist, wobei der Randflächenbereich nicht als TIR- Fläche vorgesehen ist.

4. Fahrzeugscheinwerfer, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Scheinwerferlinse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei der Fahrzeugscheinwerfer keine Sekundäroptik zur Abbildung der Scheinwerferlinse bzw. der Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse oder eines Lichtstrahls der aus der Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse austritt, aufweist.

5. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Scheinwerferlinse (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 3 oder einen Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4 aufweist.

6. Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse (1), insbesondere einer Scheinwerferlinse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichteintrittsfläche (3) der Scheinwerferlinse (1) sowie eine Lichtquelle (2) zum Einstrahlen von Licht in die Lichteintrittsfläche (3) gewählt werden, wobei eine Lichtverteilung auf einer Zielfläche (ZF) ausgewählt wird, auf die Licht der Lichtquelle (2) mittels der Scheinwerferlinse (1 ) gerichtet wird, wobei das Licht das in die Lichteintrittsfläche (3) der Scheinwerferlinse (1 ) eintritt mittels einer Jacobimatrix mit der Lichtverteilung auf der Zielfläche (ZF) in Form einer Differenzialgleichung in Beziehung gesetzt wird, und wobei die Differenzialgleichung nach einer Koordinate gelöst wird, die die Form der Lichtaustrittsfläche (4) der Scheinwerferlinse (1 ) beschreibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Scheinwerferlinse (1 ) zwischen der Lichteintrittsfläche (3) und der Lichtaustrittsfläche (4) gewählt wird, die Lichteintrittsfläche (3) und die Lichtaustrittsfläche (4) verbindet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Oberfläche nicht als TIR-Fläche vorgesehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Differenzialgleichung eine Differenzialgleichung zweiter Ordnung ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheinwerferlinse (1 ) gefertigt wird, deren Lichteintrittsfläche (3) der gewählten Lichteintrittsfläche (3) entspricht, und deren Lichtaustrittsfläche (4) der errechneten Lichtaustrittsfläche (4) entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form mit einer ersten Formfläche zum Formen einer Oberfläche, die der gewählten Lichteintrittsfläche (3) der Scheinwerferlinse (4) entspricht, und mit einer zweiten Formfläche zum Formen einer Oberfläche, die der errechneten Lichtaustrittsfläche (4) der Scheinwerferlinse (1 ) entspricht, hergestellt wird, wobei mittels der Form eine Scheinwerferlinse (1) gepresst wird.

Description:
Scheinwerferlinse für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, sowie einen Fahrzeugscheinwerfer. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer Scheinwerferlinse bzw. eines Kraftfahrzeugscheinwerfers.

Scheinwerferlinsen kommen z.B. in Projektionsscheinwerfern für Kraftfahrzeuge und Sonderfahrzeuge zum Einsatz. Gemäß Kraftfahrtechnisches Taschenbuch - Bosch, 22. Auflage, ISBN 3-540-62219-5, Seite 704-707, insbesondere der letzten Abbildung auf Seite 707, werden derartige Scheinwerfer auch als PES-Scheinwerfer bezeichnet. Dabei ist zwischen einer Lichtquelle und einer Scheinwerferlinse eine Blende mit einer oberen Kante angeordnet, die mittels der Scheinwerferlinse als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird.

Die DE 10 2004 043 706 A1 offenbart ein optisches System für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Verteilen eines Lichtstrahlbündels eines Leuchtmittels, wobei ein optisches Primärelement mit einer optischen Fläche mit einer entlang einer Linie verlaufenden Unstetigkeit vorgesehen ist, wobei zumindest auf einer Seite benachbart zur Unstetigkeit die optische Fläche glatt ausgebildet ist, so dass das Lichtstrahlbündel in zwei Lichtstrahlteilbündel aufgeteilt wird. Dabei weist zumindest eines der Lichtstrahlteilbündel eine scharfe Begrenzungskante auf, die mittels eines optischen Sekundärelementes auf eine vorbestimmte Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird.

Die EP 1 630 576 A2 offenbart einen Scheinwerfer mit einer Lichtquelle und einer der Lichtquelle in einer Abstrahlrichtung nachgeordneten Sekundärlinse, wobei zwischen der Lichtquelle und der Sekundärlinse ein Primäroptikelement mit einem Lichteingang und einem Lichtausgang angeordnet ist, das derart ausgebildet ist, dass eine einer vorgesehenen Abstrahlcharakteristik entsprechende Abstrahlcharakteristik durch gezielte Reflexionen im Primäroptikelement und eine gezielte Projektion des Lichtausgangs oder einer imaginären Fläche, die sich in einem Strahlengang des von der Lichtquelle emittierten Lichtes befindet, mittels der Sekundärlinse erzeug wird.

Die WO 2015/061822 A1 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Beleuchtungsvorrichtung zumindest einen Optikkörper und zumindest eine Halterungsvorrichtung für den zumindest einen Optikkörper umfasst, wobei der zumindest eine Optikkörper eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Vorsatzoptiken aufweist, wobei jede Vorsatzoptik eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche aufweist, wobei die zumindest eine Halterungsvorrichtung für jede Vorsatzoptik zumindest eine Aufnahme aufweist, und wobei Aufnahmen von Begrenzungswänden begrenzt sind, wobei die Begrenzungswände lichtaustrittsseitig Begrenzungskanten aufweisen, welche Begrenzungskanten in einer mittels dem zumindest einen Optikkörper erzeugten Lichtverteilung als Hell-Dunkel-Kanten zwischen den von den einzelnen Vorsatzoptiken erzeugten Teillichtverteilungen abgebildet werden, und wobei dem zumindest einen Optikkörper in Lichtaustrittsrichtung eine Sekundär-Projektionslinse nachgeordnet ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Scheinwerferlinse für ein alternatives Scheinwerferkonzept anzugeben. Es ist insbesondere wünschenswert, ein Scheinwerferkonzept bzw. eine Scheinwerferlinse für ein derartiges Scheinwerferkonzept anzugeben, das sich von vorgenannten Scheinwerferkonzepten unterscheidet. Es ist weiterhin insbesondere wünschenswert, die Lichtausbeute bzw. die Effizienz bei der Ausnutzung der Lichtleistung einer Lichtquelle zu verbessern. Es ist weiterhin wünschenswert, ein Scheinwerferkonzept anzugeben, das die Verringerung von Fertigungskosten zumindest in Vergleich zu vorgenannten Scheinwerferkonzepten, zumindest jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Projektionsscheinwerfern bzw. PES-Scheinwerfern, ermöglicht.

Vorgenannte Aufgabe wird durch eine einstückige Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei die Scheinwerferlinse eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweist, durch die Licht aus der Scheinwerferlinse (mit einer Hell-Dunkel-Grenze bzw. eine Hell- Dunkel-Grenze erzeugend) austritt, das in die Lichteintrittsfläche eingetreten ist, wobei

— die Lichtaustrittsfläche keine Unstetigkeit aufweist, und/oder

— die Lichteintrittsflächen keine Unstetigkeit aufweist, und/oder — die Lichtaustrittsfläche zumindest zweimal differenzierbar ist, und/oder

— die Lichteintrittsfläche zumindest zweimal differenzierbar ist, und/oder

— die Scheinwerferlinse keine (optische) Struktur (wie z.B. einen Knick gemäß der WO 2012/072188 A1) aufweist, die als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht die Scheinwerferlinse aus anorganischem Glas. Anorganisches Glas im Sinne der Erfindung ist insbesondere Silikatglas. Anorganisches Glas ist im Sinne der Erfindung ist insbesondere Glas, wie es in der PCT/EP2008/010136 beschrieben ist. Anorganisches Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere

0,2 bis 2 Gew.-% Al 2 0 3 ,

0,1 bis 1 Gew.-% Li 2 0,

0,3, insbesondere 0,4, bis 1 ,5 Gew.-% Sb 2 0 3 ,

60 bis 75 Gew.-% Si0 2 ,

3 bis 12 Gew.-% Na 2 0,

3 bis 12 Gew.-% K 2 0 und

3 bis 12 Gew.-% CaO.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheinwerferlinse zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche durch einen Randflächenbereich begrenzt, wobei der Randflächenbereich nicht als TIR-Fläche vorgesehen ist. In diesem Sinne ist die Scheinwerferlinse insbesondere kein Lichtleiter, in dem durch TIR eine Lichtverteilung erzeugt wird, die dann aus einer Lichtaustrittsfläche austritt. Die Hell-Dunkel-Grenze wird insbesondere allein durch die (Beziehung zwischen Lichteintrittsfläche) und Lichtaustrittsfläche erzeugt, wobei weder eine Blende noch eine optische Struktur zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze vorgesehen ist oder die als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird.

Es kann vorgesehen sein, dass eine Lichteintrittsfläche im Sinne der Erfindung und/oder eine Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung eine Licht streuende Struktur aufweist. Eine Licht streuende Struktur im Sinne der Erfindung kann z. B. eine Struktur sein, wie sie in der DE 10 2005 009 556 A1 und der EP 1 514 148 A1 bzw. der EP 1 514 148 B1 offenbart ist.

Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Fahrzeugscheinwerfer gelöst, der eine eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassende Scheinwerferlinse aufweist, wobei der Fahrzeugscheinwerfer keine Sekundäroptik zur Abbildung der Scheinwerferlinse bzw. der Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse oder eines Lichtstrahls, der aus der Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse austritt, aufweist. Der Fahrzeugscheinwerfer umfasst zudem eine Lichtquelle zum Einstrahlen von Licht in die Lichteintrittsfläche. Eine Lichtquelle Sinne der Erfindung kann eine eigentliche Lichtquelle oder eine Lichtquelle mit einem Reflektor umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle mit der Lichteintrittsfläche verbunden ist bzw. dass die Lichteintrittsfläche mit der Lichtquelle beschichtet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Lichtquelle der Kontur der Lichteintrittsfläche folgend im geringen Abstand von der Lichteintrittsfläche angeordnet ist. Ein geringer Abstand in diesem Sinne kann zum Beispiel ein Abstand von nicht mehr als 2 mm oder von nicht mehr als 1 mm sein.

Eine Lichtquelle im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Flächenstrahler bzw. insbesondere ein gerichteter Flächenstrahler. Eine Lichtquelle im Sinne der Erfindung ist z.B. eine LED-Schicht bzw. eine OLED-Schicht. Eine Lichtquelle im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine gerichtete Schicht bzw. Lichtquelle, eine gerichtete LED bzw. eine gerichtete OLED. Eine geeignete Schicht bzw. Lichtquelle ist zum Beispiel in der WO 2008/121414 A1 (incorporated by reference in its entirety) offenbart. Eine Lichtquelle im Sinne der Erfindung umfasst z.B. eine transparente Elektrode und eine, insbesondere reflektierende, Elektrode. Zwischen der transparenten Elektrode und der, insbesondere reflektierenden, Elektrode ist insbesondere eine lichtemittierende Schicht bzw. eine Lichtschicht angeordnet, die zum Beispiel einen ersten Bereich, umfassend ein organisches emittierendes Material und einen zweiten Bereich umfassend ein Niedrig-Index-Material, das einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex des (organischen) emittierenden Materials, wobei der zweite Bereich benachbart zu dem ersten Bereich angeordnet ist. In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Niedrig-Index-Material einen Brechungsindex von 1.0 bis 3.0 auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Niedrig-Index-Material einen Brechungsindex von 1 .0 bis 1 .5 auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet das Niedrig-Index-Material ein Gitter, das in einer Ebene parallel zu der transparenten Elektrode und zu der (reflektierenden) Elektrode ausgerichtet ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist Gitter mit einer Periodizität ausgelegt, die größer als die Wellenlänge von Licht ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Periodizität nicht größer als das fünffache der Breite der Gitterlinien. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Periodizität nicht größer als das Vierfache der Breite der Gitterlinien. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Periodizität nicht größer als das Dreifache der Breite der Gitterlinien. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht oder umfasst das Niedrig-Index- Material Aerogel, Teflon, gradiertes/gestuftes Dünnschicht Si0 2 , gradierte/gestufte Dünnschicht Ti0 2 und/oder Lagen von Si0 2 Nano-Stäbchen. Eine Lichtquelle im Sinne der Erfindung kann eine FOLED sein. Beispiele für FOLEDs können der WO 98/07173 (incorporated by reference in its entirety) sowie der Internetseite oled.com/oleds/flexible- oleds-foleds/ (incorporated by reference in its entirety) entnommen werden.

Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das eine Scheinwerferlinse mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale oder einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale aufweist.

Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Herstellung einer, eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale aufweisenden Scheinwerferlinse gelöst, wobei eine Lichteintrittsfläche der Scheinwerferlinse sowie eine Lichtquelle zum Einstrahlen von Licht in die Lichteintrittsfläche gewählt werden, wobei eine Lichtverteilung (Flussdichte bzw. Intensitätsverteilung) auf einer Zielfläche ausgewählt wird, auf die Licht der Lichtquelle mittels der Scheinwerferlinse gerichtet wird, wobei das Licht (bzw. dessen Flussdichte bzw. dessen Intensitätsverteilung), das in die Lichteintrittsfläche der Scheinwerferlinse eintritt (insbesondere mittels einer Jacobimatrix bzw. der Determinante der Jacobimatrix) mit der Lichtverteilung (Flussdichte bzw. Intensitätsverteilung) auf der Zielfläche in Form einer Differenzialgleichung in Beziehung gesetzt wird, und wobei die Differenzialgleichung nach einer Koordinate gelöst wird, die die Form der Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse beschreibt.

Eine vorgenannte Lichtverteilung ist insbesondere eine Intensitätsverteilung. Intensität bzw. Intensitätsverteilung bezieht sich auf eine Leistung oder Lichtleistung. Leistung soll dabei als Energie pro Fläche und Zeiteinheit verstanden werden. Leistung im Sinne der Erfindung ist dabei insbesondere die Flussdichte.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass die gewünschte Lichtverteilung auf der Zielfläche eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist, die das Licht nach oben begrenzt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Hell-Dunkel-Grenze zumindest einen Knick insbesondere zumindest zwei Knicks aufweist.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Oberfläche der Scheinwerferlinse zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche gewählt, die die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche verbindet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Oberfläche nicht als TIR- Fläche vorgesehen oder ausgestattet ist.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Differenzialgleichung eine Differenzialgleichung zweiter Ordnung.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Scheinwerferlinse gefertigt, deren Lichteintrittsfläche der gewählten Lichteintrittsfläche entspricht, und deren Lichtaustrittsfläche der errechneten Lichtaustrittsfläche entspricht.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Form mit einer ersten Formfläche zum Formen einer Oberfläche, die (dem Negativ) der gewählten Lichteintrittsfläche der Scheinwerferlinse entspricht, und mit einer zweiten Formfläche zum Formen einer Oberfläche, die (dem Negativ) der errechneten Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse entspricht, hergestellt, wobei mittels der Form eine Scheinwerferlinse gepresst wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ein Rohling bzw. ein Gob erwärmt oder dessen Temperaturgradient umgedreht wird, und der heiße Gob zwischen den beiden Formen blankgepresst wird. Der Rohling bzw. Gob besteht insbesondere aus anorganischem Glas.

Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer bzw. einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bzw. für ein Verfahren zum Herstellen eines entsprechenden Scheinwerfers,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine mittels des Verfahrens gemäß Fig. 1 hergestellte

Scheinwerferlinse,

Fig. 3 eine mittels einer Scheinwerferlinse gemäß Fig. 2 erzeugte Hell-Dunkel-Grenze, Fig. 4 ein alternatives Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse bzw. eines

Scheinwerfers,

Fig. 5 das Ausleuchtbild in Abhängigkeit von der relativen Quellgröße Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für eine sich nach Durchlaufen des Schritts 16 gemäß Fig. 4 ergebende Scheinwerferlinse,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel für eine Konfiguration zur Simulation der Lichtverteilung der

Scheinwerferlinse mit der gewählten Lichteintrittsfläche gemäß Fig. 6 und der ermittelten Lichtaustrittsfläche in Verbindung mit einer nichtpunktförmigen Lichtquelle,

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für eine sich nach erneuten Durchlaufen des Schritts 16 gemäß Fig. 4 ergebende Scheinwerferlinse,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für eine Konfiguration zur Simulation der Lichtverteilung der

Scheinwerferlinse mit der veränderten Lichteintrittsfläche gemäß Fig. 8 und der ermittelten Lichtaustrittsfläche in Verbindung mit der nichtpunktförmigen Lichtquelle,

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel für eine sich nach erneuten Durchlaufen des Schritts 16 gemäß Fig. 4 ergebende Scheinwerferlinse,

Fig. 1 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Konfiguration zur Simulation der Lichtverteilung der

Scheinwerferlinse mit der veränderten Lichteintrittsfläche gemäß Fig. 10 und der ermittelten Lichtaustrittsfläche in Verbindung mit der nichtpunktförmigen Lichtquelle,

Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Scheinwerferlinse,

Fig. 13 ein weiteres alternatives Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse bzw.

eines Scheinwerfers.

Fig. 14 ein Ausführungsbeispiel für eine sich nach Durchlaufen des Schritts 26 gemäß

Fig. 3 ergebende Scheinwerferlinse,

Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel für eine Scheinwerferlinse nach Durchlaufen des

Schritts 28 gemäß Fig. 13,

Fig. 16 ein Ausführungsbeispiel für eine Anfangskonfiguration zur Berücksichtigung einer gekipptem bzw. schrägen Einbaulage einer Scheinwerferlinse in einem Kraftfahrzeug und

Fig. 17 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftfahrzeuges.

Fig. 1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer in Fig. 2 dargestellten Scheinwerferlinse 1 zum Erzeugen einer in Fig. 3 dargestellten Hell-Dunkel-Grenze HDG. Die Scheinwerferlinse weist eine Lichteintrittsfläche 3 und eine Lichtaustrittsfläche 4 auf, durch die Licht, das in die Lichteintrittsfläche 3 in die Scheinwerferlinse 1 eintritt, austritt. Weder die Lichteintrittsfläche 3 noch die Lichtaustrittsfläche 4 weist eine Unstetigkeit auf. Zudem sind die Lichteintrittsfläche 3 und die Lichtaustrittsfläche 4 zumindest zweimal differenzierbar. Die Scheinwerfer- linse 1 weist insbesondere keine (optische) Struktur auf, die als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird. Es ist zudem keine Sekundäroptik vorgesehen, die Licht, das aus der Lichtaustrittsfläche 4 austritt, abbildet. Vielmehr wird die Hell-Dunkel-Grenze HDG allein durch die Scheinwerferlinse 1 bzw. die (Beziehung zwischen Lichteintrittsfläche 3 und) Lichtaustrittsfläche 4 erzeugt, wobei Licht einer Lichtquelle 2 in die Lichteintrittsfläche 3 eingestrahlt wird.

Das in Fig. 1 beschriebene Verfahren zum Herstellen der Scheinwerferlinse 1 beginnt mit einem Schritt 1 1 , in dem eine fiktive Lichtquelle 2 in Form einer punktförmigen Lichtquelle gewählt wird. Es folgt ein Schritt 12, in dem die Lichteintrittsfläche 3 der Scheinwerferlinse 1 derart gewählt wird, dass die Lichtstrahlen der fiktiven punktförmigen Lichtquelle 2 senkrecht zum jeweiligen Punkt der Lichteintrittsfläche 3 sind, durch die Lichteintrittsfläche 3 in die Scheinwerferlinse 1 eintreten.

Es schließt sich ein Schritt 13 an, in dem eine zu beleuchtende Zielfläche ZF (Schirm, Wand) sowie die auf dieser Zielfläche ZF zu erreichende bzw. gewünschte Flussdichte bzw. Intensitätsverteilung l ou t(X > Y) (siehe zum Beispiel ECE R1 12) gewählt wird, wobei X und Y die Koordinaten auf der Zielfläche sind. Die zu erreichende bzw. gewünschte Flussdichte bzw. Intensitätsverteilung l 0 _t(X,Y) wird dabei derart gewählt, dass das Licht (im wesentlichen) unterhalb einer Hell-Dunkel-Grenze auf die Zielfläche ZF trifft. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Koordinaten als Polarkoordinaten angegeben werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die gewünschte Lichtverteilung im Sinne der ECE R1 12 gewählt wird.

Es schließt sich ein Schritt 14 an, in dem die Flussdichte bzw. Intensitätsverteilung des Lichts, das in die Lichteintrittsfläche 3 der Scheinwerferlinse 1 eintritt mittels einer Jacobimatrix mit der Flussdichte bzw. Intensitätsverteilung auf der Zielfläche ZF in Form einer Differentialgleichung in Beziehung gesetzt wird: i oul {x,Y)- \ j \ = i in (x,y) wobei die Jacobimatrix d y X

ist. Die Koordinaten X und Y sind eine Funktion von x, y, Vz, wobei Vz den 2-D-Gradienten bezeichnet. D.h., Vz ist der Gradient der Oberflächenfunktion z=z(x,y) in kartesischen Koordinaten und Γ=Γ(Φ,Θ) in Kugelkoordinaten. Der Ort R = (X,Y) des Auftreffens eines Lichtstrahls auf die Zielfläche ZF ist abhängig von dem Brechungsindex und der Schräglage der Lichtaustrittsfläche 4 der Scheinwerferlinse 1 , wobei die Schräglage Lichtaustrittsfläche 4 durch den 2-D-Gradienten charakterisiert ist, so dass sich die folgende Differentialgleichung zweiter Ordnung ergibt:

I out ( , , z) · \j(x, y, (x, y)

Dabei gibt die erste Ableitung an, wo das Licht auf der Zielfläche ZF auftritt, und die zweite Ableitung, die der Krümmung der Fläche entspricht, gibt an, wieviel Licht an der besagten Stelle auf die Zielfläche ZF auftrifft.

Es folgt ein Schritt 15, in dem die Differentialgleichung zweiter Ordnung (Monge-Anpere- Gleichung)

I out (x, y, Vz) \j(x, I ln {x, y)

nach z gelöst wird. Die Funktion z(x,y) definiert die Lichtaustrittsfläche 4 der Scheinwerferlinse 1 (siehe z.B. Adam M. Oberman. "Convergent difference schemes for degenerate elliptic and parabolic equations: Hamilton-Jacobi equations and free boundary problems", SIAM J. Numer. Anal., 44:879-895, 2006; Froese, B. D.: "A numerical method for the elliptic Monge-Ampere equation with transport boundary conditions", SIAM J. Sei. Comput., 34, 2012; B. D. Froese, A. M. Oberman: "Convergent finite difference solvers for viscosity Solutions of the elliptic Monge-Ampere equation in dimensions two and higher"; SIAM Journal on Numerical Analysis, 49, January 20 1 ; J.-D. Benamou, B. D. Froese, A. M. Oberman: "Numerical Solution of the Optimal Transportation problem using the Monge-Ampere equation", Journal of Computational Physics, 260, March 2014).

In einem nachfolgenden Schritt 16 wird, soweit sich die Lichteintrittsfläche 3 und die Lichtaustrittsfläche 4 nicht an ihren Rändern berühren, eine Randfläche zwischen dem Rand der Lichteintrittsfläche 3 und dem Rand der Lichtaustrittsfläche 4 gewählt. In einem sich daran anschließenden Schritt 17 wird eine Scheinwerferlinse 1 mit der gewählten Lichteintrittsfläche 3 und der ermittelten Lichtaustrittsfläche 4 hergestellt bzw. gefertigt. In einem sich daran anschließenden Schritt 18 wird die Scheinwerferlinse 1 in einem Abblendlicht-Fahrzeugscheinwerfer zusammen mit einer nicht punktförmigen Lichtquelle, deren Licht in die Lichteintrittsfläche 3 eintritt und durch die Lichtaustrittsfläche 4 aus der Scheinwerferlinse 1 austritt, verbaut. Dabei kommt insbesondere ein in Fig. 4 dargestelltes abgewandeltes Verfahren zum Tragen, wobei dem Schritt 16 nicht der 17, sondern ein Schritt 101 folgt, in dem die Lichtverteilung der Scheinwerferlinse 1 mit der gewählten Lichteintrittsfläche 3 und der ermittelten Lichtaustrittsfläche 4 in Verbindung mit einer nichtpunktförmigen Lichtquelle simuliert wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die nichtpunktförmige Lichtquelle eine viereckige, insbesondere quadratische Lichtquelle, wie beispielsweise eine LED ist. Das Ergebnis der entsprechenden Simulationen zeigt Fig. 5. Dabei zeigt Fig. 5 das Ausleuchtbild in Abhängigkeit von der relativen Quellgröße, also das Verhältnis der Größe der nichtpunktförmigen Lichtquelle zur Lichteintrittsfläche 3. Die Ausbeute liegt bezüglich des gewählten Ausführungsbeispiels in jedem Fall bei etwa 93%. Das entsprechende Ausleuchtbild wird in Hinblick auf seine lichttechnischen Eigenschaften und die Erfüllung der lichttechnischen Werte wie z.B. der lichttechnischen Werte gemäß der ECE R1 12 geprüft (Abfrage 102). Sind die gewünschten lichttechnischen Werte nicht erfüllt, so folgt der Abfrage 102 ein Schritt 103, in dem die Lichteintrittsfläche vergrößert wird. Den Schritt 103 folgt wiederum der Schritt 13. Sind die lichttechnischen Werte dagegen erfüllt, so folgt der Abfrage 102 der Schritt 17.

Das abgewandelte Verfahren gemäß Fig. 4 ist nachfolgend anhand von Fig. 6 bis Fig. 1 1 erläutert. Dabei zeigt beispielsweise Fig. 6 die Scheinwerferlinse 1A mit der Lichtaustrittsfläche 4A, die sich zunächst bei einer gewählten Lichteintrittsfläche 3A ergibt. Im Schritt 101 wird - wie in Fig. 7 dargestellt - die gewünschte nichtpunktförmige Lichtquelle 2Q hinzugefügt und die Scheinwerferlinse 1A zusammen mit der Lichtquelle 2Q, die in vorliegendem Ausführungsbeispiel eine relative Quellgröße von 4% besitzt (vgl. Fig. 5), simuliert. Dabei ergibt sich in dem verwendeten Ausführungsbeispiel die mit 4% Quellgröße bezeichnete Lichtverteilung gemäß Fig. 5, die für dieses Beispiel mittels der Abfrage 102 als nicht ausreichend beurteilt wird. Es folgt daher der Schritt 103 in dem die Lichteintrittsfläche vergrößert wird. Die vergrößerte Lichteintrittsfläche ist in Fig. 8 dargestellt und mit Bezugszeichen 3B bezeichnet. Nach Durchlaufen der Schritte 13, 14, 15 und 16 wird die Scheinwerferlinse 1 B mit der Lichtaustrittsfläche 4B erhalten. Im Schritt 101 wird - wie in Fig. 9 dargestellt - die gewünschte nichtpunktförmige Lichtquelle 2Q hinzugefügt und die Scheinwerferlinse 1 B zusammen mit der Lichtquelle 2Q, die in vorliegendem Ausführungsbeispiel nun eine relative Quellgröße von 3% besitzt (vgl. Fig. 5), simuliert. Dabei ergibt sich in dem verwendeten Ausführungsbeispiel die mit 3% Quellgröße bezeichnete Lichtverteilung gemäß Fig. 5, die für dieses Beispiel mittels der Abfrage 102 als nicht ausreichend beurteilt wird. Es folgt daher nochmals der Schritt 103 in dem die Lichteintrittsfläche vergrößert wird.

Die vergrößerte Lichteintrittsfläche ist in Fig. 10 dargestellt und mit Bezugszeichen 3C bezeichnet. Nach Durchlaufen der Schritte 13, 14, 15 und 16 wird die Scheinwerferlinse 1 C mit der Lichtaustrittsfläche 4C erhalten. Im Schritt 101 wird - wie in Fig. 1 dargestellt - die gewünschte nichtpunktförmige Lichtquelle 2Q hinzugefügt und die Scheinwerferlinse 1 C zusammen mit der Lichtquelle 2Q, die in vorliegendem Ausführungsbeispiel nun eine relative Quellgröße von 2% besitzt (vgl. Fig. 5), simuliert. Dabei ergibt sich in dem verwendeten Ausführungsbeispiel die mit 2% Quellgröße bezeichnete Lichtverteilung gemäß Fig. 5, die für dieses Beispiel mittels der Abfrage 102 als ausreichend beurteilt wird. Es folgt daher der Schritt 17, in dem die Scheinwerferlinse 1 C gefertigt wird und in einem Schritt 18 zusammen mit der Lichtquelle 2Q zu einem Scheinwerfer verbaut wird.

Fig. 12 zeigt ein alternatives Scheinwerferkonzept, wobei eine der Scheinwerferlinse 1 entsprechende Scheinwerferlinse 1 D mit einem, insbesondere umlaufenden, Montagerand 5D gefertigt bzw. blankgepresst wird. Die Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse 1 D ist mit Bezugszeichen 4D bezeichnet. Die Lichteintrittsfläche 3D der Scheinwerferlinse 1 D ist mit einer Lichtquelle 2R versehen. Die Lichtquelle 2R kann zum Beispiel eine biegsame OLED (FOLED) oder eine biegsame LED sein, wie sie beispielsweise in der WO 98/07173 (incorporated by reference in its entirety) sowie der Internetseite oled.com/oleds/flexible- oleds-foleds/ (incorporated by reference in its entirety) offenbart ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Lichtquelle 2R auf die Lichteintrittsfläche 3D gefertigt wird bzw. ist. Eine Fertigung von lichtemittierenden Schichten auf gekrümmten Flächen kann in analoger Weise zu dem in der EP 1 949 471 B1 (incorporated by reference in its entirety) zur Herstellung einer Kamera beschriebenen Verfahren eroigen. Fig. 13 zeigt ein zum Verfahren gemäß Fig. 1 beziehungsweise zum Verfahren gemäß Fig. 4 alternatives Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse zum Erzeugen einer Hell- Dunkel-Grenze HDG ohne dass eine Unstetigkeit oder (optische) Struktur oder Blende oder ähnliches abgebildet wird. Dabei wird in einem Schritt 21 eine Lichtquelle ausgewählt, die ein Flächenstrahler ist, der (paralleles bzw. kollimiertes) Licht in eine (einzige) Richtung strahlt. Es schließt sich ein dem Schritt 12 entsprechender Schritt 22 an, in dem als Lichteintrittsfläche 3E eine plane Fläche gewählt wird, vgl. Fig. 14. Die sich an Schritt 22 anschließenden Schritte 23, 24, 25 und 26 entsprechen in analoger Weise den Schritten 13, 14, 15 und 16, wobei jedoch anstelle einer punktförmigen Lichtquelle eine Lichtquelle 2E angenommen wird, die kollimiertes Licht in die Lichteintrittsfläche 3E einstrahlt. Nach Durchlaufen der Schritte 23, 24, 25 und 26 ergibt sich die in Fig. 14 dargestellte Scheinwerferlinse 1 E mit der Lichtaustrittsfläche 4E. Dabei zeigt Fig. 14 die Scheinwerferlinse 1 E im Querschnitt in der x-z-Ebene, wobei die x-Achse die vertikale Achse ist und die z-Achse die horizontale Achse, die der optischen Achse der Scheinwerferlinse 1 E entspricht. Für den Winkel α zwischen der optischen Achse und dem äußeren Randstrahl des Lichts gilt:

^Schirm ^ Linse —— - Q Q ,

^Schirm SCLinse

Der Anstieg der Lichtaustrittsfläche 4E am Rand ergibt sich damit zu: n 2 sin α = ni sin (π + arctan m) mit m als dem Anstieg in x-Richtung, n 2 dem Brechungsindex des Materials der Scheinwerferlinse und dem Brechungsindex von Luft. Die Dicke der Scheinwerferlinse ist unerheblich.

Es schließt sich der Schritt 27 an, in dem die Scheinwerferlinse 1 E mit der Lichteintrittsfläche 3E und der Lichtaustrittsfläche 4E gefertigt wird. In einem sich daran anschließenden Schritt 28 wird die Scheinwerferlinse 1 in einem Abblendlicht-Fahrzeugscheinwerfer zusammen mit einer als Flächenstrahler ausgestalteten Lichtquelle, deren Licht in die Lichteintrittsfläche eintritt und durch die Lichtaustrittsfläche aus der Scheinwerferlinse austritt, verbaut. Fig. 15 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines sich entsprechend ergebenden Scheinwerfers, wobei der Flächenstrahler eine als Lichtquelle 2S bezeichnete Lichtquelle ist, die unmittelbar auf die Lichteintrittsfläche 3E aufgebracht ist.

Es kann vorgesehen sein, eine schräge Einbaulage in einem Kraftfahrzeug bei Ermittlung der Lichtaustrittsfläche zu berücksichtigen. Entsprechend zeigt Fig. 16 in Abwandlung der Konfiguration gemäß Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für eine Anfangskonfiguration zur Berücksichtigung einer gekipptem bzw. schrägen Einbaulage einer Scheinwerferlinse in einem Kraftfahrzeug. Dazu werden die Lichteintrittsfläche 3A und die Zielfläche entsprechend der späteren Einbaulage gegeneinander gekippt. Im dargestellten Beispiel ist die Zielfläche ZF' gegenüber der Lichteintrittsfläche 3A gekippt. Es kann jedoch auch umgekehrt sein. Entsprechend beschriebenem Vorgehen wird eine Scheinwerferlinse 1 F mit der Lichteintrittsfläche 3A und der Lichtaustrittsfläche 4F ermittelt. Fig. 17 ein Ausführungsbeispiel für ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines Kraftfahrzeuges. Dabei wird in einem Schritt 501 die Einbaulage der Scheinwerferlinse bzw. eines entsprechenden Scheinwerfers in dem Kraftfahrzeug festgelegt. Dem Schritt 501 folgt ein Schritt 502, der eines der Verfahren gemäß der Figuren 1 , 4 oder 13 umfasst. Der entsprechend erzeugte bzw. hergestellte Scheinwerfer wird in einem anschließenden Schritt 503 in einem Kraftfahrzeug verbaut.

Die Pfeile in den Figuren 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 14, 15 und 16 symbolisieren Lichtstrahlen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Zielflächen in den Figuren 7, 8, 9, 10, 1 1 , 14 und 15 nicht dargestellt. Die Elemente und Schichten in den Figuren sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z. B. die Größenordnungen einiger Elemente bzw. Schichten deutlich übertrieben gegenüber anderen Elementen bzw. Schichten dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.

Wenn in dieser Anmeldung Bezug auf eine Lichteintrittsfläche oder eine Lichtaustrittsfläche genommen wird, ist insbesondere die Kontur der Lichteintrittsfläche bzw. die Kontur der Lichtaustrittsfläche gemeint, sofern nicht ausdrücklich auf Oberflächen(mikro)strukturen Bezug genommen wird wie im vorletzten Absatz auf Seite 3.

Aufgrund ihrer geringen Einbautiefe sind erfindungsgemäße Scheinwerfer besonders geeignet, in der Fahrzeugmitte, bzw. im mittleren Drittel des Fahrzeugs und/oder im Stoßfänger verbaut zu werden. Erfindungsgemäße Scheinwerfer werden beispielsweise besonders geeignet an den in der US 9,243,769 B2 (incorporated by reference in its entirety) bezeichneten Positionen 3001 , 3002, 3003 bzw. 3004 verbaut.