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Title:
LIGHTING DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/154587
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a lighting device for a motor vehicle, comprising a laser light source (2) for producing laser light and a converting unit (4) having a reflective converting layer (5), at which laser light originating from the laser light source (2) is directed, during operation of the lighting device (1), in such a way that a white light source (Q) is produced at the converting layer (5). Furthermore, a reflector (6) is provided, which comprises an elliptical reflection surface (7), which corresponds to a portion of an ellipsoid (E) containing a vertex (SP) of the ellipsoid (E). The reflector (6) is shaped and arranged in such a way that a first focal point (f1) of the ellipsoid (E) lies within the white light source (Q) and the white light source (Q) is optically imaged in the form of a real intermediate image (Q'), which comprises a second focal point (f2) of the ellipsoid (E), by means of the reflector (6). The lighting device (1) also contains a secondary optical unit (9), by means of which a light distribution in the environment of the motor vehicle is produced from the real intermediate image (Q'). Furthermore, an aperture (8) for limiting the light distribution in the environment of the motor vehicle is arranged at the location of the real intermediate image (Q').

Inventors:
ERDL, Helmut (Nußdorferstr. 9a, Flintsbach, 83126, DE)
HANAFI, Abdelmalek (Fürstenriederstraße 63, München, 80686, DE)
Application Number:
EP2019/050732
Publication Date:
August 15, 2019
Filing Date:
January 14, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
F21S41/24; F21S41/16; F21S41/25; F21S41/32; F21S41/33; F21S41/365; F21S41/40; F21S41/43
Foreign References:
DE102014226668A12016-06-23
EP2461092A22012-06-06
JP2004241142A2004-08-26
DE60308989T22007-06-14
US20050105301A12005-05-19
DE102014208504A12015-11-12
JP2008276958A2008-11-13
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend:

- eine Laserlichtquelle (2) zur Erzeugung von Laserlicht;

- eine Konvertierungseinheit (4) umfassend eine reflektierende Konvertierungs- schicht (5), auf welche im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung (1 ) von der La- serlichtquelle (2) stammendes Laserlicht derart gerichtet wird, dass eine Weiß- lichtquelle (Q) auf der Konvertierungsschicht (5) erzeugt wird;

- einen Reflektor (6), der eine elliptische Reflexionsfläche (7) umfasst, welche ei- nem Teilbereich eines Ellipsoids (E) entspricht, der einen Scheitelpunkt (SP) des Ellipsoids (E) enthält, wobei der Reflektor (6) derart geformt und angeord- net ist, dass innerhalb der Weißlichtquelle (Q) ein erster Brennpunkt (f1 ) des El- lipsoids (E) liegt und mittels des Reflektors (6) die Weißlichtquelle (Q) in der Form eines reellen Zwischenbilds (Q') optisch abgebildet wird, das einen zwei- ten Brennpunkt (f2) des Ellipsoids (E) umfasst;

- eine Sekundäroptik (9), durch welche aus dem reellen Zwischenbild (Q') eine Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, wobei am Ort des reellen Zwischenbilds (Q') eine Blende (8) zur Begrenzung der Lichtvertei- lung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis eines ersten Abstands (s'), der den Abstand einer Zielebene (E2) zum Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) des Reflektors (6) reprä- sentiert, zu einem zweiten Abstand (s), der den Abstand einer Quellebene (E1 ) zum Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) des Reflektors (6) re- präsentiert, in einem Wertebereich zwischen 0,8 und 1 ,2 liegt, wobei der erste Brennpunkt (f1 ) in der Quellebene (E1 ) angeordnet ist und sich die Quellebene (E1 ) senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsflä- che (7) verlaufenden Halbachse (b) des Ellipsoids erstreckt und wobei der zweite Brennpunkt (f2) in der Zielebene (E2) angeordnet ist und sich die Zielebene (E2) senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) verlaufenden Halbachse (b) des Ellipsoids (E) erstreckt.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des ersten Abstands (s') zum zweiten Abstand (s) im Wesentlichen bei Eins liegt.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Paar aus Halbachse (b) des Ellipsoids (E), die durch den Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) verläuft, und Halbachse (a) des Ellipsoids, welche durch den ersten und zweiten Brennpunkt (f 1 , f2) verläuft, die durch den Scheitel- punkt (SP) verlaufende Halbachse (b) die kleine Halbachse ist.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1 ) einen Frontscheinwerfer für ein Kraftfahrzeug umfasst, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1 ) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, als Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu- mindest einen Teil einer Abblendlichtverteilung und/oder Fernlichtverteilung zu er- zeugen.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elliptische Reflexionsfläche (7) des Reflektors (6) einen Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugsweise von 95% oder mehr auf- weist.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1 ) einen optischen Lichtleiter (3) umfasst, über den von der Laserlichtquelle (2) stammendes Laserlicht zu der re- flektierenden Konvertierungsschicht (5) geleitet wird.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Sekundäroptik (9) einen oder mehrere weitere Reflektoren und/oder eine oder mehrere Linsen umfasst.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumin- dest ein weiterer Reflektor eine Reflexionsfläche (7) mit einem Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugsweise von 95% oder mehr aufweist und/oder dass zu- mindest eine Linse eine Antireflexionsbeschichtung aufweist.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zumindest zwei Elemente ausgewählt aus dem Reflektor (6), der Blende (8) und zumindest einem Teil der Sekundäroptik (9) ein integrales Bau- teil bilden.

11. Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein ent- sprechendes Kraftfahrzeug.

Um in Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtungen, wie z.B. Scheinwerfern, Weißlicht zu ge- nerieren, ist die Verwendung von Konvertierungsschichten bekannt. Diese Schichten kon- vertieren monochromatisches Licht in Weißlicht. Mit einer geeigneten Optik kann dieses Weißlicht in eine Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs gewandelt werden, wie z.B. in eine Abblendlicht- oder Fernlichtverteilung.

Oftmals ist es wünschenswert, die Lichtverteilung, welche durch eine Kraftfahrzeug-Be- leuchtungsvorrichtung generiert wird, geeignet abzuschatten, um z.B. in einer Abblend- lichtverteilung eine Hell-Dunkel-Grenze zu generieren. Herkömmlicherweise werden dabei Blenden auf bzw. benachbart zu der Konvertierungsschicht positioniert, um die Abstrah- lung des dort erzeugten Weißlichts zu begrenzen. Dies erfordert zum einen eine Anpas- sung des Konvertierungsmoduls, das die Konvertierungsschicht enthält, und zum anderen werden monochromatische Reflexionen des auf die Konvertierungsschicht fallenden Lichts durch Kantenstreuung an der Blende hervorgerufen, was sich wiederum negativ auf die generierte Lichtverteilung auswirkt (Augensicherheit).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit der einfach und effizient eine abgegrenzte Lichtverteilung generiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug, wie z.B. einen PKW und ggf. auch einen LKW, vorgesehen. Vorzugsweise ist die Beleuchtungsvorrich- tung eine Außenleuchte am Kraftfahrzeug. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung einen Frontscheinwerfer oder sie ist ein Fronscheinwerfer, mit dem insbesondere zumindest ein Teil einer Abblendlichtverteilung und/oder Fernlicht- verteilung erzeugt wird. Nichtsdestotrotz kann die Beleuchtungsvorrichtung ggf. auch eine andere Leuchte am Kraftfahrzeug darstellen, wie z.B. eine Heckleuchte.

Sofern im Folgenden und insbesondere in den Patentansprüchen Wechselwirkungen zwi- schen der Beleuchtungsvorrichtung und dem Kraftfahrzeug bzw. Komponenten des Kraft- fahrzeugs beschrieben werden, so ist dies immer dahingehend zu verstehen, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahr- zeug auftritt. Die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung, die eine entsprechende Wechselwirkung mit dem Kraftfahrzeug bzw. Bauteilen des Kraftfahrzeugs haben, sind somit derart ausgestaltet, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Be- leuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug hervorgerufen wird.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Laserlichtquelle zur Erzeu- gung von vorzugsweise monochromatischem Laserlicht. Je nach Ausgestaltung kann die Laserlichtquelle dabei eine und ggf. auch mehrere Laserdioden umfassen. Vorzugsweise liegt die Leistung der Laserlichtquelle zischen 3 Watt und 10 Watt. Die Beleuchtungsvor- richtung beinhaltet ferner eine Konvertierungseinheit bzw. ein Konvertierungsmodul, das eine reflektierende Konvertierungsschicht umfasst. Im Betrieb der Beleuchtungsvorrich- tung wird auf diese Konvertierungsschicht von der Laserlichtquelle stammendes Licht der- art gerichtet, dass eine Weißlichtquelle, welche vorzugsweise eine Punktlichtquelle ist, auf der Konvertierungsschicht erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner einen Reflektor, der eine elliptische Reflexionsfläche umfasst, welche einem Teilbereich eines Ellipsoids entspricht, der einen und vorzugsweise ausschließlich einen Scheitelpunkt des Ellipsoids enthält. Der Reflektor ist derart geformt und angeordnet, dass innerhalb der Weißlichtquelle ein erster Brennpunkt des Ellipsoids liegt und mittels des Reflektors die Weißlichtquelle in der Form eines reellen Zwischenbilds optisch abgebildet wird, wobei das reelle Zwischenbild einen zweiten, zum ersten Brennpunkt unterschiedlichen Brennpunkt des Ellipsoids umfasst.

Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner eine Sekundäroptik, durch welche aus dem reellen Zwischenbild eine Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Hier und im Folgenden ist allgemein unter einem Reflektor ein Bauteil mit einer Reflexi- onsfläche zu verstehen, die mehr als 50% der einfallenden Strahlung reflektiert und somit einen Reflexionsgrad von mehr als 50% aufweist. Insbesondere liegt der Reflexionsgrad bei 70% oder mehr bzw. bei 80% oder mehr. In einer besonders bevorzugten Ausfüh- rungsform ist die elliptische Reflexionsfläche des oben beschriebenen Reflektors noch hö- her reflektierend und weist einen Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugsweise von 95% oder mehr auf. Hierdurch werden die Lichtstromverluste gering gehalten. Dar- über hinaus muss die Reflexionsfläche eines Reflektors nicht zwangsläufig eine durchge- hende Fläche sein, sondern der Reflektor kann ggf. auch facettiert sein und aus mehreren Teilreflexionsflächen bestehen.

In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist am Ort des reellen Zwischenbilds eine Blende zur Begrenzung der Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs an- geordnet. Auf diese Weise kann die Kontur der Lichtverteilung einfach begrenzt werden, ohne dass unerwünschte monochromatische Reflexionen erzeugt werden, die bei der An- ordnung einer Blende an der Konvertierungsschicht auftreten. Darüber hinaus kann durch die Verwendung eines elliptischen Reflektors eine optische Abbildung mit hoher Qualität und geringen Lichtstromverlusten gewährleistet werden. Ferner ermöglicht die Verwen- dung einer Laserlichtquelle die Erzeugung einer Lichtverteilung mit hoher Leuchtdichte.

Die reflektierende Konvertierungsschicht gewährleistet darüber hinaus eine effiziente Küh- lung der Weißlichtquelle, da Wärme über die Rückseite der Konvertierungsschicht abge- führt werden kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungs- Vorrichtung liegt das Verhältnis eines ersten Abstands, der den Abstand einer Zielebene zum Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche des Reflektors repräsentiert, zu einem zweiten Abstand, der den Abstand einer Quellebene zum Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche des Reflektors repräsentiert, in einem Wertbereich zwischen 0,8 und 1 ,2. Dabei ist der erste Brennpunkt in der Quellebene angeordnet und die Quellebene er- streckt sich senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche verlaufenden Halbachse des Ellipsoids. Ferner ist der zweite Brennpunkt in der Zielebene angeordnet und die Zielebene erstreckt sich senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche verlaufenden Halbachse des Ellipsoids. Gemäß dieser Aus- führungsform liegt der Abbildungsmaßstab der durch den Reflektor bewirkten optischen Abbildung in dem genannten Wertebereich des Abstandsverhältnisses. Mittels eines der- artigen Abbildungsmaßstabs kann eine Anordnung des Reflektors in der Beleuchtungs- Vorrichtung erreicht werden, welche zu einer geringen Bautiefe der Beleuchtungsvorrich- tung führt und eine hohe Lichtausbeute erlaubt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis des ersten Ab- stands zum zweiten Abstand im Wesentlichen bei Eins. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass in dem Paar aus Halbachse des Ellipsoids, die durch den Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche verläuft, und Halbachse des Ellipsoids, welche durch den ersten und zweiten Brennpunkt verläuft, die durch den Scheitelpunkt verlaufende Halb- achse die kleine Halbachse ist. Durch diese symmetrische Auslegung in Richtung der klei- nen Halbachse wird trotz endlichem Abstand zwischen dem ersten und zweiten Brenn- punkt ein Abbildungsmaßstab von Eins erreicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Beleuch- tungsvorrichtung einen optischen Lichtleiter, über den von der Laserlichtquelle stammen- des Laserlicht zu der reflektierenden Konvertierungsschicht geleitet wird. Hierdurch wird eine flexible Positionierung der Laserlichtquelle in der Beleuchtungsvorrichtung ermög- licht.

Die Sekundäroptik kann in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung unterschied- lich ausgestaltet sein. In einer Variante umfasst die Sekundäroptik einen oder mehrere weitere Reflektoren zusätzlich zu dem in der Beleuchtungsvorrichtung enthaltenen ellipti- schen Reflektor. Alternativ oder zusätzlich kann die Sekundäroptik auch eine oder meh- rere Linsen umfassen.

In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform weist zumin- dest ein weiterer Reflektor und vorzugsweise alle weiteren Reflektoren der Sekundäroptik jeweils eine Reflexionsfläche mit einem Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugs- weise von 95% oder mehr auf. Vorzugsweise weist ferner zumindest eine Linse und ins- besondere alle Linsen der Sekundäroptik eine Antireflexionsbeschichtung auf. Auf diese Weise werden die Lichtstromverluste gering gehalten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden zumindest zwei und insbesondere alle Elemente ausgewählt aus dem Reflektor, der Blende und zumindest einem Teil der Sekundäroptik ein integrales Bauteil. Der zumindest eine Teil der Sekundäroptik kann ggf. auch die gesamte Sekundäroptik darstellen. Vorzugsweise umfasst der zumindest eine Teil der Sekundäroptik den oder die oben beschriebenen weiteren Reflektoren bzw. die oben beschriebene Linse oder Linsen.

Durch die soeben beschriebene Ausbildung eines integralen Bauteils wird bereits bei der Fertigung der Beleuchtungsvorrichtung die exakte Anordnung der darin integrierten opti schen Einheiten zueinander gewährleistet. Hierdurch wird der Justageaufwand für die Be- leuchtungsvorrichtung sehr gering gehalten und eine hohe Robustheit des Systems ga- rantiert.

Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraft- fahrzeug, welches eine oder mehrere erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen bzw. bevorzugte Varianten dieser Beleuchtungsvorrichtungen umfasst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Fig. 1 detailliert beschrieben. Diese Figur zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Beleuchtungsvorrichtung in der Form eines Frontscheinwerfers erläutert. Dieser Frontscheinwerfer ist in Fig. 1 lediglich schematisch wiedergegeben und mit Bezugszeichen 1 bezeichnet. Aus Übersichtlichkeitsgründen wur- den das Gehäuse des Frontscheinwerfers sowie dessen transparente Abdeckscheibe, über welche das Scheinwerferlicht aus dem Gehäuse austritt, weggelassen.

Der Frontscheinwerfer 1 umfasst eine Laserlichtquelle 2, die monochromatisches Laser- licht, wie z.B. blaues Laserlicht, generiert. Hierzu umfasst die Laserlichtquelle eine und ggf. auch mehrere Laserdioden. Über einen optischen Lichtleiter 3 aus einer oder mehre- ren optischen Fasern wird dieses Laserlicht hin zu einer Konvertierungseinheit bzw. ei- nem Konvertierungsmodul 4 geleitet. Durch die Anbindung der Laserlichtquelle 2 über den Lichtleiter 3 kann die Laserlichtquelle ggf. entfernt von dem restlichen Scheinwerfer ange- ordnet werden. Das in dem Lichtleiter 3 geführte Laserlicht tritt über das entfernt von der Laserlichtquelle 2 angeordnete Ende des Lichtleiters aus und fällt auf ein Konvertierungselement bzw. eine Konvertierungsschicht 5, die Bestandteil des Konvertierungsmoduls 4 ist. Die Konvertierungsschicht besteht aus an sich bekanntem Konvertierungsmaterial. Beispiels- weise wird bei einer blauen/violetten Laserlichtquelle mit einer Emissionswellenlänge von 450 nm/405 nm eine Phosphorkonvertierungsschicht aus Nitrid-Phosphor oder Oxidnitrid- Phosphor oder Cerium-dotiertem YAG-Phosphor verwendet. Die Konvertierungsschicht wandelt das darauf fallende Laserlicht in Weißlicht. Die Konvertierungsschicht ist dabei reflektierend, d.h. das konvertierte Weißlicht verlässt die Konvertierungsschicht von der gleichen Seite, von der das Laserlicht auf die Konvertierungsschicht trifft. Die Verwendung einer reflektierenden Konvertierungsschicht ermöglicht eine effiziente Kühlung dieser Schicht, da von der gesamten Rückseite der Konvertierungsschicht Wärme abgeführt werden kann.

Mittels der Konvertierungsschicht 5 wird in der Ausführungsform der Fig. 1 eine im We- sentlichen punktförmige Weißlichtquelle geschaffen, die durch einen schwarzen Kreis an- gedeutet ist und mit dem Bezugszeichen Q bezeichnet ist. Die punktförmige Weißlicht- quelle liegt dabei in einem Brennpunkt f1 des weiter unten beschriebenen elliptischen Re- flektors 6. Das Licht der Weißlichtquelle tritt über ein Lichtaustrittsfenster (nicht gezeigt) aus der Konvertierungseinheit 4 aus. Der Strahlengang der Weißlichtquelle ist schema- tisch durch mehrere durchgezogene Linien L angedeutet, die teilweise als Pfeile wieder- gegeben sind. Die Linien stellen den Verlauf von Lichtstrahlen der Weißlichtquelle Q dar.

Das Licht der Weißlichtquelle Q fällt in der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 1 auf einen Reflektor 6, der im Schnitt wiedergegeben ist und einen Teilbereich eines (imaginären) El- lipsoids E bildet. Für einen typischen Abstand von 3 bis 5 mm zwischen Konvertierungs- schicht 4 und Lichtaustrittsfenster hat der Reflektor 6 typischerweise einen Durchmesser zwischen 20 mm und 40 mm. Der Ellipsoid ist in Fig. 1 ebenfalls im Schnitt gezeigt und durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Der Reflektor 6 weist auf der Innenseite eine Re- flexionsfläche 7 mit einer hochreflektierenden Beschichtung auf, um hierdurch Leistungs- verluste in der Beleuchtungsvorrichtung gering zu halten. Auf der Reflexionsfläche 7 be- findet sich ein einzelner Scheitelpunkt SP des Ellipsoids E. Die Form und Anordnung des Reflektors 6 bzw. des Ellipsoids E ist derart gewählt, dass die Weißlichtquelle Q in einem ersten Brennpunkt f1 der drei Brennpunkte des Ellipsoids E liegt, so dass durch den Reflektor 6 eine optische Abbildung der Weißlichtquelle Q in der Form eines reellen Zwischenbilds Q' am Ort eines zweiten Brennpunkts f2 des Ellip- soids E erzeugt wird. Das reelle Zwischenbild ist in Fig. 1 analog zur Weißlichtquelle durch einen schwarzen Kreis angedeutet. Die durch die beiden Brennpunkte f1 und f2 verlaufende Achse a stellt eine Halbachse des Ellipsoids E dar. Ebenso stellt die senk- recht durch den Scheitelpunkt SP verlaufende Achse b eine Halbachse des Ellipsoids E dar. Dabei ist die Achse a die große Halbachse und die Achse b die kleine Halbachse.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 liegt die Weißlichtquelle Q in einer Quellebene E1 , die senkrecht zu der kleinen Halbachse b verläuft und durch eine gestrichelte Linie angedeu- tet ist. Analog liegt das Zwischenbild Q' in einer Zielebene E2, die senkrecht zu der klei- nen Halbachse b verläuft und durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. In der Aus- führungsform der Fig. 1 fallen Quellebene E1 und Zielebene E2 zusammen. Dies bedeu- tet, dass der Abstand s der Quellebene E1 zum Scheitelpunkt SP genau so groß ist wie der Abstand s' der Zielebene E2 zum Scheitelpunkt SP. Die Abstände s und s' stellen die Schnittweiten der optischen Abbildung des Reflektors 6 dar. Durch deren Verhältnis wird der Abbildungsmaßstab ß der optischen Abbildung festgelegt, d.h. es gilt ß = s'/s. Die opti sche Abbildung des Reflektors 6 hat somit einen Abbildungsmaßstab von Eins. Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung und Anordnung des Reflektors 6, bei der sich die kleine Halbachse b durch die Reflexionsfläche 7 erstreckt, kann eine sehr geringe Bau- tiefe der Beleuchtungsvorrichtung 1 erreicht werden, da die beiden Brennpunkte f1 und f2 nahe zueinander positioniert werden können.

Wie bereits erwähnt, wird durch den Reflektor 6 ein reelles Zwischenbild Q' am zweiten Brennpunkt f2 erzeugt. Aus diesem Zwischenbild wird mittels einer Sekundäroptik in der Form eines weiteren gekrümmten Reflektors 9 mit Reflexionsfläche 10 eine Lichtvertei- lung erzeugt, die auf die Straße 1 1 vor dem Kraftfahrzeug geworfen wird. Je nach Ausge- staltung kann als Lichtverteilung eine Abblendlicht- und/oder eine Fernlichtverteilung ge- neriert werden. Aufgrund der Verwendung von Laserlicht wird dabei eine Lichtverteilung mit sehr hoher Leuchtdichte erreicht. Ein erfindungswesentlicher Aspekt der Ausführungsform der Fig. 1 besteht darin, dass in der Umgebung von Q‘ eine Blende 8 positioniert ist, welche das Zwischenbild Q' begrenzt und hierdurch eine Abschattung bewirkt, was sich wiederum in einem dunklen Bereich in der Lichtverteilung äußert, wie durch die vertikale Linie 8' angedeutet ist. Mit der Blende kann somit eine geeignete Begrenzung der auf die Straße geworfenen Lichtverteilung er- reicht werden. Zum Beispiel kann bei der Generierung einer Abblendlichtverteilung mittels einer entsprechenden Blendenform eine geeignete Hell-Dunkel-Grenze erzeugt werden, um hierdurch die Blendung von entgegenkommenden Verkehrsteilnehmern zu vermeiden. Ebenso kann im Falle, dass der Scheinwerfer ein blendfreies Fernlicht über eine variable Scheinwerferverstellung generiert, ein blendfreier Bereich des Fernlichts über die Blende 8 realisiert werden.

Durch die Verwendung der Blende 8 in der Umgebung des Zwischenbilds Q' wird eine Ab- schattung sehr einfach und flexibel bewirkt, ohne dass Veränderungen an dem Konvertie- rungsmodul 4 vorgenommen werden müssen. Ferner werden unerwünschte monochro- matische Reflexionen durch Streuung von Laserlicht an Blendenkanten vermieden.

In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform bilden zumin- dest zwei Elemente ausgewählt aus dem Reflektor 6, der Blende 8 und dem Reflektor 9 ein monolithisches Bauteil, was z.B. durch die integrale Ausbildung dieser Elemente durch Spritzguss erreicht werden kann. Auf diese Weise wird eine exakte relative Positionierung von optischen Elementen gewährleistet, ohne dass diese aufwändig zueinander justiert werden müssen. Vorzugsweise ist integral mit den genannten Elementen auch eine Auf- nahme geformt, in welche das Konvertierungsmodul 4 positioniert wird, wodurch der Jus- tageaufwand weiter vermindert wird.

Die Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 1 generiert mit dem Reflektor 6 eine optische Abbil dung, deren Abbildungsmaßstab den Wert 1 aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Anordnung beschränkt, bei der der Abbildungsmaßstab bei Eins liegt. Vielmehr kön- nen in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung auch Reflektoren mit anderen Abbildungsmaßstäben zum Einsatz kommen. Für eine geringe Bautiefe der erfindungsge- mäßen Beleuchtungsvorrichtung sollte der Abbildungsmaßstab vorzugsweise zwischen 0,8 und 1 ,2 liegen. Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird eine Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung mit geringer Bautiefe geschaffen. Durch die Verwendung eines Reflektors mit hoher Brechkraft werden dabei kurze Brennweiten sowie geringe Selbstabschattung und eine nahezu aberrationsfreie Abbildung trotz kleiner Bauräume gewährleistet. Durch die Anord- nung der Blende in der Ebene des Zwischenbilds können monochromatische Beugungs- effekte vermieden werden, die bei der Positionierung der Blende an der Konvertierungs- schicht aufgrund von Lichtstreuungen an der Blendenkante auftreten. Durch die Verwen- dung einer Laserlichtquelle wird ferner die Generierung von Lichtströmen mit hoher Leuchtdichte gewährleistet. Optional kann durch einen monolithischen Aufbau, bei dem mehrere Elemente der Beleuchtungsvorrichtung ein integrales Bauteil bilden, der Justage- aufwand minimiert bzw. das Problem einer erhöhten Anforderung an die Justiergenauig- keit beherrscht werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung einer reflektierenden Konvertierungsschicht eine sehr gute Kühlung dieser Schicht.

Bezugszeichenliste

1 Beleuchtungsvorrichtung

2 Laserlichtquelle

3 Lichtleiter

4 Konvertierungseinheit

5 Konvertierungsschicht

6 Reflektor

7 elliptische Reflexionsfläche

8 Blende

8' dunkler Bereich

9 Reflektor

10 Reflexionsfläche

11 Straße

Q Weißlichtquelle

Q' reelles Zwischenbild

E Ellipsoid

SP Scheitelpunkt

f1 erster Brennpunkt

f2 zweiter Brennpunkt

a große Halbachse

b kleine Halbachse

s, s' Schnittweiten

L Lichtstrahlen




 
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