EP2652392A1 - Led-lichtmodul - Google Patents

Led-lichtmodul

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EP2652392A1
EP2652392A1 EP11810546.9A EP11810546A EP2652392A1 EP 2652392 A1 EP2652392 A1 EP 2652392A1 EP 11810546 A EP11810546 A EP 11810546A EP 2652392 A1 EP2652392 A1 EP 2652392A1
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EP
European Patent Office
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light
led
led light
reflector
light source
Prior art date
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Application number
EP11810546.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2652392B1 (de
Inventor
Gerald Böhm
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ZKW Group GmbH
Original Assignee
Zizala Lichtsysteme GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Zizala Lichtsysteme GmbH filed Critical Zizala Lichtsysteme GmbH
Publication of EP2652392A1 publication Critical patent/EP2652392A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2652392B1 publication Critical patent/EP2652392B1/de
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F21S41/148—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device the main emission direction of the LED being perpendicular to the optical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/323—Optical layout thereof the reflector having two perpendicular cross sections having regular geometrical curves of a distinct nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/40—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/67—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • F21S41/675—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors

Definitions

  • the invention relates to an LED light module for a motor vehicle or for a headlight for a motor vehicle, wherein the LED light module has at least one LED light source, which comprises at least one light emitting diode, and wherein the light emitted by the at least one LED light source via at least one reflector is emitted into a region lying in front of a motor vehicle, wherein the light emitted via the reflector forms a defined basic light distribution.
  • the LED light module has at least one LED light source, which comprises at least one light emitting diode, and wherein the light emitted by the at least one LED light source via at least one reflector is emitted into a region lying in front of a motor vehicle, wherein the light emitted via the reflector forms a defined basic light distribution.
  • the invention relates to a vehicle headlight with one or more such LED light modules.
  • Such LED light modules in the form of reflection systems are known from the prior art.
  • the light is applied to a correspondingly shaped reflector, e.g. radiating an open area reflector and emanating from it into the outside space, by the design of the reflector, the desired light image, e.g. produces a low beam distribution.
  • the desired light image e.g. produces a low beam distribution.
  • a lens for projecting the light image on the road is not provided in such systems.
  • the LED light source is usually in the optical axis of the system and in the region of a focal point of the reflector, and the 0 ° - emission of the LED light source or the one or more LED light source forming light emitting diodes are normal to the optical axis. Often, the LED light source, i. the 0 ° emission direction, also inclined towards the reflector.
  • a characteristic of dimmed light distribution e.g. a low beam distribution is that relatively much light is irradiated in an area on the horizontal line or in particular below this horizontal line, as is known in the art, this dimmed light distribution extends over a certain angular range down to the vehicle.
  • the emission characteristic of light-emitting diodes is shown by way of example in FIG.
  • Typical characteristic is the approximately hemispherical radiation characteristic with relatively much emitted light at the 0 ° - radiation and a sharply decreasing with increasing angle amount of emitted light.
  • FIG. 4 shows the relative intensity of the radiation as a function of the emission angle. The two maxima are specific for specific, frequently used light-emitting diodes, but more interesting for the invention is above all the symmetrical emission behavior around the 0 o -radiation direction and, in particular, the strong decrease of the intensity as a function of the increasing emission angle.
  • This emission characteristic of light-emitting diodes in conjunction with the above-described arrangement of the light emitting diodes in relation to the reflector results in that light which is emitted from the light emitting diode (s) in the direction of the light exit direction can no longer be used via the reflector to produce the dimmed light distribution. either because it exits directly from the module without impacting the reflector, or reaches the reflector in an area where the light can no longer be meaningfully used.
  • this loss of light is basically unproblematic (but reduces the efficiency of the optical system, since this light remains unused), and since from the affected areas of the beam angle of the light emitting diode (n) anyway only little light comes , this is of less importance for the generation of the light distribution. In the event that this light leads to stray light, measures must be taken that this stray light can not escape from the light module.
  • light exit direction refers to the direction of the light exit of the light beam out of the LED module, not to the light exit direction from the LED light source, and the “light exit direction” approximately corresponds to the direction of the optical axis of the LED module.
  • At least one diaphragm in the beam path after the at least one LED light source makes it possible to emit light emitted by the at least one LED light source which can not be used to generate the basic light distribution, for example because it is directly without the shutter would emerge or would be emitted by the reflector in an area above the legally permitted cut-off of the basic light distribution by reflection at the at least one aperture in a region of the reflector, which this light in an area below the basic light distribution or in a Area of the basic light distribution, preferably in a lower area of the basic light distribution.
  • the at least one diaphragm is designed to be reflective on its side facing the at least one LED light source on its entire surface.
  • the light shading effect and the light output are optimal when the at least one aperture extends over the entire width of the reflector.
  • the at least one aperture can be formed running transversely to the reflector straight or curved towards the reflector.
  • the curvature can be present in the vertical and / or horizontal direction.
  • the diaphragm can be designed to be adjustable in its curvature, for example by using a bendable diaphragm, wherein, for example, actuators can be used for the curvature.
  • the function according to the invention can be realized by means of a plurality of diaphragms, but in view of the manufacturing effort, it is generally advantageous if exactly one diaphragm is provided.
  • the one or more light-emitting diodes (s) of the at least one LED light source lie / lie in a horizontal plane which contains the optical axis of the LED light module.
  • the zero-degree emission angle of the at least one LED light source is inclined at an angle of 90 ° to the optical axis or at an angle smaller than 90 ° to the optical axis and counter to the light exit direction.
  • An inclination to the optical axis at an angle of less than 90 ° to the rear, contrary to the direction of light exit from the module, has the advantage that less interference from house may come to the outside, in this variant, but light can also be lost from the house that could otherwise be used.
  • the at least one aperture is normal to the optical axis.
  • the at least one aperture is inclined at an angle smaller than 90 °, counter to or in the light exit direction, to the optical axis.
  • a more complex solution is characterized in that the at least one diaphragm is movable into the beam path of the at least one LED light source, wherein the at least one diaphragm preferably about a pivot axis, which preferably parallel to a Horizontal plane containing the optical axis is pivotable.
  • the aperture can be pivoted about at slower speed, so that there is more apron in the photo, which may be something at a slower ride in the city, etc. of advantage.
  • the iris is either swung out of the beam path immediately or with a gentle transition, so that the apron in the photo is reduced.
  • the pivot axis is normal to the optical axis.
  • pivot axis lies in the horizontal plane which contains the optical axis, as a result of which the aperture can be swiveled out of the beam path almost completely.
  • the fundamental light distribution is a dimmed light distribution, e.g. a low beam distribution.
  • it is a light distribution regulated by ECE R 123, such. Motorway light, low beam, bad weather, city light.
  • the aperture can be pivoted, for example in highway light so that the apron is greatly reduced, so the light of the apron is pushed under HD and so this light is increased, whereby the distance vision is improved.
  • the additional light distribution forms an apron light distribution.
  • the basic light distribution and the additional light distribution overlap each other in the transition region or at least directly adjoin one another.
  • the at least one diaphragm on its side facing the at least one LED light source at least partially, preferably on the entire surface has a homogeneity of the light reflected from the side of the at least one aperture increasing structure, wherein the structure
  • the structure For example, in a Rif feiung and / or faceting and / or Hallmarking and / or Nabung the side of the at least one aperture exists.
  • FIG. 1 shows a light module according to the invention, schematically in a vertical section along the optical axis of the module in a schematic representation
  • FIG. 2 shows the light module from FIG. 1 in a schematic view from the front, looking in the direction opposite to the light exit direction, FIG.
  • FIG. 3 shows an exemplary light distribution generated with a light module according to the invention
  • the LED light module 1 shows an LED light module 1 for a motor vehicle or for a headlight for a motor vehicle in a vertical section
  • Figure 2 shows the light module from the front.
  • the LED light module 1 has an LED light source 3 which comprises at least one light-emitting diode, and wherein the light 10, 11 emitted by the at least one LED light source 3 is emitted via a reflector into a region located in front of a motor vehicle, wherein the light 10 ', 11' emitted via the reflector 2 forms a defined basic light distribution 30 ', as is schematically indicated in FIG.
  • an ellipsoidal reflector is shown, in which the light beams 10 ', 11' are reflected forward and downward.
  • Paraboloid-like reflectors or free surface reflectors are advantageously used in the invention, in which the light beams 10 ', 11' (contrary to the illustration in Figure 1) parallel to the optical axis, ie horizontally exit from the light module.
  • the LED light source 3 is located in the optical axis 100 of the system (light module) and in the region of a focal point or in the focal point of the reflector, the 0 ° - radiation direction of the LED light source 3 is in Figure 1 normal to the optical axis 100. Frequently the LED light source, ie the 0 ° emission direction, also inclined towards the reflector.
  • a characteristic of a dimmed light distribution is that relatively much light is radiated into a region on the horizontal line HH (FIG. 3) or, in particular, below this horizontal line, as is known to those skilled in the art is known, with this dimmed light distribution extends over a certain angular range down to the vehicle.
  • the emission characteristic of light-emitting diodes is shown by way of example in FIG.
  • a typical characteristic is the approximately hemispherical radiation characteristic with relatively much emitted light in the 0 ° emission direction and a sharply decreasing amount of emitted light as the angle increases.
  • FIG. 4 shows the relative intensity of the radiation as a function of the emission angle.
  • the two maxima are specific for specific, frequently used light-emitting diodes, but more interesting for the invention is above all the symmetrical emission behavior around the 0 o -radiation direction and, in particular, the strong decrease of the intensity as a function of the increasing emission angle.
  • This emission characteristic of light-emitting diodes in conjunction with the above-described arrangement of the light emitting diodes in relation to the reflector results in that light which is emitted from the light emitting diode (s) in the direction of the light exit direction can no longer be used via the reflector to produce the dimmed light distribution. either because it exits directly from the module without impacting the reflector, or reaches the reflector in an area where the light can no longer be meaningfully used.
  • FIG. 1 shows, for example, a light beam 20 which, without the measures according to the invention, would emerge unused as light beam 20 "'from the light module.
  • this loss of light is basically unproblematic (but reduces the efficiency of the optical system, since this light remains unused), and since from the affected areas of the beam angle of the light emitting diode (n) anyway only little light comes , this is of less importance for the generation of the light distribution 30 shown.
  • an aperture 4 is provided in the light exit direction after the LED light source 3, which aperture 4 is in the beam path of at least part of the light source 3 from the LED Light exit direction emitted light 20 is located on.
  • the diaphragm 4 is formed on its side facing the LED light source 3 4 'reflective light.
  • the diaphragm 4 is arranged in relation to the reflector 2 and the LED light source 3 such that light 20 ', 21' emitted by the LED light source 3 and reflected at the diaphragm 4 is reflected onto the reflector 2 and from there into the Outside, the light beams 20 ", 21" emitted by the reflector 2 form an additional light distribution 31 ', which in the light image is at least partially below the defined basic light distribution 30' or in one or more areas of the basic light distribution, preferably in a lower area of the defined basic light distribution 30 'lie.
  • the reflective property and / or that of the reflector is preferably obtained by coating the diaphragm and / or the reflector with a reflective layer, or the diaphragm and / or the reflector are produced using high-gloss materials.
  • light exit direction refers to the direction of the light exit of the light beam out of the LED module, not to the light exit direction out of the LED light source, and the “light exit direction” corresponds approximately to the direction of the optical axis 100 of the LED module.
  • the diaphragm 4 in the beam path after the LED light source, it is possible, emitted by the LED light source light, which can not be used for the generation of the basic light distribution, such as because it would emerge directly without aperture from the light module or of the Reflector would be emitted in a range above the legally permitted cut-off of the basic light distribution to reflect by reflection on the aperture in a region of the reflector, which this light in an area below the basic light distribution or in a range of the basic light distribution, preferably in a to radiate the lower area of the basic light distribution.
  • the aperture is designed in view of their arrangement and height such that those marginal rays 10, 11, which still have sufficient light intensity to contribute to the basic light distribution 30 ', still directly from the LED light source 3 on the Reflector 2 can get.
  • Other rays, such as light beam 20 'with already too low intensity are reflected on the aperture 4 and from there to the reflector 2 and can then be used especially for the illumination of the apron, where lower light intensities are sufficient.
  • the diaphragm 4 is arranged in order to define the boundary rays 10 also depends on the emission characteristics of the light-emitting diodes or LED light sources used and / or on the reflector used.
  • the aperture 4 shown in the figures is formed on its side facing the LED light source 3 side 4 'on the entire surface reflective, and the aperture 4 extends (Figure 2) over the entire width of the reflector. 3
  • the diaphragm 4 as shown in Figure 2, transversely to the reflector 3 straight, but also to the reflector 3 out curved (not shown) may be formed.
  • the straight diaphragm 4 shown is normal to the optical axis 100.
  • the fundamental light distribution 30 ' is a dimmed light distribution, e.g. a low beam distribution (in this example without asymmetry).
  • the additional light distribution 31 forms an apron light distribution.
  • FIG. 3 also shows in each case a single helix image 30 (generated by the light source and a region of the reflector, ie imaging of the light source over a specific reflector region) and helix image 31 (generated by the light source, a region of the reflector and the diaphragm, that is to say the illustration of FIG Aperture on a specific reflector area reflected light source).
  • the basic light distribution 30 'and the additional light distribution 31' to overlap one another or at least directly adjoin one another in the transition region.
  • the invention it is possible to produce a basic light distribution, for example, low beam distribution with little front-end illumination. Through the aperture then additional apron illumination can be generated.
  • a headlight or light module according to the invention is capable of complying with the legal provisions of various regulations and statutory provisions, such as e.g. To meet ECE and SAE.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein LED-Lichtmodul (1) für ein Kraftfahrzeug bzw. für einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, wobei das LED-Lichtmodul (1) zumindest eine LED-Lichtquelle (3) aufweist, welche zumindest eine Leuchtdiode umfasst, und wobei das von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) emittierte Licht (10, 11) über zumindest einen Reflektor (2) in einen vor einem Kraftfahrzeug liegenden Bereich emittiert wird, wobei das über den Reflektor (2) emittierte Licht (10', 11') eine definierte Grund-Lichtverteilung (30') bildet, wobei erfindungsgemäß in Lichtaustrittsrichtung nach der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) zumindest eine Blende (4) vorgesehen ist, welche zumindest eine Blende (4) sich im Strahlengang von zumindest einem Teil des von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) in Lichtaustrittsrichtung emittierten Lichtes (20) befindet, und wobei die zumindest eine Blende (4) an ihrer der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) zugewandten Seite (4') zumindest bereichsweise Licht reflektierend ausgebildet ist, und wobei die zumindest eine Blende (4) in Bezug auf den zumindest einen Reflektor (2) und die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) derart angeordnet ist, dass von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) emittiertes und an der zumindest einen Blende (4) reflektiertes Licht (20', 21') auf den zumindest einen Reflektor (2) reflektiert und von dort in den Außenraum abgestrahlt wird, wobei die von dem zumindest einen Reflektor (2) abgestrahlten Lichtstrahlen (20", 21") eine Zusatzlichtverteilung (31') bilden, welche im Lichtbild zumindest teilweise unterhalb der definierten Grundlichtverteilung (30') oder in einem oder mehreren Bereichen der Grundlichtverteilung, vorzugsweise in einem unteren Bereich der definierten Grundlichtverteilung (30') liegen.

Description

LED-LICHTMODUL
Die Erfindung betrifft ein LED-Lichtmodul für ein Kraftfahrzeug bzw. für einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, wobei das LED-Lichtmodul zumindest eine LED-Lichtquelle aufweist, welche zumindest eine Leuchtdiode umfasst, und wobei das von der zumindest einen LED-Lichtquelle emittierte Licht über zumindest einen Reflektor in einen vor einem Kraftfahrzeug liegenden Bereich emittiert wird, wobei das über den Reflektor emittierte Licht eine definierte Grund-Lichtverteilung bildet.
Weiters betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem oder mehreren solcher LED-Lichtmodule.
Solche LED-Lichtmodule in Form von Reflexionssystemen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei solchen Reflexionssystemen wird das Licht auf einen entsprechend ausgebildeten Reflektor, z.B. einen Freiflächenreflektor abgestrahlt und von diesem in den Außenraum emittiert, durch die Ausgestaltung des Reflektors wird das gewünschte Lichtbild, z.B. eine Abblendlichtverteilung erzeugt. Eine Linse zur Projektion des Lichtbildes auf die Straße ist bei solchen Systemen nicht vorgesehen.
Die LED-Lichtquelle liegt dabei üblicherweise in der optischen Achse des Systems und im Bereich eines Brennpunktes des Reflektors, und die 0°- Abstrahlrichtung der LED-Lichtquelle oder der einen oder mehreren die LED-Lichtquelle bildenden Leuchtdioden stehen normal auf die optische Achse. Häufig ist die LED-Lichtquelle, d.h. die 0°- Abstrahlrichtung, auch zu dem Reflektor hin geneigt.
Ein Charakteristikum einer abgeblendeten Lichtverteilung, z.B. einer Abblendlichtverteilung ist jenes, dass relativ viel Licht in einen Bereich an der Horizontallinie bzw. insbesondere unterhalb dieser Horizontallinie gestrahlt wird, wie dies dem Fachmann bekannt ist, wobei sich diese abgeblendete Lichtverteilung über einen gewissen Winkelbereich nach unten zum Fahrzeug hin erstreckt.
Die Abstrahlcharakteristik von Leuchtdioden ist in Figur 4 beispielhaft dargestellt. Typisches Charakteristikum ist die in etwa halbkugelförmige Abstrahlcharakteristik mit relativ viel abgestrahltem Licht bei der 0°- Abstrahlrichtung und einer mit zunehmendem Winkel stark abnehmenden Menge an abgestrahltem Licht. Figur 4 zeigt die relative Intensität der Strahlung als Funktion des Abstrahlwinkels. Die beiden Maxima sind für spezielle, häufig verwendete Leuchtdioden spezifisch, für die Erfindung interessanter ist aber vor allem das symmetrische Abstrahlverhalten um die 0o-Abstrahlrichtung und insbesondere die starke Abnahme der Intensität als Funktion des zunehmenden Abstrahlwinkels.
Diese Abstrahlcharakteristik von Leuchtdioden in Zusammenspiel mit der oben beschriebenen Anordnung der Leuchtdioden in Bezug auf den Reflektor führt dazu, dass Licht welches aus der oder den Leuchtdioden in Richtung der Lichtaustrittsrichtung abgestrahlt wird, nicht mehr über den Reflektor zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung verwendet werden kann, entweder, weil es direkt aus dem Modul austritt, ohne auf den Reflektor aufzutreffen, oder den Reflektor in einem Bereich erreicht, in dem das Licht nicht mehr sinnvoll genutzt werden kann.
Sofern mit diesem ungenutzten Licht kein Störlicht erzeugt wird, ist dieser Lichtverlust grundsätzlich unproblematisch (verringert allerdings die Effizienz des optischen Systems, da dieses Licht ungenutzt bleibt), und da aus den betroffenen Bereichen der Abstrahlwinkel der Leuchtdiode(n) ohnehin nur noch wenig Licht stammt, ist dieses für die Erzeugung der angeblendeten Lichtverteilung von geringerer Bedeutung. Für den Fall, dass dieses Licht zu Störlicht führt, sind Maßnahmen zu treffen, dass dieses Störlicht nicht aus dem Lichtmodul austreten kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Effizienz eines solchen LED-Moduls zu verbessern und die Ausleuchtung des Vorfeldes vor dem Fahrzeug zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten LED-Modul dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß in Lichtaustrittsrichtung nach der zumindest einen LED-Lichtquelle zumindest eine Blende vorgesehen ist, welche zumindest eine Blende sich im Strahlengang von zumindest einem Teil des von der zumindest einen LED-Lichtquelle in Lichtaustrittsrichtung emittierten Lichtes befindet, und wobei die zumindest eine Blende an ihrer der zumindest einen LED-Lichtquelle zugewandten Seite zumindest bereichsweise Licht reflektierend ausgebildet ist, und wobei die zumindest eine Blende in Bezug auf den zumindest einen Reflektor und die zumindest eine LED-Lichtquelle derart angeordnet ist, dass von der zumindest einen LED-Lichtquelle emittiertes und an der zumindest einen Blende reflektiertes Licht auf den zumindest einen Reflektor reflektiert und von dort in den Außenraum abgestrahlt wird, wobei die von dem zumindest einen Reflektor abgestrahlten Lichtstrahlen eine Zusatzlichtverteilung bilden, welche im Lichtbild zumindest teilweise unterhalb der definierten Grundlichtverteilung oder in einem oder mehreren Bereichen der Grundlichtverteilung, vorzugsweise in einem unteren Bereich der definierten Grundlichtverteilung liegen.
Der Begriff „Lichtaustrittsrichtung" bezieht sich auf die Richtung des Lichtaustrittes des Lichtbündels aus dem LED-Modul heraus, nicht auf die Lichtaustrittsrichtung aus der LED- Lichtquelle heraus; die„Lichtaustrittsrichtung" entspricht in etwa der Richtung der optischen Achse des LED-Moduls.
Durch die Verwendung von zumindest einer Blende im Strahlengang nach der zumindest einen LED-Lichtquelle wird es möglich, von der zumindest einen LED-Lichtquelle emittiertes Licht, welches nicht für die Erzeugung der Grundlichtverteilung herangezogen werden kann, etwa weil es ohne Blende direkt aus dem Lichtmodul austreten würde oder von dem Reflektor in einen Bereich über der gesetzlich erlaubten Hell-Dunkel-Grenze der Grundlichtverteilung abgestrahlt werden würde, durch Reflexion an der zumindest einen Blende in einen Bereich des Reflektors abzustrahlen, welcher dieses Licht in einen Bereich unterhalb der Grundlichtverteilung oder in einen Bereich der Grundlichtverteilung, vorzugsweise in einen unteren Bereich der Grundlichtverteilung abzustrahlen.
Einfach in der Fertigung und insbesondere in Hinblick auf die Lichtausbeute optimal ist es, wenn die zumindest eine Blende auf ihrer der zumindest einen LED-Lichtquelle zugewandten Seite auf ihrer gesamten Fläche reflektierend ausgebildet ist.
Der Licht abschattende Effekt und auch die Lichtausbeute sind optimal, wenn sich die zumindest eine Blende über die gesamte Breite des Reflektors erstreckt.
Dabei kann die zumindest eine Blende quer zum Reflektor gerade verlaufend oder zum Reflektor hin gekrümmt ausgebildet sein. Die Krümmung kann dabei in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung vorliegen. Vorzugsweise kann die Blende in ihrer Krümmung verstellbar ausgeführt sein, etwa durch Verwendung einer biegbaren Blende, wobei zur Krümmung beispielsweise Aktoren verwendet werden können. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Funktion mittels mehrerer Blenden realisiert sein, in Hinblick auf den Fertigungsaufwand ist es in der Regel aber von Vorteil, wenn genau eine Blende vorgesehen ist.
Zweckmäßigerweise liegt/ liegen die eine oder die mehreren Leuchtdiode(n) der zumindest einen LED-Lichtquelle in einer Horizontalebene, welche die optische Achse des LED- Lichtmoduls enthält.
Weiters ist vorgesehen, dass der Nullgrad-Abstrahlwinkel der zumindest einen LED- Lichtquelle unter einem Winkel von 90° zur optischen Achse oder unter einem Winkel kleiner 90° zu der optischen Achse und entgegen der Lichtaustrittsrichtung geneigt ist.
Diese Anordnungen, bei denen die Leuchtiode(n) nach oben/unten auf den Reflektor strahlen, tragen der bekannten Ausstrahlcharakteristik der Leuchtdioden Rechnung.
Eine Neigung zur optischen Achse unter einem Winkel kleiner als 90° nach hinten, entgegen der Lichtaustrittsrichtung aus dem Modul, hat den Vorteil, dass von Haus unter Umständen weniger Störstrahlung nach Außen gelangt, bei dieser Variante kann aber Licht auch von Haus aus schon verloren gehen, welches sonst noch genützt werden könnte.
Weiters ist mit Vorteil vorgesehen, dass die eine oder die mehreren Leuchtdiode(n) der zumindest einen LED-Lichtquelle in einem Brennpunkt des Reflektors oder entlang und/ oder quer, parallel zu oder in einer Horizontalebene, welche die optische Achse, der optischen Achse im Bereich eines Brennpunktes des Reflektors angeordnet sind.
Bei einer Variante, bei welcher wenig Bauraum für die Blende in Lichtaustrittsrichtung benötigt wird, ist vorgesehen, dass die zumindest eine Blende normal auf die optische Achse steht.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die zumindest eine Blende unter einem Winkel kleiner 90°, entgegen oder in Lichtaustrittsrichtung, zu der optischen Achse geneigt ist.
Eine aufwändigere Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Blende in den Strahlengang der zumindest einen LED-Lichtquelle bewegbar ist, wobei die zumindest eine Blende vorzugsweise um eine Verschwenkachse, welche vorzugsweise parallel zu einer Horizontalebene, welche die optische Achse enthält, verschwenkbar ist.
Bei dieser Variante kann die Blende etwa bei langsamerer Fahrt eingeschwenkt werden, sodass sich im Lichtbild mehr Vorfeld ergibt, was etwas bei langsamerer Fahrt in der Stadt etc. von Vorteil sein kann. Bei schnellerer Fahrt wird die Blende entweder sofort oder mit einem sanften Übergang aus dem Strahlengang herausgeschwenkt, sodass das Vorfeld im Lichtbild reduziert wird.
Vorzugsweise steht die Verschwenkachse normal auf die optische Achse.
Weiters von Vorteil ist es, wenn die Verschwenkachse in der Horizontalebene, welche die optische Achse enthält, liegt, wodurch die Blende praktisch vollständig aus dem Strahlengang herausgeschwenkt werden kann.
Bei einer beispielhaften Variante der Erfindung ist die Grund-Lichtverteilung eine abgeblendete Lichtverteilung, z.B. eine Abblendlichtverteilung. Oder es handelt sich um eine Lichtverteilung geregelt nach ECE R 123, wie z.B. Autobahnlicht, Abblendlicht, Schlechtwetterlicht, Stadtlicht. Dazu kann die Blende beispielsweise bei Autobahnlicht so verschwenkt werden, dass das Vorfeld stark reduziert wird, also das Licht des Vorfelds unter HD geschoben wird und so dieses Licht erhöht wird, wodurch die Fernsicht verbessert wird.
Bei einer beispielhaften Variante der Erfindung, etwa wenn die Grund-Lichtverteilung eine abgeblendete Lichtverteilung wie eine Abblendlichtverteilung ist, bildet die Zusatzlichtverteilung eine Vorfeld-Lichtverteilung.
Um eine homogene Gesamtlichtverteilung zu erhalten ist es von Vorteil, wenn die Grund- Lichtverteilung und die Zusatzlichtverteilung einander im Übergangsbereich überlappen oder zumindest direkt aneinander grenzen.
Außerdem kann es von Vorteil sein, wenn die zumindest eine Blende an ihrer der zumindest einen LED-Lichtquelle zugewandten Seite zumindest bereichsweise, vorzugsweise auf der gesamten Fläche eine die Homogenität des von der Seite der zumindest einen Blende reflektierten Lichtes erhöhende Struktur aufweist, wobei die Struktur beispielsweise in einer Rif feiung und/ oder Facettierung und/ oder Punzierung und/ oder Nabung der Seite der zumindest einen Blende besteht. Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erörtert. In dieser zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul, schematisch in einem Vertikalschnitt entlang der optischen Achse des Moduls in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 das Lichtmodul aus Figur 1 in einer schematischen Ansicht von Vorne mit Blickrichtung entgegen der Lichtaustrittsrichtung,
Fig. 3 eine mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul erzeugte beispielhafte Lichtverteilung, und
Fig. 4 eine charakteristische, beispielhafte Abstrahlcharakteristik für eine Leuchtdiode.
Figur 1 zeigt ein LED-Lichtmodul 1 für ein Kraftfahrzeug bzw. für einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug in einem Vertikalschnitte, Figur 2 zeigt das Lichtmodul von vorne. Das LED- Lichtmodul 1 weist eine LED-Lichtquelle 3 auf, welche zumindest eine Leuchtdiode umfasst, und wobei das von der zumindest einen LED-Lichtquelle 3 emittierte Licht 10, 11 über einen Reflektor in einen vor einem Kraftfahrzeug liegenden Bereich emittiert wird, wobei das über den Reflektor 2 emittierte Licht 10', 11' eine definierte Grund-Lichtverteilung 30' bildet, wie diese in Figur 3 schematisch angedeutet ist.
Bei der gezeigten schematischen Darstellung ist ein ellipsoidförmiger Reflektor gezeigt, bei welchem die Lichtstrahlen 10', 11' nach vorne unten reflektiert werden. Von Vorteil werden bei der Erfindung allerdings Paraboloid-ähnliche Reflektoren oder Freiflächen-Reflektoren verwendet, bei welchen die Lichtstrahlen 10', 11' (entgegen der Darstellung in Figur 1) parallel zu der optischen Achse, also horizontal aus dem Lichtmodul austreten.
Die LED-Lichtquelle 3 liegt in der optischen Achse 100 des Systems (Lichtmoduls) und im Bereich eines Brennpunktes oder im Brennpunkt des Reflektors, die 0°- Abstrahlrichtung der LED-Lichtquelle 3 steht in Figur 1 normal auf die optische Achse 100. Häufig ist die LED- Lichtquelle, d.h. die 0°- Abstrahlrichtung, auch zu dem Reflektor hin geneigt.
Ein Charakteristikum einer abgeblendeten Lichtverteilung, z.B. einer Abblendlichtverteilung ist jenes, dass relativ viel Licht in einen Bereich an der Horizontallinie H-H (Figur 3) bzw. insbesondere unterhalb dieser Horizontallinie gestrahlt wird, wie dies dem Fachmann bekannt ist, wobei sich diese abgeblendete Lichtverteilung über einen gewissen Winkelbereich nach unten zum Fahrzeug hin erstreckt.
Die Abstrahlcharakteristik von Leuchtdioden ist in Figur 4 beispielhaft dargestellt. Typisches Charakteristikum ist die in etwa halbkugelförmige Abstrahlcharakteristik mit relativ viel abgestrahltem Licht bei der 0°- Abstrahlrichtung und einer mit zunehmendem Winkel stark abnehmenden Menge an abgestrahltem Licht. Figur 4 zeigt die relative Intensität der Strahlung als Funktion des Abstrahlwinkels. Die beiden Maxima sind für spezielle, häufig verwendete Leuchtdioden spezifisch, für die Erfindung interessanter ist aber vor allem das symmetrische Abstrahlverhalten um die 0o-Abstrahlrichtung und insbesondere die starke Abnahme der Intensität als Funktion des zunehmenden Abstrahlwinkels.
Diese Abstrahlcharakteristik von Leuchtdioden in Zusammenspiel mit der oben beschriebenen Anordnung der Leuchtdioden in Bezug auf den Reflektor führt dazu, dass Licht welches aus der oder den Leuchtdioden in Richtung der Lichtaustrittsrichtung abgestrahlt wird, nicht mehr über den Reflektor zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung verwendet werden kann, entweder, weil es direkt aus dem Modul austritt, ohne auf den Reflektor aufzutreffen, oder den Reflektor in einem Bereich erreicht, in dem das Licht nicht mehr sinnvoll genutzt werden kann.
Figur 1 zeigt beispielsweise einen Lichtstrahl 20, welcher ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen als Lichtstrahl 20"' ungenutzt aus dem Lichtmodul austreten würde.
Sofern mit diesem ungenutzten Licht kein Störlicht erzeugt wird, ist dieser Lichtverlust grundsätzlich unproblematisch (verringert allerdings die Effizienz des optischen Systems, da dieses Licht ungenutzt bleibt), und da aus den betroffenen Bereichen der Abstrahlwinkel der Leuchtdiode(n) ohnehin nur noch wenig Licht stammt, ist dieses für die Erzeugung der angeblendeten Lichtverteilung 30, von geringerer Bedeutung.
Um nun Lichtstrahlen wie den schematisch gezeigten Lichtstrahl 20, 20"' ebenfalls nutzen zu können, ist in Lichtaustrittsrichtung nach der LED-Lichtquelle 3 eine Blende 4 vorgesehen, welche Blende 4 sich im Strahlengang von zumindest einem Teil des von der LED- Lichtquelle 3 in Lichtaustrittsrichtung emittierten Lichtes 20 an befindet. Die Blende 4 ist an ihrer der LED-Lichtquelle 3 zugewandten Seite 4' Licht reflektierend ausgebildet. Weiters ist die Blende 4 in Bezug auf den Reflektor 2 und die LED-Lichtquelle 3 derart angeordnet, dass von der LED-Lichtquelle 3 emittiertes und an der Blende 4 reflektiertes Licht 20', 21' auf den Reflektor 2 reflektiert und von dort in den Außenraum abgestrahlt wird, wobei die von Reflektor 2 abgestrahlten Lichtstrahlen 20", 21" eine Zusatzlichtverteilung 31' bilden, welche im Lichtbild zumindest teilweise unterhalb der definierten Grundlichtverteilung 30' oder in einem oder mehreren Bereichen der Grundlichtverteilung, vorzugsweise in einem unteren Bereich der definierten Grundlichtverteilung 30' liegen.
Die reflektierende Eigenschaft und/ oder jene des Reflektors ergibt sich vorzugsweise durch Beschichtung der Blende und/ oder des Reflektors mit einer reflektierenden Schicht, oder die Blende und/ oder der Reflektor werden unter Verwendung hochglänzender Materialien erzeugt.
Die auf diese Weise gebildet Zusatzlichtverteilung, welche sich in einem unteren Bereich an die Hauptlicht- bzw. Grundlichtverteilung anschließt, ist in Figur 3 gezeigt.
Der Begriff „Lichtaustrittsrichtung" bezieht sich auf die Richtung des Lichtaustrittes des Lichtbündels aus dem LED-Modul heraus, nicht auf die Lichtaustrittsrichtung aus der LED- Lichtquelle heraus; die„Lichtaustrittsrichtung" entspricht in etwa der Richtung der optischen Achse 100 des LED-Moduls.
Durch die Verwendung der Blende 4 im Strahlengang nach der LED-Lichtquelle wird es möglich, von der LED-Lichtquelle emittiertes Licht, welches nicht für die Erzeugung der Grundlichtverteilung herangezogen werden kann, etwa weil es ohne Blende direkt aus dem Lichtmodul austreten würde oder von dem Reflektor in einen Bereich über der gesetzlich erlaubten Hell-Dunkel-Grenze der Grundlichtverteilung abgestrahlt werden würde, durch Reflexion an der Blende in einen Bereich des Reflektors abzustrahlen, welcher dieses Licht in einen Bereich unterhalb der Grundlichtverteilung oder in einen Bereich der Grundlichtverteilung, vorzugsweise in einen unteren Bereich der Grundlichtverteilung abzustrahlen.
Vorzugsweise wird die Blende dabei in Hinblick auf ihre Anordnung und Höhe derart gestaltet, dass jene Grenzstrahlen 10, 11, welche noch ausreichend Lichtintensität aufweisen, um zur Grundlichtverteilung 30' beizutragen, noch direkt von der LED-Lichtquelle 3 auf den Reflektor 2 gelangen können. Andere Strahlen, wie etwa Lichtstrahl 20' mit bereits zu geringer Intensität werden auf die Blende 4 und von dort auf den Reflektor 2 reflektiert und können dann vor allem zur Beleuchtung des Vorfeldes genutzt werden, wo geringere Lichtstärken ausreichend sind.
Wie die Blende 4 angeordnet wird, um die Grenzstrahlen 10 zu definieren, hängt auch von Abstrahlcharakteristik der verwendeten Leuchtdioden bzw. LED-Lichtquellen und/ oder vom verwendeten Reflektor ab.
Die in den Figuren gezeigte Blende 4 ist auf ihrer der LED-Lichtquelle 3 zugewandten Seite 4' auf der gesamten Fläche reflektierend ausgebildet, und die Blende 4 erstreckt sich (Figur 2) über die gesamte Breite des Reflektors 3.
Dabei kann die Blende 4, wie in Figur 2 gezeigt, quer zum Reflektor 3 gerade verlaufend, aber auch zum Reflektor 3 hin gekrümmt (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die gezeigte gerade Blende 4 steht dabei normal auf die optische Achse 100.
Bei einer beispielhaften Variante der Erfindung wie gezeigt ist die Grund-Lichtverteilung 30' eine abgeblendete Lichtverteilung, z.B. eine Abblendlichtverteilung (in diesem Beispiel ohne Asymmetrieanteil) .
Bei einer beispielhaften Variante der Erfindung, etwa wenn die Grund-Lichtverteilung eine abgeblendete Lichtverteilung wie eine Abblendlichtverteilung ist, bildet die Zusatzlichtverteilung 31' eine Vorfeld-Lichtverteilung.
Figur 3 zeigt weiters auch noch jeweils ein einzelnes Wendelbild 30 (erzeugt von Lichtquelle und einem Bereich des Reflektors, d.h. Abbildung der Lichtquelle über einen bestimmten Reflektorbereich) und Wendelbild 31 (erzeugt von Lichtquelle, einem Bereich des Reflektors und Blende, d.h. Abbildung der über die Blende auf einen bestimmten Reflektorbereich reflektierten Lichtquelle).
Schließlich, um eine homogene Gesamtlichtverteilung zu erhalten, ist es wie in Figur 3 gezeigt, von Vorteil, wenn die Grund-Lichtverteilung 30' und die Zusatzlichtverteilung 31' einander im Übergangsbereich überlappen oder zumindest direkt aneinander grenzen. Mit der Erfindung wird es möglich, eine Grundlichtverteilung, z.B. Abblendlichtverteilung mit wenig Vorfeldausleuchtung zu erzeugen. Durch die Blende kann dann zusätzliche Vorfeldausleuchtung erzeugt werden.
Mittels der Erfindung kann mit einer gleich starken LED-Lichtquelle gegenüber einem herkömmlichen System eines gesetzeskonforme Lichtverteilung mit mehr Vorfeld erzeugt werden, oder eine gesetzeskonforme Lichtverteilung kann mit einer schwächeren LED- Lichtquelle erzeugt werden.
Ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer bzw. Lichtmodul vermag die gesetzlichen Bestimmungen diverser Vorschriften und gesetzlicher Regelungen wie z.B. ECE und SAE zu erfüllen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. LED-Lichtmodul (1) für ein Kraftfahrzeug bzw. für einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, wobei das LED-Lichtmodul (1) zumindest eine LED-Lichtquelle (3) aufweist, welche zumindest eine Leuchtdiode umfasst, und wobei das von der zumindest einen LED- Lichtquelle (3) emittierte Licht (10, 11) über zumindest einen Reflektor (2) in einen vor einem Kraftfahrzeug liegenden Bereich emittiert wird, wobei das über den Reflektor (2) emittierte Licht (10', 11') eine definierte Grund-Lichtverteilung (30') bildet, dadurch gekennzeichnet, dass in Lichtaustrittsrichtung nach der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) zumindest eine Blende (4) vorgesehen ist, welche zumindest eine Blende (4) sich im Strahlengang von zumindest einem Teil des von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) in Lichtaustrittsrichtung emittierten Lichtes (20) befindet, und wobei die zumindest eine Blende (4) an ihrer der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) zugewandten Seite (4') zumindest bereichsweise Licht reflektierend ausgebildet ist, und wobei die zumindest eine Blende (4) in Bezug auf den zumindest einen Reflektor (2) und die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) derart angeordnet ist, dass von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) emittiertes und an der zumindest einen Blende (4) reflektiertes Licht (20', 21') auf den zumindest einen Reflektor (2) reflektiert und von dort in den Außenraum abgestrahlt wird, wobei die von dem zumindest einen Reflektor (2) abgestrahlten Lichtstrahlen (20", 21") eine Zusatzlichtverteilung (31') bilden, welche im Lichtbild zumindest teilweise unterhalb der definierten Grundlichtverteilung (30') oder in einem oder mehreren Bereichen der Grundlichtverteilung, vorzugsweise in einem unteren Bereich der definierten Grundlichtverteilung (30') liegen.
2. LED-Lichtmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Blende (4) auf ihrer der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) zugewandten Seite (4') auf ihrer gesamten Fläche reflektierend ausgebildet ist.
3. LED-Lichtmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zumindest eine Blende (4) über die gesamte Breite des Reflektors (3) erstreckt.
4. LED-Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Blende (4) quer zum Reflektor (3) gerade verlaufend oder zum Reflektor (3) hin gekrümmt ausgebildet ist.
5. LED-Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Blende (4) vorgesehen ist.
6. LED-Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Leuchtdiode(n) der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) in einer Horizontalebene, welche die optische Achse (100) des LED-Lichtmoduls (1) enthält, liegt/ liegen.
7. LED-Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nullgrad- Abstrahlwinkel (0°) der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) unter einem Winkel von 90° zu der optischen Achse (100) oder unter einem Winkel kleiner 90° zu der optischen Achse (100) und entgegen der Lichtaustrittsrichtung geneigt ist.
8. LED-Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Leuchtdiode(n) der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) in einem Brennpunkt des Reflektors (2) oder entlang und/ oder quer, parallel zu oder in einer Horizontalebene, welche die optische Achse (100), der optischen Achse (100) im Bereich eines Brennpunktes des Reflektors (2) angeordnet sind.
9. LED-Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Blende (4) normal auf die optische Achse (100) steht.
10. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Blende unter einem Winkel kleiner 90°, entgegen oder in Lichtaustrittsrichtung, zu der optischen Achse (100) geneigt ist.
11. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Blende in den Strahlengang der zumindest einen LED-Lichtquelle bewegbar ist, wobei die zumindest eine Blende vorzugsweise um eine Verschwenkachse, welche vorzugsweise parallel zu einer Horizontaleebene, welche die optische Achse enthält, verschwenkbar ist.
12. LED-Modul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschwenkachse normal auf die optische Achse steht.
13. LED-Modul nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschwenkachse in der Horizontalebene, welche die optische Achse enthält, liegt.
14. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Grund-Lichtverteilung (30') eine abgeblendete Lichtverteilung ist, z.B. eine Abblendlichtverteilung.
15. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzlichtverteilung (31') eine Vorfeld-Lichtverteilung bildet.
16. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Grund-Lichtverteilung (30') und die Zusatzlichtverteilung (31') einander im Übergangsbereich überlappen oder zumindest direkt aneinander grenzen.
17. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Blende (4) an ihrer der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) zugewandten Seite (4') zumindest bereichsweise, vorzugsweise auf der gesamten Fläche eine die Homogenität des von der Seite (4') der zumindest einen Blende reflektierten Lichtes erhöhende Struktur aufweist, wobei die Struktur beispielsweise in einer Rif feiung und/ oder Facettierung und/ oder Punzierung und/ oder Nabung der Seite (4') der zumindest einen Blende (4) besteht.
18. Fahrzeugscheinwerfer mit einem oder mehreren LED-Modulen nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
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