Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer Linseneinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei eine Linse der Linseneinheit beweglich angeordnet ist, sodass die Lichtverteilung in Abhängigkeit von einer verkehrssituationsabhängigen Bedingung verändert wird, wobei,

- eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Verkehrsraum vor dem Fahrzeug befindlichen Objekts vorgesehen ist,

- eine Steuereinheit vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einem durch die Sensoreinheit bereitgestellten Sensorsignal auf eine Stelleinheit derart einwirkt, dass eine erste Linse der Linseneinheit in einer ersten Betriebslage relativ zu einer weiteren Linse der Linseneinheit verbracht wird, in der eine erste Fernlichtverteilung zur Ausleuchtung eines objektfreien Vorfeldes erzeugt wird, und

- die erste Linse der Linseneinheit in einer zweiten Betriebslage relativ zu der mindestens weiteren Linse der Linseneinheit verbracht wird, in der eine zweite Fernlichtverteilung zur Ausleuchtung eines mit einem Objekt versehenen Vorfeldes erzeugt wird, wobei die zweite Fernlichtverteilung einen Entblendungs- bereich aufweist, in dem sich das Objekt befindet.

Aus der DE 10 2004 012 519 B4 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der nach dem Projektionsprinzip aufgebaut ist. Er weist eine Lichtquelleneinheit, einen Reflektor, eine Blende sowie eine Linseneinheit auf, mittels derer eine vorgegebene Lichtverteilung abgebildet wird. Die Linseneinheit weist mehrere, entlang einer optischen Achse relativ zueinander verschiebbare Linsen auf, sodass in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges im Fahrzeug vorfeld eine relativ breite Ausleuchtung (bei niedriger Geschwindigkeit) oder eine relativ schmale Ausleuchtung (bei hoher Geschwindigkeit) bewirkt wird. Den Linsen ist ein Schrittmotor zugeordnet, der von einem Signal eines Geschwindigkeitssensors und eines Lenkrandumdrehungssensors gesteuert wird. Die Linsen werden dabei in Abhängigkeit von den Sensorsignalen kon- tinuierlich verschoben. Eine Steuerung des Scheinwerfers hinsichtlich der Bereitstellung einer für im Vorfeld befindlichen Verkehrsteilnehmer blendfreien Lichtverteilung ist nicht vorgesehen.

Aus der DE 10 2006 053 019 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der eine Lichtquelleneinheit und eine derselben zugeordnete Linseneinheit aufweist zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung. Die Linseneinheit weist mehrere Linsen auf, die in Richtung einer optischen Achse verschiebbar zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann die Lichtverteilung in der Breite variiert werden. Auf diese Weise kann die Lichtverteilung in Abhängigkeit von einer verkehrssituationsabhängigen Bedingung kontinuierlich verändert werden. Dieser Aufbau des Scheinwerfers ist zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung bzw. Autobahnlichtverteilung vorgesehen. Eine blendfreie Fernlichtverteilung wird nicht bereitgestellt. Wenn die Lichtquelleneinheit eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten LED-Lichtquellen aufweist, ist es zur Erzeugung einer blendfreien Fern lichtverteilung bekannt, eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Vorfeldes des Fahrzeuges zu nutzen, um die aktuelle Lage dieses Objektes zu detek- tieren. Einzelne LED-Lichtquellen der Lichtquelleneinheit werden in Abhängigkeit von den von der Sensoreinheit gelieferten Sensorsignalen ausgeschaltet, sodass stets ein sich mit dem im Vorfeld befindlichen Objekt überdeckender Entblendungsbereich der Fernlichtverteilung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine Blendung des Objektes verhindert werden, s. bspw. DE 10 2004 042 092 A1. Eine zusätzliche Ansteuerung der Linseneinheit ist hier nicht vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass eine Variation der Lichtverteilung durch Bewegbarkeit von Linsen einer Linseneinheit auf einfache Weise für die Erzeugung einer blendfreien Fernlichtverteilung genutzt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Sensoreinheit zur Erfassung eines im Vorfeld des Fahrzeuges befindlichen Objekts vorgesehen ist, - eine Steuereinheit vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einem durch die Sensoreinheit bereitgestellten Sensorsignal auf eine Stelleinheit derart einwirkt, dass eine erste Linse der Linseneinheit in einer ersten Betriebslage relativ zu einer weiteren Linse der Linseneinheit verbracht wird, in der eine erste Fernlichtverteilung zur Ausleuchtung eines objektfreien Vorfeldes erzeugt wird, und

- die erste Linse der Linseneinheit in einer zweiten Betriebslage relativ zu der mindestens weiteren Linse der Linseneinheit verbracht wird, in der eine zweite Fernlichtverteilung zur Ausleuchtung eines mit einem Objekt versehenen Vorfeldes erzeugt wird, wobei die zweite Fernlichtverteilung einen Entblendungs- bereich aufweist, in dem sich das Objekt befindet.

Die Erfindung sieht eine definierte Verstellung einer Linse der Linseneinheit in eine erste Betriebslage und in eine zweite Betriebslage vor. In der ersten Betriebslage der Linse wird eine erste Fernlichtverteilung zur Ausleuchtung eines Vorfeldes erzeugt, in dem kein Objekt (weiterer Verkehrsteilnehmer) von der Sensoreinheit detektiert worden ist. Es wird somit eine blendende Femlichtverteilung erzeugt, die das Vorfeld entsprechend der Fernlichtfunktion vollständig ausleuchtet. In der zweiten Betriebslage der Linse wird eine zweite Fernlichtverteilung zur Ausleuchtung des mit einem Objekt versehenen Vorfeldes erzeugt. Es handelt sich hierbei um eine blendfreie Fernlichtverteilung, da die zweite Fernlichtverteilung einen Entblendungsbereich aufweist, der nicht ausgeleuchtet wird und der sich mit dem von der Sensoreinheit detektierten Objekt überdeckt. In der zweiten Betriebslage der Linseneinheit wird eine optimale Ent- blendung anderer Verkehrsobjekte ermöglicht, da der Entblendungsbereich der Fernlichtverteilung relativ scharfe Begrenzungskanten bzw. scharfe vertikale und horizontale Hell-Dunkel-Grenzen aufweist. Der hierbei in der Fernlichtverteilung auftretende „Lattenzauneffekt", demgemäß sich unerwünschte Streifen in der Fernlichtverteilung einstellen, wird hierbei in Kauf genommen. Die in der ersten Betriebslage der Linseneinheit erzeugte erste Fernlichtverteilung stellt eine relativ homogene Lichtverteilung dar, die keine unerwünschten Streifen („Lattenzauneffekt") aufweist Die Linseneinheit hat hierbei eine zu einer Kollimationslinse ähnliche Abbildungsfunktion. Die Erfindung ermöglicht eine gut kontrollierbare und reproduzierbare Einstellung von zwei Fern- lichtverteilungen. Der so gebildete adaptive Fernlichtscheinwerfer ist relativ robust aufgebaut.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ausschließlich eine lichtquellennahe Linse in die erste Betriebslage oder in die zweite Betriebslage verbracht, während eine lichtquellenferne Linse der Linseneinheit fest angeordnet ist. Der Verstellaufwand ist somit reduziert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Linseneinheit derart ausgebildet, dass die erste Fernlichtverteilung kleinere Beleuchtungsstärkeveränderungen aufweist als die zweite Fernlichtverteilung. Die erste Fernlichtverteilung ist somit relativ homogen; die zweite Fernlichtverteilung ist vergleichsweise weniger homogen ausgebildet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die zweite Fernlichtverteilung insbesondere im Bereich von vertikalen und/oder horizontalen Begrenzungskanten des Ent- blendungsbereiches einen Beleuchtungsstärkeverlauf mit Beleuchtungsstärkegradienten auf, die in diesem Ortsbereich höher sind als Beleuchtungsstärkegradienten der ersten Fernlichtverteilung. Es werden somit relativ scharfe Begrenzungskanten gebildet, die eine Blendung des weiteren Verkehrsteilnehmers im Vorfeld verhindern.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die erste Fernlichtverteilung und die zweite Fernlichtverteilung eine gleiche Ausleuchtungsbreite und/oder eine gleiche Ausleuchtungshöhe auf. Die beiden Fernlichtverteilungen unterscheiden sich somit im Wesentlichen hinsichtlich der unterschiedlichen Beleuchtungsstärkegradienten bzw. unterschiedlicher Breiten von Lichtquellenabbildungen.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die bewegbare Linse entlang einer optischen Achse der Linseneinheit bewegbar ausgebildet. Durch Variierung des Abstandes zwischen dieser bewegbaren Linse und der mindestens einen weiteren Linse kann auf einfache Weise ein fokussierter und defokussierter Zustand eingestellt werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Linseneinheit lediglich zwei Linsen auf, wobei die lichtquellennahe Linse bikonvex und die lichtquellenferne Linse konkav- planar ausgebildet ist. Vorteilhaft können die beiden Betriebszustände durch einen relativ geringen Verschiebeweg erreicht werden.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die bewegbare Linse deformierbar ausgebildet. Durch Anwenden einer auf diese deformierbare Linse wirkenden Radialkraft kann die Linse um einen Radialweg gestaucht werden, sodass die Linseneinheit von der ersten Betriebslage (erster Betriebszustand) in die zweite Betriebslage (zweiter Betriebszustand) verbracht werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Scheinwerfers in einem ersten Betriebszustand mit einer Linseneinheit in einer ersten Betriebslage,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Fernlichtverteilung in dem ersten Betriebszustand des Scheinwerfers, wobei sich die Linseneinheit in der ersten Betriebslage befindet,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Scheinwerfers in einem zweiten Betriebszustand mit der Linseneinheit in einer zweiten Betriebslage,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Fernlichtverteilung in dem zweiten Betriebszustand des Scheinwerfers, wobei sich die Linseneinheit in der zweiten Betriebslage befindet,

Fig. 5a eine vergrößerte Darstellung von Lichtquellenabbildungen des Scheinwerfers in dem ersten Betriebszustand auf einer Messwand und Fig. 5b eine Darstellung von Lichtquellenabbildungen des Scheinwerfers in dem zweiten Betriebszustand auf der Messwand.

Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einer Lichtquelleneinheit 1 und einer Linseneinheit 2, mittels derer eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden kann. Die Lichtquelleneinheit 1 weist eine Mehrzahl von matrixartig auf einer Leiterplatte 3 angeordneten LED-Lichtquellen auf.

Die Linseneinheit 2 ist als eine Mehrlinseneinheit ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Linseneinheit 2 lediglich zwei Linsen auf, nämlich eine lichtquellenahe Linse 4 und eine lichtquellenferne Linse 5. Die lichtquellennahe Linse 4 ist als eine bikonvexe Linse und die lichtquellenferne Linse 5 als eine konkav- planare Linse ausgebildet.

Die lichtquellenferne Linse 5 ist starr in einem nicht dargestellten Gehäuse des Scheinwerfers angeordnet. Die lichtquellennahe Linse 4 ist in Richtung einer optischen Achse 6 bewegbar angeordnet. Sie kann mittels einer Stelleinheit, die als Stellmotor ausgebildet sein kann, von einer ersten Betriebslage gemäß Figur 1 in eine zweite Betriebslage gemäß Figur 3 und umgekehrt verbracht werden. In der ersten Betriebslage, in der sich die lichtquellennahe Linse 4 in der Nähe der lichtquellenfernen Linse 5 angeordnet ist, wird eine erste Fernlichtverteilung FL1 erzeugt, mittels derer ein Vorfeld des Fahrzeuges (Verkehrsraum vor dem Fahrzeug) vollständig ausgeleuchtet werden kann. In der ersten Betriebslage ist die lichtquellennahe Linse 4 in einem geringen Abstand zu der lichtquellenfernen Linse 5 angeordnet.

In der zweiten Betriebslage der lichtquellennahen Linse 4 ist diese in einem Abstand a zu der lichtquellenfernen Linse 5 angeordnet. In dieser Betriebslage wird eine zweite Fernlichtverteilung FL2 zur Ausleuchtung eines Vorfeldes des Fahrzeuges (Verkehrsraum vor dem Fahrzeug) erzeugt, in dem sich ein nicht zu blendendes Objekt 12 be- findet. Zu diesem Zweck weist die zweite Fernlichtverteilung FL2 einen Entblendungs- bereich 7 auf, in dem das Vorfeld nicht ausgeleuchtet wird.

Damit dieser Entblendungsbereich 7 dynamisch in Abhängigkeit von der aktuellen Position des weiteren Objektes 12 im Vorfeld verändert bzw. nachgeführt werden kann, weist der Scheinwerfer ferner eine nicht dargestellte Sensoreinheit zur Erfassung des im Vorfeld des Fahrzeuges befindlichen Objektes 12 auf. Die Sensoreinheit ist mit einer Steuereinheit verbunden, die auf die Stelleinheit einwirkt zum linearen Bewegen der lichtquellennahe Linse 4 zwischen der ersten Betriebslage und der zweiten Betriebslage. Die Steuereinheit erzeugt zwei Steuersignale. Ein erstes Steuersignal wirkt auf die Stelleinheit derart ein, dass die lichtquellennahe Linse 4 in die erste Betriebslage bewegt wird. In diesem Betriebszustand des Scheinwerfers wurde mittels der Sensoreinheit erkannt, dass sich kein Verkehrsobjekt 12 in dem Vorfeld des Fahrzeuges befindet, dass durch die Fernlichtverteilung FL1 geblendet werden könnte.

Das zweite Steuersignal wirkt auf die Stelleinheit derart, dass die lichtquellennahe Linse 4 in die zweite Betriebslage bewegt wird, in der sie entfernt von der lichtquellenfernen Linse 5 angeordnet ist. In diesem Betriebszustand des Scheinwerfers wurde mittels der Sensoreinheit erkannt, dass ein Objekt 12 im Vorfeld des Fahrzeuges angeordnet ist. In diesem Betriebszustand des Scheinwerfers, in dem die lichtquellenferne Linse 5 stets den gleichen Abstand a zu der lichtquellennahen Linse 4 aufweist, werden die LED-Lichtquellen der Lichtquelleneinheit 1 derart angesteuert, dass sich der Entblendungsbereich 7 so innerhalb der Fernlichtverteilung FL2 verändert, dass das im Vorfeld befindliche Objekt 12 nicht geblendet wird. Hierzu werden dynamisch entsprechende LED-Lichtquellen der LED-Matrix ausgeschaltet.

Die Linseneinheit 2 weist somit zwei diskrete Betriebszustände auf, die durch die erste Betriebslage und der zweiten Betriebslage der Linsen 4, 5 relativ zueinander gekennzeichnet sind.

Wie aus den Figuren 2 und 4 ersichtlich ist, kann sowohl die erste Fernlichtverteilung FL1 als auch die zweite Fernlichtverteilung FL2 eine gleiche Ausleuchtungsbreite b und eine gleiche Ausleuchtungshöhe h aufweisen. Alternativ kann die Ausleuchtungs- breite b bzw. Ausleuchtungshöhe h der beiden Fernlichtverteilungen FL1 und FL2 auch unterschiedlich sein.

In der ersten Betriebslage, in der die lichtquellennahe Linse 4 und die lichtquellenferne Linse 5 relativ nah zueinander angeordnet sind, bildet die Linseneinheit 2 keine zu einer Kollimationslinse ähnliche Linsenwirkung, die eine relativ hohe Divergenz aufweist. Die erste Fernlichtverteilung FL1 ist relativ homogen ausgebildet und weist keine unerwünschten vertikalen Streifen (Lattenzauneffekt) auf. Die erste Fernlichtverteilung FL1 ist im Vergleich zu der zweiten Fernlichtverteilung FL2 nicht konzentrierter ausgebildet und weist keine höhere Beleuchtungsstärkezentralwerte auf.

Die zweite Fernlichtverteilung FL2 wird durch Lichtstrahlen gebildet, die einen vergleichsweise geringeren Divergenzwinkel aufweisen als die Lichtstrahlen, die zu der ersten Fernlichtverteilung FL1 führen. In der zweiten Betriebslage bildet die Linseneinheit 2 eine zu einer Kollimationslinse ähnliche Linsenwirkung. Die zweite Femlichtverteilung FL2 ist im Vergleich zu der ersten Fernlichtverteilung FL1 konzentrierter ausgebildet, d. h. sie weist relativ hohe Beleuchtungsstärkezentralwerte auf. Die Linsen 4, 5 in der zweiten Betriebslage ermöglichen eine relativ scharfe vertikale Begrenzungskante 8 und eine relative scharfe horizontale Begrenzungskante 9 des Entblendungsbereiches 7. Die gegenüberliegenden vertikalen Begrenzungskanten 8 sowie die horizontale Begrenzungskante 9 des Entblendungsbereiches 7 bilden eine vertikale Hell-Dunkel-Grenze bzw. eine horizontale Hell-Dun kel-Grenze der zweiten Fernlichtverteilung FL2. Eine unerwünschte Blendung des im Vorfeld befindlichen Verkehrsteilnehmers wird hierdurch sicher vermieden. Die zweite Fernlichtverteilung FL2 bildet somit eine blendfreie Fernlichtverteilung.

Würde auf die erste Fernlichtverteilung FL1 eine adaptive Fernlichtverteilung mit einem Entblendungsbereich 7 angewandt werden, würden sich keine scharfe vertikale bzw. horizontale Begrenzungskanten 8, 9 einstellen. Stattdessen würde der Leuchtdichteverlauf quer zu den Begrenzungskanten in Richtung des Entblendungsbereiches 7 flacher, also mit geringerer Steigung, verlaufen, sodass eine Entblendung des Verkehrsobjektes 12 nicht ausgeschlossen werden kann. Der flachere Gradientenverlauf der Lichtintensität ergibt sich beim Vergleich der Figuren 5a und 5b, in denen jeweils beispielhaft zwei Isolinien von Lichtquellenabbildungen (Chip-Abbildungen) des Scheinwerfers im ersten und zweiten Betriebszustand dargestellt sind. In Figur 5a sind Lichtquellenabbildungen 13 beim Betrieb des Scheinwerfers mit der Linseneinheit 2 in der ersten Betriebslage dargestellt, wobei ein Abstand 11 der jeweiligen Lichtquellenabbildungen 13 vorliegt. In Figur 5b sind Lichtquellenabbildungen 14 mit zwei exemplarischen Isolinien 15, 16 dargestellt, bei denen sich die Linseneinheit 2 in der zweiten Betriebslage befindet. Der Abstand der beiden benachbarten Isolinien 15 der Lichtquellenabbildungen 13 ist größer als der Abstand 12 der Isolinien 16 der Lichtquellenabbildungen 14. Darüber hinaus ist auch eine Breite d1 der Lichtquellenabbildungen 13 gemäß der ersten Betriebslage größer als eine Breite d2 der Lichtquellenabbildungen 14 nach der zweiten Betriebslage.

Die Linsen 4, 5 der Linseneinheit 2 sind vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt. Alternativ können Sie auch aus einem Glasmaterial hergestellt sein.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann eine der Linsen der Linseneinheit, vorzugsweise die lichtquellennahe Linse, deformierbar ausgebildet sein, sodass diese Linse durch Anwenden einer auf sie wirkenden Radialkraft von der ersten Betriebslage (erster Betriebszustand) in die zweite Betriebslage (zweiter Betriebszustand) bringbar ist. In der zweiten Betriebslage ist die lichtquellennahe Linse gestaucht angeordnet, wobei die Radialkraft auf dieselbe vorzugsweise entlang des ganzen Umfanges derselben auf sie wirkt. In der ersten Betriebslage befindet sich die lichtquellennahe Linse in einem spannungsfreien Ausgangszustand. Die deformierbare Linse ist vorzugsweise aus einem Silikonmaterial hergestellt. Die Radialkraft wirkt vorzugsweise gleichmäßig entlang des gesamten Umfangs der lichtquellennahen Linse 4. Eine mindestens weitere Linse der Linseneinheit kann ebenfalls aus einem Silikonmaterial oder auch aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Funktionsweise dieser beiden Linsen ist die gleiche wie bei den oben beschriebe ^¬ nen Linsen 4, 5. Bezugszeichen liste

1 Lichtquelleneinheit

2 Linseneinheit

3 Leiterplatte

4 Lichtquellennahe Linse

5 Lichtquellenferne Linse

6 Optische Achse

7, 7' Entblendungsbereich

8, 8' Vertikale Begrenzungskante

9, 9' Horizontale Begrenzungskante

10 Ausleuchtungen

12 Objekt

13, 14 Lichtquellenabbildungen

15, 16 Isolinien

FL1 Erste Fernlichtverteilung

FL2 Zweite Fernlichtverteilung a Abstand

b Ausleuchtungsbreite h Ausleuchtungshöhe

11 , 12 Abstand

d1 , d2 Breite

b Breite

h Höhe