Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.

Aus der DE 10 2014 1 10 599 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelleneinheit sowie eine Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung aufweist. Die Lichtquelleneinheit umfasst eine Mehrzahl von Laserdioden, die Licht unterschiedlicher Lichtfarbe, nämlich roter Lichtfarbe, grüner Lichtfarbe und blauer Lichtfarbe abstrahlen. Die Optikeinheit weist eine Mehrzahl von Linsen sowie ein Mikrospiegelfeld auf, um die Lichtverteilung, beispielsweise ein blendfreies Fernlicht erzeugen zu können. Die bekannte Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht eine lichtintensive und homogene Lichtverteilung. Nachteilig an der Beleuchtungsvorrichtung ist, dass sie relativ voluminös ausgebildet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer mehrere Laserdioden aufweisenden Lichtquelleneinheit derart weiterzubilden, dass die Beleuchtungsvorrichtung mit geringem Aufwand platzsparend zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit eine Mehrzahl von ersten Laserdioden roter Lichtfarbabgabe, zweiten Laserdioden grüner Lichtfarbabgabe und dritten Laserdioden blauer Lichtfarbabgabe aufweist, dass die Lichtquelleneinheit eine Anzahl von Faserkopplern aufweist, wobei der Faserkoppler ein- gangsseitig mit mehreren Laserdioden über jeweils eine Lichtfaser und ausgangsseitig lediglich über eine einzige Lichtfaser mit einem Licht der Lichtquelleneinheit abstrahlenden Lichtabgabefeld verbunden ist. Nach der Erfindung sind zwischen unterschiedliche Lichtfarbe abstrahlender Laserdioden und einem Lichtabgabefeld einer Lichtquelleneinheit eine Mehrzahl von Lichtfasern sowie ein Faserkoppler angeordnet. Zwischen den Laserdioden und dem Faser- koppler erstrecken sich Lichtfasern, die aufgrund der Verbindung mit unterschiedlicher Lichtfarbe abgebenden Laserdioden Licht unterschiedlicher Lichtfarbe zu einem Eingang des Faserkopplers übertragen. Innerhalb des Faserkopplers erfolgt ein Übergang zu einer einzigen Lichtfaser, die ausgangsseitig das Licht zu dem Lichtabgabefeld führt bzw. leitet. Vorteilhaft kann somit Licht von unterschiedliche Lichtfarbe abgebende Laserdioden zu einem ortsfern angeordneten Lichtabgabefeld geführt werden. Durch die Lichtfasern, die jeweils als Lichtwellenleiter ausgebildet sind, können die Laserdioden in einer beliebigen Position im Fahrzeug angeordnet sein. Sie müssen nicht direkt im Scheinwerfergehäuse verbaut sein. Vorteilhaft können die Laserdioden dort angeordnet sein, wo eine optimale Kühlung derselben gewährleistet ist. Da das das Licht der Lichtquelleneinheit abgebende Lichtabgabefeld in einem beliebigen Winkel und ortsfern zu den Laserdioden angeordnet sein kann, erhöhen sich die Designmöglichkeiten im Scheinwerfer.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtabgabefeld eine Mehrzahl von in einer Lichtabgabefläche oder -ebene angeordnete Faserenden der Lichtfasern auf. Vorteilhaft kann platzsparend durch Wahl der Anzahl von Lichtfasern bzw. der Laserdioden eine gewünschte Leuchtdichte bzw. ein gewünschter Lichtstrom eingestellt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt in dem Faserkoppler eine Zusammenführung von Farblichtfasern, die jeweils ein Licht unterschiedlicher Lichtfarbe führen, einerseits und einer Weißlichtfaser, die Licht weißer Lichtfarbe führt, andererseits. In dem Faserkoppler erfolgt eine additive Farbmischung, so dass ausgangsseitig über die Weißlichtfaser Weißlicht abgeführt werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist ein Faserende der Weißlichtfaser einen Querschnitt auf, der mindestens dem Querschnitt der eingangsseitig desselben Faserkopplers angeordneten Farblichtfasern entspricht. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Faserkoppler eingangsseitig neun Farblichtfasern und ausgangsseitig eine einzige Weißlichtfaser auf. Durch die Bestro- mung der einzelnen Laserdioden kann ein gewünschter Lichtstrom sowie eine gewünschte Lichtfarbe eingestellt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtabgabefeld eine Anzahl von Weißlichtfasern mehrerer Faserkoppler auf. Vorteilhaft kann so der Lichtstrom weiter gesteigert werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist einer Anzahl von Weißlichtfasern eine Optikeinheit nachgeschaltet, die die Anzahl von Weißlichtfasern auf ein lichtformendes Optikelement abbilden. Es findet dabei eine optische Abbildung statt. Durch Schalten der einzelnen Weißlichtfasern ist eine Anpassung der Lichtverteilung vor dem lichtformenden Optikelement in Abhängigkeit von durch eine Verkehrsraumerfassungsein- heit bereitgestellten Sensordaten an die notwendigen Entblendungsbereiche realisierbar. Vorteilig wird somit weniger Licht durch die subtraktiv wirkenden lichtformenden Optikelemente vernichtet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist einer Anzahl von Weißlichtfasern ein optischer Mischer (Mischstab, Hexagonalstab) nachgelagert, der rechteckig, hexagonal oder vieleckig ausgeführt ist. Vorteilig ist das Aspektverhältnis des Lichtabgabefeldes an das lichtformende Optikelement angepasst.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Lichtabgabefeld und dem lichtformenden Optikelement eine Optikeinheit angeordnet, welche das runde Weißlichtfaserende optisch an die lichtformende Fläche des lichtformenden Optikelementes anpasst. Vorzugsweise ist die Optikeinheit ein Mikrolinsenarray, eine maßgeschneiderte Linse oder ein Reflektor. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtabgabefeld eine Fläche von 0,2 mm ² bis 16 mm ² abhängig von der Anzahl der eingesetzten Faserkoppler auf. Vorteilhaft kann hierdurch Licht von einer relativ kleinen Fläche abgestrahlt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Optikeinheit ein Mikrospiegelfeld oder ein Flüssigkristall-Panel oder ein Mikrolinsenfeld oder einen Reflektor oder mindestens eine refraktive Linse und/oder mindestens eine diffraktive Linse auf. Diese weisen vorzugsweise einzeln ansteuerbare Mikroelemente auf, so dass unterschiedliche Lichtverteilungen, insbesondere Vorfeld- und/oder Abbiend- und/oder Fernlichtverteilungen erzeugt werden können. Vorteilhaft kann somit mittels eines einzigen Scheinwerfers beispielsweise Stadt-, Autobahn-, Abblendlicht und Fernlicht erzeugt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Beleuchtungsvorrichtung in Abhängigkeit von durch eine Verkehrsraumerfassungseinheit bereitgestellten Sensordaten ansteuerbar ist, so dass eine Fernlichtverteilung enthaltend einen Entblendungsbereich erzeugt werden kann, wobei sich in dem Entblendungsbereich das andere Verkehrsobjekt befindet. Es kann eine dynamische Nachführung des Entblendungsbereiches zu dem Verkehrsobjekt erfolgen, so dass auf diese Weise eine optimale Lichtverteilung bzw. eine adaptive Lichtverteilung bereitgestellt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Lichtabgabefeldes einer Lichtquelleneinheit der

Beleuchtungsvorrichtung und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung wird vorzugsweise als Scheinwerfer in einem Bugbereich eines Fahrzeugs eingesetzt, um eine vorgegebene Lichtverteilung, insbesondere eine Vorfeld- und/oder Abbiend- und/oder Fernlichtverteilung zu erzeugen.

Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelleneinheit 1 enthaltend eine Mehrzahl von Laserdioden 2, 3, 4 auf, wobei eine erste Laserdiode 2 Licht roter Lichtfarbe, eine zweite Laserdiode 3 Licht grüner Lichtfarbe und eine dritte Laserdiode 4 Licht blauer Lichtfarbe abstrahlt. Die erste Laserdiode 2 strahlt Licht der Wellenlänge 635 nm in einem Leistungsbereich von 0,5 W bis 2 W ab. Die zweite Laserdiode 3 strahlt Licht einer Wellenlänge von 520 nm in einem Leistungsbereich von 1 W bis 2 W ab. Die dritte Laserdiode 4 strahlt Licht einer Wellenlänge von 445 nm in einem Leistungsbereich zwischen 1 W und 4 W ab.

Die Lichtquelleneinheit 1 weist ferner mindestens einen Faserkoppler 5, nämlich einen Nx1 Faserkoppler 5 auf, der eingangsseitig über mehrere, nämlich N, Lichtfasern 6 mit mehreren Laserdioden 2, 3, 4 einerseits und über eine einzige Lichtfaser 7 mit einem Lichtabgabefeld 8 der Lichtquelleneinheit 1 verbunden ist.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 1 sind die Lichtfasern 6 als Farblichtfasern ausgebildet, die jeweils Licht einer einzigen Lichtfarbe übertragen bzw. führen. So ist der Faserkoppler 5 mit der ersten Laserdiode 2 über eine rotes Licht führende Farblichtfaser 6', mit der zweiten Laserdiode 3 über eine grünes Licht führende Farblichtfaser 6" und mit der dritten Laserdiode 4 über eine blaues Licht führende Farblichtfaser 6"' verbunden.

Dem Faserkoppler 5 sind eingangsseitig also N Farblichtfasern (6', 6", 6"'), bestehend aus x roten Farblichtfasern (6'), y grünen Farblichtfasern (6") und z blauen Farblichtfasern (6"'), wobei x, y ,ζ ε N und x + y + z = N gilt, zugeführt sind. Die Farblichtfasern 6', 6", 6"' werden in dem Faserkoppler 5 zusammengeführt, wobei vorzugsweise Faserenden der Farblichtfasern 6', 6", 6"' bündig nebeneinander angeordnet sind. Die Faserenden der Farblichtfasern 6', 6", 6"' sind vorzugsweise so angeordnet, dass sich eine quadratische oder runde oder rechteckige gemeinsame Stirnfläche ergibt. Es wird davon ausgegangen, dass ein Querschnitt der Faserenden der Farblichtfasern 6', 6", 6"' kreisförmig verläuft. Im Anschluss an die Farblichtfasern 6', 6", 6"' schließt sich ein Faserende 9 der ausgangsseitigen Lichtfaser 7 an, das vorzugsweise stumpf an den Stirnflächen der Farblichtfaserenden 6', 6", 6"' und unter Überdeckung derselben anliegt. Die Lichtfaser 7 dient hierbei somit als eine Weißlichtfaser 7', die Licht weißer Lichtfarbe an das Lichtabgabefeld 8 überführt.

In einer vorliegenden Ausführungsform sind achtzehn Faserkoppler 5 vorgesehen, in denen eingangsseitig neun Farblichtfasern 6', 6", 6"', vorzugsweise sechs Farblichtfasern 6' roter Lichtfarbe, zwei Farblichtfasern 6" grüner Lichtfarbe und eine Farblichtfaser 6"' blauer Lichtfarbe eintreten. Ausgangsseitig wird über die Weißlichtfaser 7' (Ausgangsfaser) Licht weißer Lichtfarbe an das Lichtabgabefeld 8 überführt.

In Figur 2 sind die Faserenden 9 der Ausgangslichtfaser 7 dargestellt, so wie sie in dem Lichtabgabefeld 8 zusammengeführt sind. Die Lichtfasern 6, 6', 6", 6"' und die Lichtfasern 7, 7' weisen jeweils einen konstanten Durchmesser auf und sind im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Die Faserenden 9 sind so zusammengeführt, dass sie eine relativ große Packungsdichte aufweisen, d. h. eine kompakte Lichtaustrittsfläche mit kreisförmiger oder quadratischer oder rechteckförmiger Kontur entsteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ergeben die achtzehn Faserenden 9 eine rechteckförmi- ge Kontur 10 mit Randseiten von 2,6 mm x 3,3 mm. Das Lichtabgabefeld 8 weist somit eine lichtabstrahlende Fläche von weniger als 16 mm ² auf. Das Lichtabgabefeld 8 kann eine Fläche im Bereich von 0,1 mm ² bis 16 mm ² , vorzugsweise 0,2 mm ² bis 16 mm ² , aufweisen. Mit heutigen Laserdioden 2, 3, 4 kann hierdurch ein Lichtstrom von mindestens 20.000 Im erzielt werden. Je Faserkoppler 5 wird ein Lichtstrom von ca. 1 .000 bis 1 .200 Im erzeugt. In Hauptabstrahlung H vor dem Lichtabgabefeld 8 ist eine als Mikrospiegelfeld 1 1 ausgebildete lichtformende Optikeinheit mit einer Mehrzahl von Mikrospiegeln 12 angeordnet, mittels dessen eine vorgegebene Lichtverteilung 13 erzeugt werden kann. Da ein Öffnungswinkel φ des Lichtabgabefeldes 8 aufgrund der Faserenden 9 relativ klein gehalten werden kann, kann über 90 % des abgestrahlten Lichtstromes durch die Optikeinheit 1 1 erfasst werden. Vorteilhaft können hierdurch die Lichtverluste bei der Lichtabstrahlung aus dem Scheinwerfer gering gehalten werden. Die Mikrospiegel 12 sind jeweils einzeln ansteuerbar, so dass beispielsweise eine Stadt-, Autobahn-, Abbiend- und/oder Fernlichtverteilung erzeugbar ist.

Wenn das Mikrospiegelfeld 1 1 in Abhängigkeit von durch eine Verkehrsraumerfas- sungseinheit bereitgestellten Sensordaten ansteuerbar ist, kann eine Fernlichtverteilung enthaltend einen Entblendungsbereich erzeugt werden, wobei sich in dem Ent- blendungsbereich ein anderes Verkehrsobjekt befindet. Insbesondere kann der Entblendungsbereich der Lage des Verkehrsobjektes nachgeführt werden, so dass stets eine optimale Ausleuchtung des Fahrzeugvorfeldes ohne Blendung des anderen Verkehrsobjekts gewährleistet ist.

Vorzugsweise ist zwischen dem Mikrospiegelfeld 1 1 und dem Lichtabgabefeld 8 eine Optikeinheit, vorzugsweise eine Linse oder ein optisches System, angeordnet zur Pa- rallelisierung des Lichtes, so dass auf das Mikrospiegelfeld 1 1 parallelisiertes Licht L trifft.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Optikeinheit statt des Mikrospiegelfeldes ein Flüssigkristall-Panel mit einer Mehrzahl von Pixeln oder einen Reflektor mit einer Mehrzahl von Mikroreflektorflächen oder ein Mikrolinsenfeld mit einer Mehrzahl von Mikrolinsen, insbesondere ein Mikrolinsen- Array, und/oder mindestens eine refraktive Linse und/oder mindestens eine diffrakti- ve Linse auf. Die Pixel bzw. Mikroreflektorflächen bzw. Mikrolinsen können - wie die Mikrospiegel 12 - einzeln angesteuert werden, um entsprechende unterschiedliche Lichtverteilungen zu erzeugen. Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 ist eine Lichtquelleneinheit 1 ' vorgesehen, bei der im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 die Faserkoppler 5 eingangsseitig ausschließlich mit einer Mehrzahl von ersten Laserdioden 2 oder zweiten Laserdioden 3 oder dritten Laserdioden 4 verbunden sind Dem Faserkoppler 5 sind eingangsseitig somit entweder rotes Licht führende Lichtfasern 6 oder grünes Licht führende Lichtfaser 6" oder blaues Licht führende Lichtfaser 6"' zugeführt. Die Speisung der Faserkoppler 5 erfolgt somit nur in einem einzigen Spektralbereich. Ausgangsseitig der Faserkoppler 5 wird somit über die Ausgangslichtfaser 7 jeweils Licht gleicher Lichtfarbe zu dem Lichtabgabefeld 8 geführt, wie eingangsseitig von den entsprechenden Laserdioden 2, 3, 4 erhalten. Vorteilhaft kann durch diese Variante der Erfindung die Anzahl der Laserdioden 2, 3, 4 reduziert werden, um den gleichen Lichtstrom an dem Lichtabgabefeld 8 zu erzeugen. In Hauptabstrahlrichtung H vor dem Lichtabgabefeld 8 ist ein optischer Mischer, vorzugsweise ein Hexagonalstab 14, angeordnet, der stirnseitig die Summe der Querschnitte der Ausgangsfaserenden 7 erfasst und durch additive Farbmischung weißes Licht an seinem der Optikeinheit 1 1 zugewandten Ende 16 abstrahlt.

Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Lichtfasern 6, 7 können eine beliebige Länge aufweisen, so dass die Laserdioden 2, 3, 4 ortsfern von dem Lichtabgabefeld 8 angeordnet sein können. Insbesondere sind die Laserdioden 2, 3, 4 in einem Ort, gegebenenfalls außerhalb des Scheinwerfergehäuses, angeordnet, an dem eine optimale Kühlung derselben gewährleistet ist. Die Laserdioden 2, 3, 4 können in einer Matrix an einem beliebigen Ort im Fahrzeug platzsparend verbaut angeordnet sein. Bezugszeichenliste

1 ,1 ' Lichtquelleneinheit

2 1 . Laserdioden

3 2. Laserdioden

4 3. Laserdioden

5 Faserkoppler

6,6',6",6"' Lichtfaser

7,7' Lichtfaser

8 Lichtabgabefeld

9 Faserende

10 Kontur

1 1 Mikrospiegelfeld

12 Mikrospiegel

13 Lichtverteilung

14 optischer Mischer

15 Ende

16 Ende

H Hauptabstrahlrichtung

L Licht