DE10005795C2 - Headlamp with a number of individual light emitters - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.This invention relates to a headlamp according to the preamble of Claim 1.
Für Scheinwerfer, insbesondere für Autoscheinwerfer sind steuerbare Lichtlen kungssysteme bekannt, die nicht nur verschiedene Lichtintensitäten. Abblend- und Fernlichtfunktionen zur Verfügung stellen, sondern auch eine seitliche Aus leuchtung in der Kurve bzw. eine horizontale Leuchtweitenregulierung ermögli chen. Möglichkeiten dies zu realisieren ergeben sich durch Flüssigkeitsgesteuer te oder durch Piezo- bzw. elektromagnetisch gesteuerte in dem Scheinwerfer an geordnete optische Linsen.For headlights, especially for car headlights are controllable Lichtlen known not only different light intensities. dipped and provide high beam functions, but also a lateral off lighting in the curve or a horizontal headlamp leveling ermögli chen. Possibilities to realize this result from fluid control te or by piezo or electromagnetically controlled in the headlight on ordered optical lenses.
Die US 5,438,486 beschreibt eine in der Form veränderbare Linse zum Einsatz in Autoscheinwerfern, die aus einem transparenten, scheibenartigen Hohlkörper besteht, dessen eine flächige Seite aus einem elastischen Material gebildet ist. Der Hohlkörper ist mit einer ebenfalls transparenten Flüssigkeit gefüllt, so daß die eine Seite aus elastischem Material bei Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks konvex gewölbt und damit die Brennweite der Linse geändert wird, um die aus geleuchteten Bereiche zwischen Abblendlicht und Fernlicht umzuschalten. In nerhalb der Linse können Drosselklappen oder untereinander verbundene Ein zelkammern angeordnet sein, um eine Verschiebung der Flüssigkeit während der Beschleunigung zu verhindern. Als Leuchtquelle ist eine konventionelle Glüh lampen/Reflektor-Anordnung gewählt.US 5,438,486 describes a shape changeable lens for use in car headlights, which consist of a transparent, disc-like hollow body exists, whose one flat side is formed of an elastic material. The hollow body is filled with a likewise transparent liquid, so that the one side of elastic material with increase of the liquid pressure convex and thus the focal length of the lens is changed to the out switch between illuminated areas between dipped beam and main beam. in inside the lens can throttle or interconnected A be arranged to a displacement of the liquid during the To prevent acceleration. As a light source is a conventional glow selected lamps / reflector arrangement.
Aus der DE 196 48 620 A1 ist ein Beleuchtungssystem mit einer durch Verände rung des Flüssigkeitsdrucks veränderbaren Linse zur Einstellung des Beleuch tungsfeldes bekannt. Hier wird mittels einer Glühlampe/Hohlspiegel/Linse-An ordnung sowohl ein stufenlos veränderbarer. Beleuchtungskegel als auch eine Beeinflussung der Form des Lichtkegels des Beleuchtungssystems ermöglicht.From DE 196 48 620 A1 is a lighting system with a by changes Change the fluid pressure changeable lens to adjust the lighting field known. Here is by means of a light bulb / concave mirror / lens-An Both a continuously variable. Illuminating cone as well as a Influencing the shape of the light cone of the illumination system allows.
Aus der US 5,774,273 sind zur feineren Einstellung der Form und Verteilung des Beleuchtungsfeldes für Beleuchtungssysteme in Theatern Felder von nach dem oben angegebenen Prinzip arbeitenden flexiblen Linsen beschrieben. Hier werden jeweilige Hohlräume, die jeweils einer Linse zugeordnet sind, durch eine Wabenstruktur gebildet, über die als flexibles transparentes Material eine Mem bran gespannt ist. Alle Hohlräume oder einzelne Hohlraumgruppen stehen flui disch untereinander in Verbindung, so daß bei Beaufschlagung mit Druck alle Linsen oder die bestimmten Gruppen von Linsen gleichartig ausgewölbt werden. Neben runden oder hexagonalen Linsen werden auch Zylinderlinsen genannt. Hier werden ebenfalls alle Linsen von einer gemeinsamen Glühlampen/Reflektor- Anordnung durchstrahlt.From US 5,774,273 are for finer adjustment of the shape and distribution of the lighting field for lighting systems in theaters fields of after described above working principle flexible lenses. Here are respective cavities, each associated with a lens, by a Honeycomb structure formed over the as a flexible transparent material a meme bran is curious. All cavities or individual cavity groups are flui in connection with each other, so that when pressurized all Lentils or the specific groups of lenses are domed similar. In addition to round or hexagonal lenses and cylindrical lenses are called. Here, too, all lenses are replaced by a common incandescent / reflector Radiated arrangement.
In der DE 36 28 421 A1 ist ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei dem zur Beeinflussung der Form des auf die Fahrbahn gelangenden Lichtstrahls eine Glühlampe mit einem Reflektor, eine im Brennpunkt des Reflektors festste hende Blende und eine entlang der optischen Achse verschiebbare nachgeschal tete Linse vorgesehen sind.In DE 36 28 421 A1 a headlight for motor vehicles is described in for influencing the shape of the light beam reaching the roadway an incandescent lamp with a reflector, one in the focal point of the reflector festste rear aperture and a displaceable along the optical axis nachgeschal tete lens are provided.
Allen zuvor beschriebenen Scheinwerfern ist gemeinsam, daß ein Parabolspiegel oder ähnliches als Reflektor verwendet wird, um durch das von der Glühlampe erzeugte Licht ein paralleles Lichtbündel zu erhalten, welches durch die nachge schaltete Linse bzw. das nachgeschaltete Linsensystem beeinflußt wird. Dies hat jedoch zum einen den Nachteil, daß selbst bei geometrisch idealer Form des Spiegels nicht alle Strahlen parallel sind, weil die Lichtquelle, hier die Lampen wendel, nicht punktförmig ist, sondern eine endliche Ausdehnung aufweist. Wei ter bestehen hier die Nachteile, daß die Herstellung der Spiegel aufwendig ist und der montierte Scheinwerfer in Bezug auf seine Größe, d. h. Leuchtfläche, eine relativ große Tiefe aufweist.All previously described headlamps have in common that a parabolic mirror or the like is used as a reflector by the light bulb produced light to obtain a parallel light beam, which by the nachge switched lens or the downstream lens system is affected. this has However, on the one hand the disadvantage that even with geometrically ideal shape of the Mirror not all beams are parallel, because the light source, here the lamps helix, is not punctiform, but has a finite extent. Wei ter there are the disadvantages that the production of the mirror is expensive and the mounted headlight in relation to its size, d. H. Light area, has a relatively large depth.
Die Verwendung von Leuchtdiodenfeldern als Rücklicht ermöglicht eine flache Bauweise, ist jedoch nicht als Scheinwerfer geeignet. Die Herstellung eines sol chen Leuchtdiodenfeldes ist in dem Aufsatz von T. Ashley et al. "Optical Concen trators for Light Emitting Diodes", SPIE, Vol. 3289 (1998), Seiten 43 bis 50 be schrieben.The use of light emitting diode fields as a tail light allows a flat design, but is not suitable as a headlight. The production of such a light emitting diode array is described in the article by T. Ashley et al. "Optical Concen trators for Light Emitting Diodes", SPIE, Vol. 3289 ( 1998 ), pages 43 to 50 described be.
Aus der gattungsbildenden DE 42 28 895 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen. Jede Halb leiterlichtquelle ist mit einer transparenten Abdeckung versehen, der jeweils op tische Elemente zugeordnet sind, durch die das von den Halbleiterlichtquellen abgestrahlte Licht beeinflusst wird. Insbesondere dienen die optischen Elemente zur Lichtbeugung.From the generic DE 42 28 895 A1 is a lighting device known for vehicles, with a variety of semiconductor light sources. Every half Headlight source is provided with a transparent cover, op associated with elements of the table by which the semiconductor light sources radiated light is affected. In particular, the optical elements serve for diffraction of light.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden Schein werfer mit einem steuerbaren Lichtlenkungssystem anzugeben. The invention is based on the object, a simple to produce bill Specify a projector with a controllable light control system.
Diese Aufgabe wird erfindunsgemäß durch einen Scheinwerfer nach dem Paten anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den nachgeordneten Un teransprüchen angegeben.This object is achieved erfindunsgemäß by a headlight according to the patent claim 1 . Advantageous developments are specified in the dependent subclaims.
Der Scheinwerfer nach der Erfindung weist ein Feld von n Einzellichtemmittern auf, wobei jedem Lichtemitter genau ein oder mehrere optische Lichtlenkungs elemente zugeordnet werden, die einen jeweiligen von dem zugeordneten Lichte mitter ausgesandten Lichtstrahl beeinflussen, indem vorzugsweise ihre Brenn weite oder relative Lage bezüglich des Emitters verstellbar ist, oder indem durch Änderung der Brechung der Ablenkungswinkel einstellbar ist. Durch solche vor zugsweise flüssigkeitsgesteuerte oder durch piezo- oder elektromagnetisch ge steuerte vorzugsweise mikrooptische Elemente, die sich vorzugsweise vor jedem Einzellichtemitter individuell ansteuern lassen, kann ein gewünschtes Beleuch tungsfeld erzeugt werden, da die Erzeugung paralleler Strahlen und eines ge wünschten Beleuchtungsfeldes nicht mehr auf einer Kombination einer Glüh wendel oder eines Lichtemitters mit einem Parabolspiegel und einer Linse oder Linsengruppe beruht, sondern auf n in einem Feld angeordneten Einzelemittern mit jeweils einer vorgeschalteten Linse oder Linsengruppe. Neben des optischen Lichtlenkungselementes kann zur Veränderung der relativen Lage des Lichtlen kungselementes zum Einzellichtemitter der Einzellichtemitter selbst durch min destens einen Aktor verstellbar sein.The headlamp according to the invention comprises a field of n individual light emitters on, with each light emitter exactly one or more optical light steering be associated with elements of each of the associated light mitter emitted light beam by preferably their Brenn wide or relative position with respect to the emitter is adjustable, or by Change in the refraction of the deflection angle is adjustable. By such before preferably liquid-controlled or by piezo or electromagnetically ge preferably controlled micro-optical elements, preferably before each Can individually control individual light emitter, a desired lighting be generated because the generation of parallel beams and a ge wished lighting field no longer on a combination of an annealing helix or a light emitter with a parabolic mirror and a lens or Lens group is based, but on n in a field arranged single emitters each with an upstream lens or lens group. In addition to the optical Lichtlenkungselementes can change the relative position of the Lichtlen kung element to the individual light emitter of the individual light emitter itself by min least one actuator can be adjusted.
Nach der Erfindung wird ähnlich wie nach dem Stand der Technik mittels durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen eine Leuchtweitenregulierung vor genommen, die nicht nur Abblend- und Fernlichtfunktionen zur Verfügung stellt, sondern auch eine stufenlose horizontale Leuchtweitenregulierung ermög licht. Weiter wird vorzugsweise mittels zweier zusätzlicher, durch den Druck ei nes Fluids veränderbarer Linsen eine Leuchtbreiten- und/oder Seitenausleuch tungsregulierung vorgenommen, die ebenfalls stufenlos verstellbar ist, um zum Beispiel bei Kurvenfahrten eine vorausschauende Ausleuchtung der Straße zu erhalten.According to the invention, similar to the prior art by means of the pressure of a fluid changeable lenses before a headlamp leveling Not only the low beam and high beam functions are available provides, but also a continuous horizontal headlamp leveling made possible light. Next is preferably by means of two additional, by the pressure ei Fes variable lens fluid a Leuchtbreiten- and / or Seitenausleuch adjustment, which is also infinitely adjustable in order to Example when cornering a forward-looking illumination of the road receive.
Alternativ zu den durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen können nach der Erfindung durch ein Fluid von Brechung auf Transmission schaltbare Prismen oder durch Aktoren verschiebbare optische Elemente, vorzugsweise eine durch Aktoren verschiebbare Linse fester Brennweite, vorgesehen werden.Alternatively to the variable by the pressure of a fluid lenses can switchable by a fluid from refraction to transmission according to the invention Prisms or actuators displaceable optical elements, preferably one Actuators slidable lens fixed focal length can be provided.
Werden als Einzellichtemitter zum Beispiel Leuchtdioden (LEDs), niedermoleku lare oder polymere OLEDs oder VCSELs verwendet, so wird erfindungsgemäß ein Scheinwerfer auf Einzelemitterbasis mit einem steuerbaren Lichtlenkungssystem in flacher Bauweise realisiert.Be as a single light emitter, for example, light emitting diodes (LEDs), niedermoleku used lare or polymeric OLEDs or VCSELs, so according to the invention a Single-emitter based headlamp with a controllable light-guiding system realized in a flat design.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Scheinwerfer als Kraftfahrzeugschein werfer verwendet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines jeweiligen ver stellbaren optischen Lichtlenkungselements vor jedem Einzellichtemitter wird auch für diesen Fall eine ausreichende Beleuchtungsstärke erreicht.Preferably, the headlight according to the invention as a motor vehicle license used throwers. The inventive arrangement of a respective ver adjustable optical light guide element in front of each individual light emitter also achieved sufficient illumination for this case.
Die erfindungsgemäßen vorzugsweisen Ausgestaltungen können zur Erzielung einer Kombination gewünschter Funktionen miteinander kombiniert oder unter einander ausgetauscht werden.The preferred embodiments of the invention can be to achieve a combination of desired functions combined or under be exchanged with each other.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen auf Grundlage von beispielhaften bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläu tert. Es zeigen:The invention is based on schematic drawings Further basis of exemplary preferred embodiments erläu tert. Show it:
Fig. 1 ein mit drei Linsen pro einzelnem Lichtemitter versehenes Lichtlen kungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfin dung. Fig. 1 is provided with three lenses per individual light emitter Lichtlen signaling system according to a first embodiment of the inven tion.
Fig. 2 verschiedene Lichtlenkungsfunktionen des in der Fig. 1 dargestellten Lichtlenkungssystems. FIG. 2 shows different light-guiding functions of the light-guiding system illustrated in FIG .
Fig. 3 das Funktionsprinzip des Befüllungssystems eines Linsenfeldes. Fig. 3 shows the principle of operation of the filling system of a lens array.
Fig. 4 das Befüllungssystem eines Linsenfeldes zur Seitenausleuchtung bzw. Leuchtbreitenregulierung. Fig. 4, the filling system of a lens array to the side illumination or luminous width regulation.
Fig. 5 eine mögliche Zuordnung der in der Fig. 4 gezeigten Befüllungskanäle und daran angepaßten entsprechend der Fig. 1 ausgestalteten Linsen zu den Einzellichtemittern. Fig. 5 shows a possible assignment of the filling channels shown in Fig. 4 and adapted thereto according to the Fig. 1 designed lenses to the individual light emitters.
Fig. 6 ein Lichtlenkungssystem mit Prismen und Linsen gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 6 shows a light steering system with prisms and lenses according to a second embodiment of the invention.
Fig. 7 verschiedene Lichtlenkungsfunktionen des in der Fig. 6 gezeigten Lichtlenkungssystems. FIG. 7 shows different light-guiding functions of the light-guiding system shown in FIG. 6.
Fig. 8 die Zuordnung von Befüllungskanälen und einzelnen Prismen sowie Linsen zu den Einzellichtemittern für das in der Fig. 6 gezeigte Licht lenkungssystem. Fig. 8 shows the assignment of filling channels and individual prisms and lenses to the individual light emitters for the light guidance system shown in FIG. 6.
Fig. 9 eine Leuchtweitenkontrollfunktion eines Lichtlenkungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 9 shows a headlamp light control function of a steering system according to a third embodiment of the invention.
Fig. 10 Lichtlenkungsfunktionen eines Lichtlenkungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 10 light control functions of a light control system according to a fourth embodiment of the invention.
Fig. 11 eine Aufsicht auf einen Teilbereich des in der Fig. 10 gezeigten intel ligenten Lichtlenkungssystems. Fig. 11 is a plan gent to a portion of the intel shown in Fig. 10 light control system.
Nachfolgend wird in Bezug auf die Fig. 1 bis 5 ein erfindungsgemäßes Lichtlen kungssystem für einen Scheinwerfer gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung beschrieben.Hereinafter, with reference to FIGS . 1 to 5, an inventive Lichtlen kungssystem described for a headlamp according to a first embodiment of the invention.
Die Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung der ersten Ausführungsform nach der Erfindung, bei der jedem einzelnen Lichtemitter 4 eines Feldes von n Einzel lichtemittern durch den Druck eines Fluids veränderbare Linsen zugeordnet sind, nämlich eine erste befüllbare Linse 3 für Nah- und Fernlicht, d. h. zur stu fenlosen Leuchtweitenregulierung, und zwei zweite in Bezug auf das Feld der Einzellichtemitter 4 und der ersten Linsen 3 mit halbem Pitch, d. h. in der hori zontalen Dimension im halben Raster, angeordneten zweiten Linsen 2L, 2R zur stufenlosen Seitenbeleuchtung nach links bzw. nach rechts oder zur stufenlosen Strahlweitenregulierung. Fig. 1 shows a sectional view of the first embodiment of the invention, in which each individual light emitter 4 a field of n individual light emitters are assigned by the pressure of a fluid variable lenses, namely a first fillable lens 3 for near and high beam, ie for stu fenlosen headlamp leveling, and two second with respect to the field of the single light emitter 4 and the first lens 3 with half pitch, ie in the hori zontal dimension in half grid, arranged second lenses 2 L, 2 R for stepless side lighting to the left or to right or for stepless beam width regulation.
Im dargestellten Fall sind die Einzellichtemitter 4 auf einem gemeinsamen Sub strat 5 angeordnet und jeweils mit einem Reflektor 1 versehen. Über jedem Re flektor 1 sind zwei zweite Linsen 2L, 2R und darüber eine erste Linse 3 angeord net. Im oberen Teil der Fig. 1 sind unbefüllte erste Linsen 3 und befüllte zwei te Linsen 2L, 2R gezeigt, d. h. daß ein jeweiliger von einem Einzellichtemitter 4 ausgehender Strahl durch die davor angeordnete erste Linse 3 nicht und die da vor angeordneten Linsen 2L, 2R beeinflußt wird. Im unteren Teil der Fig. 1 ist gezeigt, daß die jeweiligen ersten Linsen 3 ebenfalls mit einem Fluid befüllt sind.In the illustrated case, the individual light emitter 4 are arranged on a common sub strate 5 and each provided with a reflector 1 . About each re reflector 1 are two second lenses 2 L, 2 R and about a first lens 3 angeord net. In the upper part of Fig. 1 are unfilled first lens 3 and filled two te lenses 2 L, 2 R shown, ie, that a respective emanating from a single light emitter beam 4 through the front disposed thereon first lens 3 and the arranged there before 2 L lenses , 2 R is affected. In the lower part of Fig. 1 it is shown that the respective first lenses 3 are also filled with a fluid.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung genau einer Linsengruppe zu jedem Einzelemitter eines Feldes von n Einzelemittern kann die Strahlausrichtung im Vergleich mit dem beschriebenen Stand der Technik aufgrund der verringerten Abbildungfehler präziser erfolgen. Weiter ist es durch die Verwendung eines Fel des von n Einzellichtemittern zusätzlich möglich, einen flachen Scheinwerfer aufzubauen.Due to the arrangement according to the invention exactly one lens group to each Single emitter of a field of n single emitters, the beam alignment in Comparison with the described prior art due to the reduced Image errors made more precise. It is further through the use of a Fel of n single light emitters additionally possible, a flat headlight build.
Die Fig. 2 zeigt beispielhaft für einen in der Fig. 1 gezeigten Einzellichtemit ter 4 wie ein von diesem ausgehender Lichtstrahl von einer jeweiligen ersten Linse 3 oder zweiten Linse 2L, 2R beeinflußt wird. Im oberen linken Teil der Fig. 2 ist der Fall gezeigt, daß weder die erste Linse 3 noch eine zweite Linse 2L, 2R mit Druck beaufschlagt sind. Deshalb werden die von dem Einzellichtemitter 4 abgestrahlten und den zugehörigen Reflektor 1 reflektierten Lichtstrahlen durch die durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen 3, 2L, 2R nicht beeinflußt und im wesentlichen als paralleles Lichtbündel abgestrahlt. Fig. 2 shows an example of a Einzelellichtemit ter shown in FIG. 1 ter 4 as an outgoing of this light beam from a respective first lens 3 or second lens 2 L, 2 R is affected. In the upper left part of Fig. 2, the case is shown that neither the first lens 3 nor a second lens 2 L, 2 R are pressurized. Therefore, the light rays radiated from the single light emitter 4 and reflected by the associated reflector 1 are unaffected by the lenses 3 , 2 L, 2 R variable by the pressure of a fluid, and radiated substantially as a parallel light beam.
Im oberen rechten Teil der Fig. 2 ist gezeigt, daß die von dem Einzell lichtemitter 4 über den Reflektor 1 abgestrahlten parallelen Lichtstrahlen durch eine befüllte erste Linse 3 gebündelt werden. Abhängig von dem Fluiddruck än dert sich die Krümmung der Linsenoberfläche der ersten Linse 3, wodurch der Brennpunkt verschoben werden kann, d. h. die Leuchtweite variabel reguliert werden kann. Die zweiten Linsen 2L, 2R sind wiederum nicht gefüllt, wodurch diese den Strahl nicht beeinflussen.In the upper right part of Fig. 2 it is shown that the light emitted from the Einzell light emitter 4 via the reflector 1 parallel light beams are bundled by a filled first lens 3 . Depending on the fluid pressure, the curvature of the lens surface of the first lens 3 changes , as a result of which the focal point can be displaced, ie, the luminous range can be variably regulated. The second lenses 2 L, 2 R are again not filled, so they do not affect the beam.
Im unteren Teil der Fig. 2 ist links eine mit Druck beaufschlagte zweite Linse 2L gezeigt, die links über dem Einzellichtemitter 4 angeordnet ist, und rechts eine mit Druck beaufschlagte zweite Linse 2R, die rechts über dem Einzell lichtemitter angeordnet ist. Die jeweiligen anderen beiden Linsen sind nicht ge füllt, wodurch diese den Strahlgang wiederum nicht beeinflussen. Es ist zu er kennen, daß eine gefüllte zweite Linse 2L den erzeugten Lichtstrahl nach links und eine gefüllte zweite Linse 2R den erzeugten Lichtstrahl nach rechts ablen ken bzw. aufweiten. Auf diese Weise kann eine gerichtete Seitenausleuchtung bzw. in dem Fall, daß beide zweite Linsen 2L, 2R gefüllt sind, abhängig vom Fluiddruck eine beliebige Leuchtweitenregulierung vorgenommen werden. Na türlich ist auch der Grad der Seitenausleuchtung über den Fülldruck bestimm bar.In the lower part of Fig. 2, a pressurized second lens 2 L is shown on the left, which is arranged on the left above the individual light emitter 4 , and right a pressurized second lens 2 R, which is arranged on the right light emitter above the Einzell. The respective other two lenses are not filled ge, which in turn does not affect the beam path. It is known to him that a filled second lens 2 L the generated light beam to the left and a filled second lens 2 R deflect the generated light beam to the right ken or widen. In this way, a directed side illumination or in the case that both second lenses 2 L, 2 R are filled, depending on the fluid pressure, any headlight range adjustment can be made. Of course, the degree of side illumination on the filling pressure is determined bar.
Die Fig. 3 zeigt am Beispiel der ersten Linsen 3 den Aufbau von nach der Er findung verwendbaren durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen. Das hier gezeigte Lenkungssystem für die Leuchtweitenregulierung besteht aus zwei dünnen Kunststoffplatten, die innen mit Kanälen für die Flüssigkeitssteuerung versehen sind. Die die Linsen 3 enthaltende Oberfläche kann zum Beispiel aus einem dehnbaren Silikonpolymer als Membran hergestellt werden. Hierzu wird ein dehnbares Silikonpolymer mit einer transparenten dünnen festen Polymer platte 3a verbunden, die runde Öffnungen mit dem den sphärischen Linsen ent sprechenden Durchmessern und Pitch enthält. Dadurch entsteht ein transpa rentes Membranenfeld. Durch die geschlossene Verbindung des Membranenfel des mit einer festen Polymerplatte 3b ermöglicht die gezielte Änderung des Überdrucks eine Veränderung der Brennweite des Linsenfeldes aufgrund des Unterschiedes in der Dehnbarkeit zwischen den Bereichen der runden Öffnun gen des Membranfeldes, also der Linsen 3, und den Bereichen dazwischen. Fig. 3 shows the example of the first lens 3, the structure of the invention He used by the pressure of a fluid variable lenses. The headlamp leveling system shown here consists of two thin plastic plates internally provided with channels for fluid control. The surface containing the lenses 3 may be made of, for example, a stretchable silicone polymer as a membrane. For this purpose, a stretchable silicone polymer with a transparent thin solid polymer plate 3 a is connected, the round openings containing the spherical lenses ent speaking diameters and pitch. This creates a transparent membrane field. Due to the closed connection of the Membranenfel with a solid polymer plate 3 b, the targeted change in the overpressure allows a change in the focal length of the lens array due to the difference in the extensibility between the areas of the round Öffnun gene of the membrane field, ie the lenses 3 , and the areas between them ,
Im oberen Teil der Fig. 3 ist gezeigt, wie das aus Einzellinsen 3 bestehende Feld mit einem Gleichgewichtsdruck P0 beaufschlagt wird, der keine Wölbung der Linsen 3 hervorruft. Der untere Teil der Fig. 3 zeigt eine Beaufschlagung mit einem für die Wölbung der Linsen 3 notwendigen Überdruck P. Abhängig von der Stärke des Überdrucks P kann die Wölbung der Linsen 3 des Membra nenfeldes und damit deren Brennpunkt, d. h. Leuchtweite, bestimmt werden.In the upper part of Fig. 3 it is shown how the field consisting of single lenses 3 is subjected to an equilibrium pressure P 0, which causes no curvature of the lenses 3 . The lower part of Fig. 3 shows an application of a necessary for the curvature of the lenses 3 overpressure P. Depending on the strength of the overpressure P, the curvature of the lenses 3 of the Membra nenfeldes and thus their focus, ie light range, are determined.
In Bezug auf die Fig. 4 wird am Beispiel der zweiten Linsen 2L, 2R für die Leuchtweitenregulierung beschrieben, wie anstelle der in Bezug auf die Fig. 3 beschriebenen sphärischen Linsenfelder auch zylindrische Linsenfelder verwen det werden können.Referring to Fig. 4 is described using the example of the second lens 2 L, 2 R for headlamp leveling, as well as cylindrical lens fields can be used in place of the spherical lens fields described with reference to FIG .
Zur Herstellung solcher zylindrischer Linsenfelder mit Linsen 2L, 2R wird über einer transparenten, dünnen, festen, mit Kanälen L, R versehenen Polymerplatte eine nicht strukturierte dehnbare Folie direkt auf die oberen Ränder der Flüs sigkeitskanäle L, R aufgeklebt. Diese Ränder ersetzen die nichtdehnbaren Berei che der in der Fig. 3 gezeigten sphärischen Felder.To produce such cylindrical lens fields with lenses 2 L, 2 R, a non-structured stretchable film is glued over a transparent, thin, solid, provided with channels L, R polymer plate directly to the upper edges of liq sigkeitskanäle L, R. These edges replace the non-stretchable surfaces of the spherical fields shown in FIG .
Die Fig. 4 zeigt beispielhaft eine mit zwei Kanälen L, R versehene Polymerplat te 2b, wobei beide Kanäle L, R in der Polymerplatte 2b enden, d. h. jeweils nur ein offenes Ende aufweisen. Die Kanäle L, R sind jeweils so ausgestaltet, daß sie in Längsrichtung abwechselnd nebeneinanderliegen, d. h. in ihrer Querrichtung z. B. die Reihenfolge L, R, L, R gebildet ist. Fig. 4 shows an example of a two channels L, R provided Polymerplat te 2 b, both channels L, R in the polymer plate 2 ends b, ie in each case have only one open end. The channels L, R are each designed so that they lie next to each other in the longitudinal direction alternately, ie in their transverse direction z. B. the order L, R, L, R is formed.
Die Fig. 5 zeigt schematisch die Zuordnung von in der Fig. 4 gezeigten Kanä len in der mit Kanälen versehenen Polymerplatte 2b zu den Einzellichtemittern 4, wobei die Polymerplatte 2b nur als Ausschnitt gezeigt ist. Es ist zu erkennen, daß jedem Einzellichtemitter 4 zwei Kanäle L, R in der Polymerplatte 2b zuge ordnet sind. Fig. 5 diagrammatically shows the assignment of in Fig. 4 len Kanae shown in the channeled polymer sheet b 2 to the individual light emitters 4, wherein the polymer sheet b 2 is only shown as a section. It can be seen that each individual light emitter 4, two channels L, R in the polymer plate 2 b are arranged supplied.
Als Alternative zum direkten Aufkleben der dehnbaren Folie auf die Ränder der Kanäle kann anstelle des zylindrischen Linsenfeldes ein sphärisches Linsenfeld über den Kanälen angeordnet werden, wie es ebenfalls in der Fig. 5 gezeigt ist. Die Fertigung dieses sphärischen Linsenfeldes geschieht analog zu der Ferti gung der ersten Linsen 3, wobei jedoch ensprechend der Kanäle der halbe Pitch verwendet wird, da mittels der zweiten Linsen 2L, 2R die Seitenausleuchtung bzw. Leuchtbreitenregulierung vorgenommen wird, weswegen - wie zuvor be schrieben - jeweils zwei zweite Linsen 2L, 2R vor einen Einzellichtemitter 4 an geordnet sind, d. h. eine zweite Linse für jeden über einem Einzellichtemitter 4 angeordneten Kanal L, R.As an alternative to directly adhering the stretchable film to the edges of the channels, instead of the cylindrical lens array, a spherical lens array may be placed over the channels, as also shown in FIG . The production of this spherical lens array is analogous to the pro duction of the first lenses 3 , but ensprechend the channels half the pitch is used, since by means of the second lens 2 L, 2 R side illumination or luminous width regulation is made, so - as previously be - written two second lenses 2 L, 2 R are arranged in front of a single light emitter 4 , ie, a second lens for each arranged over a single light emitter 4 channel L, R.
Die Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführunsform nach der Erfindung, bei der im Unterschied zur zuvor erläuterten ersten Ausführungsform nach der Erfindung die zweiten Linsen 2L, 2R, die die zu der Abstrahlungsrichtung des gesamten Emitterfeldes schräg verlaufenden Strahlen noch mehr seitlich ablenken, also über die beiden unabhängigen Kanalsysteme die Funktion der Seitenbeleuch tung erfüllen, da eine unabhängige Aktivierung des linken und/oder rechten Linsensystems der zweiten Linsen 2L. 2R ermöglicht wird, durch ein festes Pris menfeld mit einem Prisma 7 mit zwei Abblendflächen pro Einzellichtemitter 4 er setzt ist, wobei sich die Prismen 7 innerhalb einer mit einer Immersionsflüssig keit befüllbaren hohlen Platte befinden, die für jedes Prisma 2 jeweils an eine Ablenkfläche anstoßende Befüllungskanäle 6 aufweist. Ein jeweiliges Prisma 7 ist so angeordnet, daß auftreffende Lichtstrahlen bei Befüllung beider Befül lungskanäle 6 aufgrund der Transmission ohne Beeinflussung durchgelassen werden, im Falle eines jeweiligen nicht gefüllten Befüllungskanals 6 jedoch die durch den Teil des Prismas 7 gehenden Strahlen, der an dem nicht befüllten Be füllungskanal 6 liegt, durch Brechung abgelenkt werden. Fig. 6 shows a second Ausführunsform according to the invention, in which, in contrast to the above-described first embodiment of the invention, the second lens 2 L, 2 R, which divert the obliquely to the radiation direction of the entire emitter field rays even more laterally, ie on the two independent channel systems to fulfill the function of Seitenbeleuch tion, as an independent activation of the left and / or right lens system of the second lens 2 L. 2R is enabled by a solid Pris menfeld with a prism 7 with two Abblendflächen per individual light emitter 4 he sets is, wherein the prisms 7 are within a fillable with an immersion liquid hollow plate having for each prism 2 each abutting a deflection surface filling channels 6 . A respective prism 7 is arranged so that incident light beams when filling both Befül development channels 6 are transmitted without interference due to the transmission, in the case of a respective unfilled filling channel 6, however, the passing through the part of the prism 7 rays on the unfilled Be Filling channel 6 is deflected by refraction.
In der Fig. 6 ist gezeigt, daß die Abblend- und Fernlichtfunktionen, d. h. die Leuchtweitenregulierung, die in der ersten Ausführunsform nach der Erfindung durch ein zusätzliches Feld erster Linsen 3 realisiert ist, im oberen Teil der Fig. 6 ohne Überdruck und im unteren Teil der Fig. 6 mit Überdruck befüllt sind. In Fig. 6 it is shown that the dipped and high beam functions, ie the headlamp leveling, which is realized in the first Ausführunsform according to the invention by an additional field of first lenses 3 , in the upper part of FIG. 6 without overpressure and in the lower part Fig. 6 are filled with pressure.
Die Fig. 7 zeigt analog zur Fig. 2 die Lichtlenkungsfunktion für die zweite Ausführungsform nach der Erfindung. Im oberen linken Teil ist eine ohne Über druck befüllte erste Linse 3 und befüllte Befüllungskanäle 6 gezeigt, wodurch die mittels des Einzellichtemitters 4 und des Reflektors 1 erzeugten parallelen Strahlen ohne Beeinflussung durch das Prisma 7 und die erste Linse 3 hin durchgehen. Im oberen rechten Teil wird eine Bündelung der erzeugten paralle len Strahlen durch die mit Druck beaufschlagte erste Linse 3 erreicht. FIG. 7 shows, analogously to FIG. 2, the light-guiding function for the second embodiment according to the invention. In the upper left part of an over-pressure-filled first lens 3 and filled filling channels 6 is shown, whereby the generated by means of Einzellichtemitters 4 and the reflector 1 parallel rays pass through without interference from the prism 7 and the first lens 3 out. In the upper right part of a bundling of the generated paralle len beams is achieved by the pressurized first lens 3 .
Der untere Teil zeigt links eine Seitenauslenkung nach links und rechts eine Seitenauslenkung nach rechts durch eine jeweilige Entlehrung des linken an die linke Ablendfläche des Prismas 7 angrenzenden bzw. rechten an die rechte Ab lendfläche des Prismas 7 angrenzenden Befüllungskanals 6. Durch die Entleh rung beider Befüllungskanäle erfolgt eine definierte Strahlaufweitung.The lower part shows left side deflection to the left and right side deflection to the right by a respective Entlehrung the left adjacent to the left Ablendfläche of the prism 7 and right to the right Ab lendfläche of the prism 7 adjacent filling channel. 6 By the Entleh tion of both filling channels is a defined beam expansion.
Die Fig. 8 zeigt für ein Feld von 3 × 3 Einzellichtemittern 4 die jeweilige Zuord nung eines Prismas 7 mit zwei Befüllungskanälen 6 zu einem Einzellichtemitter 4. Weiter ist für die Leuchtweitenregulierung ein Feld aus 3 × 3 ersten Linsen 3 für die Ablend- und Fernlichtfunktion gezeigt, von denen sich jeweils eine erste Linse 3 über einem Einzellichtemitter 4 befindet. Fig. 8 shows a field of 3 x 3 individual light emitters 4, the respective voltage Assign a prism 7 with two filling channels 6 into a single light emitter 4. Next, a field of 3 × 3 first lenses 3 for the Ablend- and high beam function is shown for the headlamp leveling, of which each one first lens 3 is located above a single light emitter 4 .
Für die Abblend- und Fernlichtfunktion kann alternativ gemäß einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung auch ein Prismenfeld mit Prismen 8 und Befüllungskanälen 9 eingesetzt werden, das pro Einzelemitter 4 genau ein Pris ma 8 zuordnet, welches um etwa 90° gegenüber den in der Fig. 4 gezeigten Prismen 7 zur Leuchtbreiten- oder Seitenausleuchtungsregulierung gedreht ist, wie es die Fig. 9 in ihrem unteren Teil zeigt. Im oberen Teil der Fig. 9 ist die Ablenkung des von einem Einzelemitter 4 ausgehenden Strahls nach unten durch ein Einzelprisma 8 für den Fall gezeigt, daß in dem an die eine Ablendflä che des Einzelprismas 8 angrenzenden Befüllungskanal 9 keine Immersionsflüs sigkeit vorhanden ist. Für den Fall einer Auffüllung des Befüllungskanals 9 mit einer Immersionsflüssigkeit wird der von dem Einzellichtemitter 4 erzeugte Lichtstrahl nicht nach unten abgelenkt. Alternativ kann diese Ausführungsform zur Leuchtweitenregulierung in zwei Stufen, beispielsweise zur Anpassung an den Beladungszustand, eingesetzt werden.For the high and low beam function of a third embodiment, a prism array with prisms 8 and filling channels may alternatively according to the invention are employed 9, per individual emitters 4 exactly one Pris ma allocates 8, by about 90 ° with respect to the in the Fig. 4 prisms shown is rotated to 7 Leuchtbreiten- or side illumination control, as shown in FIG. 9 in its lower part. The upper part of Fig. 9, the deflection of the end of a single emitter 4 beam is down shown by a single prism 8 for the case that, in the at a Ablendflä of the individual prism surface 8 adjoining filling duct 9 no Immersionsflüs is sigkeit present. In the case of filling the filling channel 9 with an immersion liquid, the light beam generated by the individual light emitter 4 is not deflected downwards. Alternatively, this embodiment can be used for headlamp leveling in two stages, for example to adapt to the loading condition.
In Bezug auf die Fig. 10 und 11 wird eine vierte Ausführungsform nach der Erfindung beschrieben, gemäß der im Unterschied zu den zuvor beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen die Lichtlenkung durch ein Feld von n durch Aktoren verschiebbaren optischen Lichtlenkungselementen geschieht.Referring to Figs. 10 and 11, a fourth embodiment of the present invention will be described according to which, unlike the first to third embodiments described above, the light steering is done by a field of n optical slidable elements displaced by actuators.
Optische Lichtlenkungslemente können wiederum Linsen oder von Brechung auf Transmission umschaltbare Prismen sein. Als Aktoren können piezoelektrisch, elektromagnetisch oder elektrostatisch angetriebene Aktoren Verwendung fin den.Optical Lichtlenkungslemente turn lenses or from refraction on Transmission be switchable prisms. As actuators piezoelectric, electromagnetically or electrostatically driven actuators use fin the.
Die Fig. 10 zeigt in ihrem oberen Teil eine Anordnung, bei der eine Linse 10 mit fester Krümmung oberhalb eines Einzellichtemitters 4 angeordnet ist und durch einen oder mehrere erste Aktoren 11 in z-Richtung, und zweite Aktoren 14 in x- und y-Richtung verstellt werden kann. Dabei wird die an einem Träger ring 12 befestigte Linse 10 gegenüber einer parallel zu dem Feld von Einzel lichtemittern 4 angeordneten Trägerplatte 13 in x- und y-Richtung von den Ak toren 14 bewegt, während die Trägerplatte 13 durch die ersten Aktoren 11 in z- Richtung bewegt wird. Denkbar ist auch die Verwendung von Linsen, deren Brennweite durch beispielsweise Druck- oder Zugspannung, gegebenenfalls mit tels zusätzlicher Aktoren, veränderbar ist. Fig. 10 shows in its upper part, an arrangement is arranged in which a lens 10 with a fixed curvature above a single light emitter 4 and through one or more first actuators 11 in z-direction and second actuators 14 in x- and y-direction can be adjusted. The attached to a support ring 12 lens 10 is compared to a parallel to the field of individual light emitters 4 arranged support plate 13 in the x and y directions of the Ak gates 14 moves while the support plate 13 by the first actuators 11 in Z-. Direction is being moved. It is also conceivable to use lenses whose focal length can be changed by, for example, compressive or tensile stress, if necessary by means of additional actuators.
Hier werden für die Abblend- bzw. Fernlichtfunktion die Mikrolinsen 10 mit fe ster Krümmung in Richtung der optischen Achse des austretenden Lichtbündels des Einzelemitters verschoben, also entlang der z-Achse. Für die Kurvenlicht funktion bzw. die Seitenausleuchtung wird die Linse 10 horizontal in die ge wünschte Richtung (x-Achse) verschoben. Für eine zusätzlich zur Abblend- bzw. Fernlichtfunktion vorhandene Leuchtweitenregulierung z. B. zur Anpassung ei nes Fahrzeugs an unterschiedliche Beladungszustände wird die Linse in vertika ler Richtung (y-Achse) verschoben. Alternativ dazu können beide Funktionen auch dadurch erreicht werden, daß für eine Linse 10 Aktoren 11 für die z-Ver schiebung vorhanden sind, die unterschiedlich stark angesteuert werden. Da durch ergibt sich eine Verkippung der Linse 10, die ebenfalls als Kurvenlicht bzw. zur Leuchtweitenregulierung verwendet werden kann. Diese Verkippung kann auch mit einer Verschiebung in x-Richtung bzw. y-Richtung kombiniert werden, um so dem Effekt der jeweiligen seitlichen Ablenkung noch zu verstär ken.Here, for the dimming or high beam function, the microlenses 10 are shifted with fe-th curvature in the direction of the optical axis of the exiting light beam of the single emitter, ie along the z-axis. For the curve light function or the side illumination, the lens 10 is horizontally displaced in the ge desired direction (x-axis). For an existing in addition to the low beam or high beam function headlight range control z. B. for adapting ei nes vehicle to different loading conditions, the lens is moved in verti ler direction (y-axis). Alternatively, both functions can also be achieved in that for a lens 10 actuators 11 for the z-shift shift are present, which are driven to different degrees. Since by results in a tilting of the lens 10 , which can also be used as cornering light or for headlamp leveling. This tilt can also be combined with a shift in the x-direction or y-direction, so as to reinforce the effect of the respective lateral deflection even more.
Vorteilhaft können die optischen Elemente unabhängig voneinander verschoben werden, wobei die Verschiebbarkeit entlang nur der y-, z- oder x-Achse oder in allen drei Raumrichtungen gegeben sein. Advantageously, the optical elements can be moved independently of each other be, with the displacement along only the y, z or x-axis or in be given all three spatial directions.
Die Fig. 11 zeigt eine Aufsicht auf einem Teil der in Fig. 10 gezeigten vierten Ausführungsform nach der Erfindung, in der die beiden Aktoren 14 für die x- und y-Richtung mit einem Versatz von 90° zueinander dargestellt sind. Entspre chend den Aktoren 14 gegenüberliegend sind zwei federnde Elemente 15 ange ordnet. Fig. 11 shows a plan view of a part in Fig. 10 the fourth embodiment shown according to the invention, in which the two actuators 14 are shown for the x and y directions with an offset of 90 °. Accordingly, the actuators 14 opposite two resilient elements 15 are arranged.
Neben einer Verstellung des optischen Lichtlenkungselementes durch Aktoren ist es auch möglich, den Einzellichtemitter durch mindestens einen Aktor relativ zum optischen Lichtlenkungselement zu verstellen. Als Lichtlenkungselemente können die zuvor in den Ausführungsformen beschriebenen Lichtlenkungsele mente verwendet werden. Ebenso kann ein Lichtlenkungselement auch eine vor zugsweise mikrooptische Linse fester oder variabler Brennweite sein. Die Ver stellbarkeit des Einzellichtemitters ist vorzugsweise entlang der optischen Achse und/oder entlang einer oder beiden Richtungen senkrecht hierzu. Der Einzell lichtemitter selbst oder eine den oder mehrere Einzellichtemitter aufweisende Anordnung, die beispielsweise auch den oder die Reflektoren umfassen kann, ist hierzu verstellbar. Zur gleichzeitigen Verstellung mehrerer Lichtlenkungsele mente oder/und Einzellichtemitter können diese mechanisch gekoppelt sein.In addition to an adjustment of the optical light-guiding element by actuators it is also possible, the individual light emitter by at least one actuator relative to adjust the optical light-guiding element. As light-guiding elements may be the Lichtlenkungsele previously described in the embodiments be used. Likewise, a light-guiding element also a before preferably micro-optical lens fixed or variable focal length. The Ver The adjustability of the individual light emitter is preferably along the optical axis and / or along one or both directions perpendicular thereto. The single cell light emitter itself or one or more individual light emitter having Arrangement, which may include, for example, the one or more reflectors is adjustable for this purpose. For simultaneous adjustment of several Lichtlenkungsele These elements and / or individual light emitters can be mechanically coupled to them.
Alle vier beschriebenen Ausführungsformen können zur Erzielung einer Kombi nation gewünschter Funktionen miteinander kombiniert werden.All four described embodiments may be to achieve a combi nation desired functions are combined.
Als Einzelemitter können zum Beispiel LEDs, niedermolekulare oder polymere OLEDs, VCSELs verwendet werden, wobei als optische Elemente Mikrolinsen oder Mikroprismen Verwendung finden.As a single emitter, for example, LEDs, low molecular weight or polymeric OLEDs, VCSELs are used, where as optical elements microlenses or microprisms find use.
Natürlich sind auch andere optische Elemente mit entsprechenden Eigenschaf ten einsetzbar, beispielsweise ist ein Ersatz der refraktiven Elemente durch dif fraktive Elemente, wie Gitter, denkbar.Of course, other optical elements with corresponding properties used, for example, is a replacement of the refractive elements by dif fractile elements, such as gratings, conceivable.
Erfindungsgemäß ist somit für einen Scheinwerfer ein Feld aus n optischen Lichtlenkungselementen für die Leuchtweitenregulierung bzw. Abblend- und Fernlichtfunktion, ein Feld aus 2n optischen Lichtlenkungselementen zur Leuchtbreiten- und/oder Seitenausleuchtungsregulierung oder ein Feld aus n durch Aktoren verschiebbaren optischen Elementen zur gleichzeitigen Erfüllung beider Funktionen bei einem Feld von n Einzellichtemittern vorgesehen, wobei die optischen Lichtlenkungselemente in den ersten beiden Fällen aus durch Druck eines Fluids veränderbaren Linsen oder durch ein Fluid von Brechung auf Transmission schaltbaren Prismen (ein Prisma mit m Abblendflächen ent spricht m Lichtlenkungselementen) und im dritten Fall aus durch Aktoren ver schiebbaren optischen Elementen mit festen Eigenschaften bestehen.According to the invention is thus a field of n optical for a headlight Light guide elements for the headlamp leveling or dimming and High beam function, a field of 2n optical light guide elements for Brightness and / or side illumination regulation or a field of n Actuators sliding optical elements for simultaneous fulfillment both functions in a field of n individual light emitters provided, wherein the optical light-guiding elements in the first two cases by Pressure of a fluid changeable lens or by a fluid of refraction on transmission switchable prisms (a prism with m Abblendflächen ent speaks m Lichtlenkungselementen) and in the third case by actuators ver consist of sliding optical elements with fixed properties.
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