Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge zum Ausleuchten eines Fahrbahnbereiches vor dem Fahrzeug mit einem durch eine transparente Ab- deckscheibe verschlossenem Gehäuse, in dem eine Lichtquelleneinheit zur Erzeu- gung eines Lichtbündels und in dem eine Optikeinheit zur Formung des Lichtbündels entsprechend einer außerhalb des Gehäuses zu erzeugenden vorgegebenen Licht verteilung angeordnet sind, wobei die Optikeinheit ein Divergenzkorrekturmittel für das Lichtbündel aufweist.

Bei Lichtquelleneinheiten mit als LEDs ausgebildeten Lichtquellen besteht das Prob- lem, dass die LED ^' s aufgrund ihrer lambert ^' sehen Abstrahlcharakteristik Licht in ei- nem relativ großen Raumwinkel abstrahlen. Primäroptikelemente sind notwendig, um das Licht zu sammeln und lichtabbildenden Elementen, beispielsweise einer Linsen- einrichtung, zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung zuzuführen. Als Pri- märoptikelement, das als Divergenzkorrekturmittel die Divergenz korrigiert bzw. einen präzisen Divergenzwinkel einstellt, ist beispielsweise aus der DE 103 19 274 A1 ein Lichtleiter bekannt, an dessen Lichtaustrittsseite das Lichtbündel unter einem Öff- nungswinkel von 9° abgestrahlt wird. Aus der US 5 816 681 A ist als Divergenzkorrek- turmittel eine Fresnelplatte vorgesehen, die in einem Abstand zu der Lichtquellenein- heit angeordnet ist. Aus der EP 2 467 635 B1 sind als Divergenzkorrekturmittel Linsen vorgesehen, die in einem Abstand zu den Lichtquellen angeordnet sind. Nachteilig an den bekannten Beleuchtungsvorrichtungen ist, dass die bekannten Maßnahmen zur Divergenzkorrektur relativ bauraumaufwendig sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise platzsparend und effektiv das divergente Abstrahlen eines Lichtbündels korrigiert bzw. eingestellt wird, so dass durch weitere nachgeordnete optische Mittel eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Divergenzkorrekturmittel auf einer der Lichtquelle abgewandten Seite eine Strukturoberfläche mit einer Mehrzahl von Strukturelementen im Mikro- und/oder Nano- und/oder Atomlängenbereich auf- weist, und dass das Strukturoberflächenmittel unmittelbar an oder in der Nähe einer lichtabstrahlenden Fläche der Lichtquelle angeordnet ist.

Nach der Erfindung ist das Divergenzkorrekturmittel als ein Divergenzkorrekturmittel ausgebildet, das eine Strukturoberfläche in einen Mikro- und/oder Nano- und/oder Atomlängenbereich aufweist. Die so gebildeten Strukturelemente des Divergenzkor- rekturmittels sind unmittelbar an einer Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle oder in der Nähe derselben angeordnet. Vorteilhaft ist das Divergenzkorrekturmittel lichtquellen- nah angeordnet, so dass es zusammen mit der Lichtquelle eine gemeinsame Bauein- heit bilden kann. Das Divergenzkorrekturmittel ist quasi Bestandteil der Lichtquellen- einheit. Vorteilhaft kann der Bauraum deutlich reduziert werden. Insbesondere kann die geringe Ausdehnung der Strukturelemente vorteilhaft genutzt werden bei Aus- leuchtung von kleinen Bereichen oder beim Einkoppeln in relativ schmale Lichtleiter. Durch Veränderung der Lichtrichtung direkt an der Lichtquelle kann das von der Licht quelle abgestrahlte Licht gezielt abgelenkt und entsprechend einem vorgegebenen Divergenzwinkel präzise eingestellt werden. Vorteilhaft kann insbesondere das Streu- licht verringert werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Dicke des Divergenz- korrekturmittels kleiner als 2 mm und/oder entspricht einer Dicke eines Substrats des Divergenzkorrekturmittels. Die Dicke des Divergenzkorrekturmittels wird im Wesentli- chen durch das Substrat bestimmt, das die Strukturelemente aufweist. Vorteilhaft kann somit der Bauraum in Hauptabstrahlrichtung kleingehalten werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Divergenzkorrekturmittel eine Querausdehnung zu der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle auf, die gleich oder maximal dem 1 ,5fachen einer Breite der lichtabstrahlenden Fläche der Lichtquelle entspricht. Vorteilhaft kann das Divergenzkorrekturmittel aufgrund der Nähe der zu der lichtabstrahlenden Fläche der Lichtquelle im Wesentlichen der Querausdehnung der lichtabstrahlenden Fläche der Lichtquelle entsprechen, so dass der Bauraum in der Breite nicht erhöht wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Strukturelemente maximal eine Höhe bezogen auf eine Grundfläche derselben im Mikro-, und/oder Nano-, und/oder Atomlängenbereich auf. Die Strukturelemente weisen somit sowohl in Hauptabstrahl- richtung als auch in Richtung senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung relativ kleine Ab- stände auf.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Divergenzkorrekturmittel in einem Ab- stand von maximal 2 mm zu der lichtabstrahlenden Fläche der Lichtquelle angeordnet. Die Dimensionierung der Strukturelemente ist auf den Abstand derselben zu der licht- abstrahlenden Fläche der Lichtquelle angepasst ausgebildet.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Strukturoberfläche des Diver- genzkorrekturmittels die lichtabstrahlende Fläche der Lichtquelle. Sie ist somit integra- ler Bestandteil der Lichtquelle, was ein Höchstmaß an Effektivität bezüglich der Ein- stellung eines fest vorgegebenen Divergenzwinkels bewirkt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Strukturoberfläche zu- sammen mit dem Substrat beabstandet zu der lichtabstrahlenden Fläche der Licht quelle angeordnet, wobei durch Festlegung des Abstandes der Divergenzwinkel ein- stellbar ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strukturelemente über ein Gehäuse des Divergenzkorrekturmittels mit einem Gehäuse der Lichtquelle fest verbunden. Vorzugsweise ist das Substrat des Divergenzkorrekturmittels mit dem Gehäuse der Lichtquelle verbunden. Vorteilhaft kann durch Präzisionsbefestigungsmittel eine ein- deutige Relativlage der Strukturelemente zu der lichtabstrahlenden Fläche der Licht- quelle geschaffen werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Substrat des Divergenzkorrek- turmittels aus einem Lichtquellenlicht konvertierenden Material, also aus einem Mate- rial, mittels dessen das Licht der Lichtquelle konvertiert wird in weißes Licht. Wenn beispielsweise ein Halbleiterkristall der Lichtquelle blaues Licht abstrahlt, kann das Substrat aus einem Phosphormaterial bestehen, welches das blaue Licht in weißes Licht konvertiert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Divergenzkorrekturmittel auf einer der Lichtquelle zugewandten Seite eine Oberflächenstrukturierung zur zusätzlichen Formung des Lichtbündels auf. Vorteilhaft kann hierdurch die Lichtformung weiter op- timiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Lichtquelleneinheit mit einem Diver- genzkorrekturmittel nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Lichtquelleneinheit mit einem Diver- genzkorrekturmittel nach einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Lichtquelleneinheit mit einem Diver- genzkorrekturmittel nach einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Lichtquelleneinheit mit einem Diver- genzkorrekturmittel nach einer vierten Ausführungsform und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Lichtquelleneinheit mit einem Diver- genzkorrekturmittel nach einer fünften Ausführungsform. Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge wird vorzugsweise als Scheinwerfer zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilung, beispielsweise Ab- blendlicht-, Stadtlicht-, Autobahnlichtverteilung oder dergleichen eingesetzt. Die Be- leuchtungsvorrichtung weist hierzu eine Lichtquelleneinheit 1 mit einer oder mehreren halbleiterbasierten Lichtquellen 2 sowie eine Optikeinheit zur Formung des Lichtbün- dels entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung auf. Die Lichtquelleneinheit 1 und die Optikeinheit sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, das durch ei- ne transparente Abdeckscheibe verschlossen ist. Die Optikeinheit kann zur Lichtfor- mung bzw. Lichtverteilung einen Lichtleiter und/oder eine Linseneinrichtung und/oder eine Flüssigkristalleinrichtung und/oder eine Mikrolinseneinrichtung und/oder eine Ein- richtung mit einem oder einer Mehrzahl an Mikrospiegeln aufweisen, die jeweils licht- stromabwärts bzw. in Hauptabstrahlrichtung H vor der Lichtquelleneinheit 1 angeord- net ist. Ferner umfasst die Optikeinheit ein im Folgenden beschriebenes Divergenz- korrekturmittel 3. Das Divergenzkorrekturmittel 3 ist Bestandteil oder bildet eine Pri- märoptik, mittels derer eine Lichtvorformung erfolgt. Die Lichtvorformung dient insbe- sondere dazu, eine der Primäroptik nachgelagerte Sekundäroptik der Optikeinheit op- timal auszuleuchten. Die Sekundäroptik ist derart ausgestaltet, dass die vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird. Das Divergenzkorrekturmittel 3 dient zur Vorformung und/oder Divergenzwinkelkorrektur und kann beispielsweise auch im Innenraum von Fahrzeugen, in Signalleuchten, Heckleuchten oder sonstigen Leuchten eingesetzt werden.

Die Lichtquelle 2 weist nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 1 eine phosphor-konvertierende Leuchtdiode 4 auf, bei der das von der Leuchtdiode 4 emittierte Licht L1 , üblicherweise blaues Licht, auf einen nachgelagerten Leuchtstoff s, üblicherweise ein in gelbes Licht konvertierender Leuchtstoff, fällt und teilweise in gel bes Konversionslicht umgewandelt wird. Dieses gelbe Konversionslicht ergibt zusam- men mit dem nichtkon vertierten Blauanteil weißes Licht, das als ein Lichtbündel L2 in Richtung der nicht dargestellten nachgeordneten Optikelemente der Optikeinheit ab- gestrahlt wird. Die Leuchtdiode 4 strahlt Licht L1 entsprechend einer lambert ^' sehen Abstrahlcharakteristik ab. Die Lichtquelle 2 weist somit die Leuchtdiode 4 und den Leuchtstoff s auf. Die Leuchtdiode 5 kann alternativ auch ein anderes lichtabstrahlen- des Halbleiterelement sein.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Leuchtdiode 4 auch als eine direkt emittierende Leuchtdiode ausgebildet sein, die weißes Licht abstrahlt.

Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, ist die Leuchtdiode (Halbleiterkristall) 4 und der Leuchtstoff s in einem Gehäuse 6 der Lichtquelle 2 eingefasst. Eine in Hauptabstrahl- richtung H der Lichtquelle 2 vordere Oberfläche 7 des Leuchtstoffs 5 ist als eine Struk- turoberfläche 8 des Divergenzkorrekturmittels 3 ausgebildet. Das Divergenzkorrek- turmittel 3 ist hierbei Bestandteil der Lichtquelle 2.

Die Strukturoberfläche 8 weist eine solche Strukturdimensionierung auf, dass das Lichtbündel L1 unter einem vorgegebenen Divergenzwinkel g (Öffnungswinkel) abge- strahlt wird. Die Abstrahlung des Lichtbündels L2 erfolgt vorzugsweise rotationssym- metrisch zu einer Achse A der Lichtquelle 2.

Die Strukturoberfläche 8 weist eine Mehrzahl von in einer senkrecht zur Achse A ver- laufenden Ebene angeordnete Strukturelemente 9 auf, so dass eine Strukturierung im Mikrometer- und/oder Nanometer- und/oder Atomarlängenbereich besteht. Dies be- deutet, dass der Abstand benachbarter Strukturelemente 9 in dem genannten Mikro- bzw. Nano- bzw. Atomarlängenbereich ist. In den Figuren sind die Strukturelemente 9 zur besseren Erkennbarkeit nicht maßstabsgerecht dargestellt.

Die Dimension der Strukturoberfläche 8 entspricht einer lichtabstrahlenden Fläche 10 der Lichtquelle 2. Die Querausdehnung der Strukturoberfläche 8 bzw. des Divergenz- korrekturmittels 3 entspricht somit einer Breite B der lichtabstrahlenden Fläche 10 der Lichtquelle 2. Bezüglich einer Grundfläche G der Strukturoberfläche 8 weisen die Strukturelemente 9 jeweils eine Höhe h im Millimeter- und/oder Mikrometerbereich auf, s. beispielhaft Figur 2.

Nach einer zweiten Ausführungsform gemäß Figur 2 ist ein Divergenzkorrekturmittel 3‘ vorgesehen, das ein Substrat 11 aus einem transparenten Material aufweist, an dem auf einer der Lichtquelle 2 abgewandten Vorderseite die Strukturoberfläche 8 mit den Strukturelementen 9 angeordnet ist. Eine vorzugsweise ebene Rückseite 12 des Sub- strats 11 liegt unmittelbar an einer ebenen Vorderseite des Leuchtstoffs 5 der Licht- quelle 2 an. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 schließt das Di- vergenzkorrekturmittel 3‘ nicht bündig zu einer Vorderseite des Gehäuses 6 ab, son- dern steht aus dem Gehäuse 6 der Lichtquelle 2 erhaben vor. Das Divergenzkorrek- turmittel 3‘ schließt sich somit unmittelbar an die Lichtquelle 2 an. Es weist eine Dicke d auf, die in einem Bereich zwischen 1 mm und 5 mm liegt. Die Dicke d entspricht somit im Wesentlichen der Dicke des Substrats 11.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 ist ein Divergenz- korrekturmittel 3“ vorgesehen, das im Vergleich zur Ausführungsform gemäß Figur 2 zusätzlich ein Gehäuse 13 aufweist, das über nicht dargestellte Befestigungsmittel mit dem Gehäuse 6 der Lichtquelle 2 fest verbunden ist. Dabei dient das Gehäuse 13 als eine Art Haltervorrichtung für das Divergenzkorrekturmittel 3“. Die Verbindung der bei- den Gehäuse 6, 13 kann beispielsweise über Präzisionsbefestigungsmittel erfolgen, so dass eine definierte Relativlage zwischen dem Divergenzkorrekturmittel 3“ und der Lichtquelle 2 gegeben ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel schließt sich an dem Gehäuse 13 innenseitig das Substrat 11 des Divergenzkorrekturmittels 3 an, an dem vorderseitig die Strukturoberfläche 8 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel ist die Strukturoberfläche 8 erhaben zu dem Gehäuse 13 angeordnet. Das Di- vergenzkorrekturmittel 3“ bzw. das Substrat 11 ist in einem Abstand a zu der lichtab- strahlenden Fläche 10 der Lichtquelle 2 angeordnet. Der Abstand a beträgt maximal 2 mm. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 4 ist ein Divergenz- korrekturmittel 3‘“ vorgesehen, das sich von dem Divergenzkorrekturmittel 3“ gemäß Figur 3 dadurch unterscheidet, dass das Substrat 1 1 nicht aus einem glasklaren Sub- stratmaterial, sondern aus einem lichtkonvertierenden Material 5, vorzugsweise Phos- phormaterial, besteht, so dass die Lichtquelle 2 selbst kein lichtkonvertierendes Mate- rial aufweisen muss.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 5 ist ein Divergenz- korrekturmittel 3 ^IV vorgesehen, das im Vergleich zu dem Divergenzkorrekturmittel 3‘“ zusätzlich auf einer der Lichtquelle 2 zugewandten Seite (Rückseite) eine Oberflä- chenstrukturierung 14 aufweist zur zusätzlichen Formung des von der Leuchtdiode 4 abgestrahlten Lichtbündels L1 . Die Oberflächenstrukturierung 14 weist eine andere Dimension auf als die vorderseitige Strukturoberfläche 8. Die Strukturoberfläche 8 dient ausschließlich zum Ausgleich von Dispersionseffekten.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann as Substrat 1 1 des Divergenzkorrekturmittels 3 ^IV nach Figur 5 auch aus einem glasklaren Material, also ohne lichtkonvertierende Wirkung, ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1 Lichtquelleneinheit

2 Lichtquellen

3-3 ^lv Divergenzkorrekturmittel

4 Leuchtdiode

5 Leuchtstoff

6 Gehäuse

7 Oberfläche

8 Strukturoberfläche

9 Strukturelemente

10 lichtabstrahlende Fläche

11 Substrat

12 Rückseite

13 Gehäuse

14 Oberflächenstrukturierung

G Grundfläche

L1 ,L2 Lichtanteil

H Hauptabstrahlrichtung

A Achse

g Divergenzwinkel

H Höhe

a Abstand

B Breite

d Dicke