AT500562A1

AT500562A1 - Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: AT500562A1
Application number: AT0171203A
Authority: AT
Inventors: Michael Mag Aichinger
Original assignee: Zizala Lichtsysteme Gmbh
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2006-01-15
Also published as: AT500562B1; DE102004051485A1

Description

• · • · • · • Μ ♦ · · • · · · • · · ι» Ρ9232

Fahrzeugscheinweri

Die Erfindung betrifft eine Lichteinheit für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle und zumindest einem Reflektor, welcher im Wesentlichen den gesamten verfügbaren von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtstrom auf zumindest einen im Strahlengang angeordneten Spiegel bündelt.

Unter „verfügbarer Lichtstrom" ist dabei jener Lichtstrom zu verstehen, der über einen größenmäßig üblichen in einer Frontbeleuchtungsanwendung verbaubaren Reflektor auf einen Spiegel reflektiert werden kann.

Eine solche Lichteinheit bzw. ein entsprechender Fahrzeugscheinwerfer mit einer solchen Lichteinheit ist aus der EP 0 972 983 Al bekannt. Der in diesem Dokument geoffenbarte Abblendscheinwerfer besteht aus zwei Reflektoren mit einer gemeinsamen Lichtquelle. Während Licht von einem unteren Reflektor in einen Bereich vor das Fahrzeug reflektiert wird, wird Licht von dem oberen Reflektor, der in einem Horizontalschnitt elliptisch und in vertikalen Schnitten als Freiflächenreflektor ausgebildet ist, über einen schwenkbaren Spiegel in das Vorfeld des Fahrzeuges reflektiert. Der Spiegel wird dabei abhängig vom Kurvenradius in den Strahlengang hineingeschwenkt.

Um eine gute Ausleuchtung des Vorfeldes mit einer entsprechenden vertikalen Erstreckung des Lichtbildes zu erreichen, müssen die entsprechenden Strahlen entsprechend parallel zur Horizontalen gerichtet werden. Dazu ist der obere Reflektor wie bereits erwähnt in vertikalen Schnitten als Freifläche ausgebildet, die für eine entsprechende Ausrichtung der Strahlen sorgt. Die parallel gerichteten Strahlen treffen dann auf den schwenkbaren Spiegel und werden in den Außenraum reflektiert.

Grundsätzlich lassen sich bei Verwendung einer solchen Lichteinheit eine Reihe verschiedener Lichtverteilungen realisieren, sodass grundsätzlich die Verwendung eines solchen Moduls wünschenswert ist.

Nachteilig an der bekannten Lichteinheit ist allerdings, dass durch das parallel Richten der Strahlen mit dem oberen Reflektor auch der Spiegel eine entsprechend große Fläche aufweisen muss, um möglichst alle von dem Reflektor ausgehenden Lichtstrahlen reflektieren zu können. Entsprechend benötigt der Spiegel mehr Bauraum, was nicht nur, aber insbesondere auch bei einem verschwenkbaren Spiegel nachteilig ist. Außerdem wird die Herstellung des Spiegels aufwändiger und schwieriger, und zusätzlich wird der Spiegel schwerer, was neben P9232 ·· ··♦· ···· · · ·· • · · ♦····♦ • · · · · · ··· ·· ·· · · f # 2*···· · · ♦ ♦ “ ♦ · ·· · ··· ♦♦♦ «« diesem Nachteil an sich auch noch bedingt, dass bei einem verschwenkbaren Spiegel ein stärkerer Antrieb zum Verschwenken benötigt wird, der zusätzlich mehr Energie verbraucht.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine eingangs erwähnte Lichteinheit derart zu verbessern, dass die oben angesprochenen Nachteile behoben sind.

Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Lichteinheit dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß im Strahlengang des von dem Spiegel stammenden Lichtes zumindest eine Linse angeordnet ist, welche die über den Spiegel reflektierten Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zu einer Horizontalebene richtet.

Durch die zumindest eine Linse wird das Licht in vertikaler Richtung im Wesentlichen parallel gerichtet, d.h. die Strahlen werden in vertikaler Richtung fokussiert, und somit ist es nicht mehr notwendig, eine Fokussierung und Parallelrichtung der Strahlen bereits am Reflektor vorzunehmen. Da die Strahlen daher noch nicht ausgerichtet auf den Spiegel treffen, kann dieser eine wesentlich kleinere reflektierende Oberfläche aufweisen als bei dem bekannten Scheinwerfer, womit die oben genannten Nachteile beseitigt sind. Zusätzlich ergibt sich auch noch der Effekt, dass es durch die Linse nicht mehr möglich ist, von Außen in den Scheinwerfer zu sehen, wodurch dieser ein wesentlich wertigeres Aussehen erhält als lediglich mit einer klaren Scheiben bzw. einer Abdeckung ohne optische Struktur.

Außerdem wird man in der Positionierung des Spiegels freier und kann diesen an einer optisch optimalen Position anordnen.

Vorzugsweise richtet die Linse das Licht in vertikaler Richtung im Wesentlichen parallel, sodass sich in horizontaler Richtung eine breite Lichtverteilung ergibt. Diese große vertikale Ausdehnung der Lichtverteilung ergibt sich daraus, dass die Leuchtmittelabbildungen, die aus einem oberen Bereich des Reflektors kommen, für die Vorfeldausleuchtung verwendet werden. Diese Abbildungen „stehen im Lichtbild auf einem Referenzlichtschirm" und generieren auf der Fahrbahn die Vorfeldausleuchtung.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lichteinheit als Zusatzlichteinheit in einem Fahrzeugscheinwerfer dient die Lichteinheit zur Ausleuchtung des Vorfeldes, wobei die entsprechende Lichtverteilung an die von einer Hauptlichteinheit (z.B. Abblendlicht und/oder Fernlicht, siehe auch weiter unten) erzeugte Lichtverteilung, diese vorzugsweise teilweise leicht überlappend oder unmittelbar an sie anschließend, das Vorfeld des Fahrzeuges ausleuchtet. P9232 «· ♦ ··· ···· · · ·♦ • · · ···♦·· • · · ♦ · · ··· ·· ·· · · · · 3····· · ··· - ·· ·· · ·····♦ ··

Dazu weist die Linse in einem Vertikalschnitt beispielsweise eine „Bananenform" auf, was zur Folge hat, dass von einem Brennpunkt kommende Strahlen in vertikaler Richtung parallel zu einer Horizontalen gerichtet werden. Rotiert man diese Form um eine vertikale Achse, so ergibt sich die entgültige Form der Linse, bei der in horizontaler Richtung keiner Veränderung der Richtung der Strahlen erfolgt.

Prinzipiell kann zusätzlich aber auch noch ein parallel Richten der Strahlen in horizontaler Richtung erfolgen, die Strahlen werden also parallel zu einer Vertikalebene gerichtet, wie dies auch weiter unten noch angesprochen wird.

Optimal, d.h. insbesondere klein, lässt sich der Spiegel gestalten, wenn der Reflektor das Licht im Wesentlichen auf den Spiegel bündelt.

Besonders gut lässt sich dies realisieren, wenn der Reflektor im Wesentlichen die Form eines Rotationsellipsoids aufweist. Durch die Bündelung des Lichtes mit einem solchen Reflektor kann der Spiegel vergleichsweise klein ausfallen im Vergleich zu einem Reflektor, der die Strahlen selbst parallel richtet.

Optimal ist es dabei, wenn die Lichtquelle im ersten (inneren) Brennpunkt oder in unmittelbarer Nähe des ersten Brennpunktes des Reflektors und der Spiegel im zweiten (äußeren) Brennpunkt bzw. in unmittelbarer Nähe des zweiten Brennpunktes angeordnet ist. Insbesondere da ja Lichtbilder erzeugt werden, ist es dabei günstig, wenn der Spiegel und/oder die Lichtquelle etwas außerhalb des jeweiligen Brennpunktes angeordnet sind.

Um die Einsatzmöglichkeiten der Lichteinheit zu erhöhen, beispielsweise um damit ein Kurvenlicht zu erzeugen, oder mit dieser Lichteinheit einen Scheinwerfer zu einem Multifunktionsscheinwerfer werden zu lassen, mit dem Schlechtwetterlicht, Autobahnlicht etc. erzeugt werden können, ist es vorteilhaft, wenn bei der Lichteinheit der zumindest eine Spiegel um eine im Wesentlichen vertikale Achse verschwenkbar ist.

Ein optimales Lichtbild bei möglichst geringen Ausmaßen des Spiegels kann dabei realisiert werden, wenn die im Wesentlichen vertikale Schwenkachse des Spiegels durch den zweiten Brennpunkt oder in unmittelbarer Nähe des zweiten Brennpunktes des zweiten Reflektors verläuft.

Besonders vielseitig wird die Lichteinheit, wenn der Spiegel zu beiden Seiten einen reflektierenden Bereich aufweist, insbesondere natürlich, wenn die beiden Seiten unterschiedlich gestaltet sind hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften, da sich auf diese Weise die Anzahl der möglichen Lichtverteilungen verdoppelt durch ein einfaches Schwenken des Spiegels um ca. 180°.

Grundsätzlich kann lediglich durch die Ausgestaltung der reflektierenden Fläche des Spiegels, beispielsweise durch die Form der Räche, Krümmungen der Spiegelfläche, etc. eine gewünschte Lichtverteilung erzielt werden.

Weitere Lichtverteilungen lassen sich aber weiters auch noch realisieren, wenn der Spiegel auf zumindest einer Seite keinen reflektierenden Bereich oder einen nur teilweise reflektierenden Bereich aufweist, wobei der nicht-reflektierende Bereich vorzugsweise lichtabsorbierend ist. Auf diese Weise kann mit dem Spiegel eine Strahlenblende „simuliert" werden, und der Spiegel kann dann beispielsweise zur Unterstützung eines Abblendlichtes o.ä. verwendet werden.

Weiters kann dann noch vorgesehen sein, dass durch eine vertikale Bewegung dieser „Strahlenblende" auf dem Spiegel, dJi. durch ein Auf- bzw. Abbewegen des Spiegels, eine unterschiedliche Leuchtweite erzielt werden kann, eine höhere HD-Linie auf der dem Gegenverkehr abgewandten Seite erreicht werden kann, oder mit der Lichteinheit aufgeblendet werden kann.

Besonders gut lassen sich verschiedene gewünschte Lichtverteilungen erreichen, wenn zumindest eine Seite des Spiegels als Freifläche ausgebildet ist.

Außerdem kann natürlich die Spiegeloberfläche etwa in horizontaler Richtung gekrümmt sein, oder die Spiegeloberfläche kann auch ein „digitaler" Spiegel sein; ein solcher digitaler Spiegel ist beispielsweise in der Zeitschrift Elektronik, Heft 20/1993, „DMD, Digital Minor Device" beschrieben.

Weiters wird die eingangs erwähnte Erfindung noch gelöst mit einem Lichtmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer, mit den folgenden Bestandteilen: • einer Lichteinheit wie oben beschrieben; einer Hauptlichteinheit beispielsweise in Form eines Projektions- oder Reflexionssystems mit zumindest einem weiteren Reflektor, P9232

P9232 ·· ···· • · · • · · • · · • · · · • · M ···· · * ·* • ·· ♦* · ♦ · · · · · • · · · · -5- • · · · · • ··· ··· ·· • wobei dem zumindest einen „ersten" Reflektor der Hauptlichteinheit und dem zumindest einen „zweiten" Reflektor des Lichtmoduls lediglich die eine gemeinsame Lichtquelle des Lichtmoduls zugeordnet ist.

Mit einem solchen Lichtmodul lassen sich je nach Art der Lichteinheit eine Vielzahl von Lichtfunktionen wie Abblendlicht, eventuell Fernlicht, Kurvenlicht, Country Light, Autobahnlicht etc. realisieren. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass dafür lediglich eine gemeinsame Lichtquelle für die Hauptlichteinheit und die Zusatz-Lichteinheit verwendet wird, wodurch einerseits der Lichtstrom der Lichtquelle optimal ausgenutzt werden kann und außerdem die Energiesituation im Fahrzeug verbessert wird. Weiters ist bei Verwendung einer Gasentladungslampe die Lichtfarbe aller Beleuchtungskomponenten gleich. Im herkömmlichen Fall werden für Zusatzbeleuchtungskomponenten wie z.B. Abbiegelicht billige zusätzliche Halogenlichtquellen verwendet, die zu einem unterschiedlichen Nachtdesign und höheren Energieaufwand führen.

Der erste Reflektor weist in einem inneren Bereich um die Lichtquelle ein elliptisches Ausstrahlungsverhalten auf, die Lichtquelle ist im Bereich des inneren Brennpunktes des Reflektors angeordnet, und der Reflektor weist in einem äußeren Bereich ein etwa parabolisches Ausstrahlungsverhalten. Durch diese Freifläche des ersten Reflektors kann ein für Abblend-und Fernlicht optimales Ausstrahlverhalten erzielt werden.

Insbesondere günstig ist es, wenn die Hauptlichteinheit ein Projektionssysteme ist, welches weiters im Strahlengang des von dem ersten Reflektor stammenden Lichtes eine Blendenanordnung und in Lichtaustrittsrichtung nach der Blendenanordnung noch eine Linse aufweist, wobei die Linse um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse verschwenkbar ist. Damit kann in optimaler Weise eine Kurvenlichtfunktion erzielt werden, welche bei verschwenkbarem Spiegel von der Zusatzlichteinheit unterstützt wird.

Eine Kurvenausleuchtung von +/- 15° mit einem gesetzeskonformen Lichtbild lässt sich dabei erreichen, wenn die Drehachse der Linse in der Ebene der Blendenanordnung oder nahe dazu und durch die optische Achse des Projektionssystems verläuft.

In der Regel sind die beiden Reflektoren als getrennte Bauteile gefertigt. Hinsichtlich der Kosten und dem rascheren Zusammenbau kann es für die Serienfertigung von Vorteil sein, wenn die beiden Reflektoren einstückig aus einer gemeinsamen Reflektorfläche gebildet sind. P9232 P9232 ·· ···· M«· • * t · • · · * • * · · • · · · · ·· ·· · ·· ·· · • · ··· • · · · -6- • · · · • Μ ··· · ·

Schließlich betrifft die Erfindung auch noch einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem Lichtmodul wie oben beschrieben.

Besonders vielseitig wird der Scheinwerfer, wenn das Lichtmodul in einem Gehäuse angeordnet ist, welches zumindest noch eine weitere Lichteinheit aufweist, wobei die zumindest eine weitere Lichteinheit beispielsweise eine Femlichteinheit ist.

Außerdem günstig ist es, wenn die Hauptlichteinheit und die von zweitem Reflektor, Spiegel und Linse gebildete Zusatzlichteinheit in einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sind, wobei der Rahmen mit einem Antrieb, vorzugsweise einem Motor, in Bezug auf die Höheneinstellung verstellbar ist, sodass bei Bedarf die Lichtverteilung angehoben oder abgesenkt werden kann.

Vorzugsweise ist dabei der Rahmen um eine im Wesentlichen horizontale Achse mit dem Antrieb verschwenkbar.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt in

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul in einer perspektivischen Ansicht von hinten,

Fig. 2 den Scheinwerfer aus Figur 1 in einer Vorderansicht,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul in einer perspektivischen Ansicht von vorne,

Fig. 4 das Lichtmodul aus Figur 3 einer perspektivischen Ansicht von hinten,

Fig. 5 das Lichtmodul aus Figur 3 einer Vorderansicht,

Fig. 6 einen Schnitt durch das Lichtmodul aus Figur 5 entlang der Linie B-B,

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Lichtmodul aus Figur 3,

Fig. 8 einen Schnitt durch das Lichtmodul entlang der Linie A-A,

Fig. 9 das Lichtmodul aus Figur 3 in einer Seitenansicht,

Fig. 10 eine Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung,

Fig. 10a das von den Hauptlichteinheiten der Anordnung aus Figur 10 erzeugte Lichtbild,

Fig. 10b Fig. 11 teilung, Fig. 11a Fig. 11b eine Abblendlichtverteilung entsprechend der Anordnung aus Figur 10, eine Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Kurvenlichtver- das von den Hauptlichteinheiten erzeugte Kurvenlicht, das vollständige von zwei Lichtmodulen erzeugte Kurvenlicht,

Fig. 12 eine Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Comering

Light-Lichtverteilung,

Fig. 12a ein entsprechendes Comering Light,

Fig. 13 eine Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Schlechtwetter lichtverteilung,

Fig. 13a eine entsprechende Schlechtwetterlicht-Verteilung,

Fig. 14a eine Autobahnlichtverteilung,

Fig. 15 eine Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer

Stadtlichtverteilung, und

Fig. 15a eine entsprechende Stadtlichtverteilung.

In den Figuren 1 - 9 ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugscheinwerfer 100 mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul 200 dargestellt. Das Lichtmodul 200 ist dabei neben einer Fem-lichteinheit 15, welche unter anderem eine Linse 16 und einen Reflektor 17 umfasst, in einem nicht dargestellten Gehäuse (zu erkennen ist lediglich eine Blende 101) untergebracht. Grundsätzlich lässt sich mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul 200 bei ausreichend starker Lichtquelle auch ohne weitere Femlichteinheit 15 ein gesetzeskonformes Fernlicht erzeugen, bei Verwendung einer weniger starken Lichtquelle ist wie gezeigt eine eigene Femlichteinheit 15 notwendig, welche zusätzlich von dem Lichtmodul 200 noch unterstützt wird. Weiters sind in dem Gehäuse noch Vorrichtungen 500 zur Distanzmessung untergebracht, auf die an dieser Stelle aber nicht näher eingegangen werden soll.

Das Lichtmodul 200 besteht aus einer Hauptlichteinheit 4 und einer erfindungsgemäßen Zusatzlichteinheit 10. Die Hauptlichteinheit 4, die in der gezeigten Ausführungsform ein Projektionssystem ist, besteht aus einem ersten Reflektor 1, einer Blendenanordnung 20 sowie einer Linse 21. Die Betätigung einer beweglichen Blende der Blendenanordnung 20 erfolgt beispielsweise mittels eines Hubmagneten 13.

Die Zusatzlichteinheit 10 umfasst einen zweiten Reflektor 2, einen Spiegel 6, der im Wesentlichen lim eine vertikale Drehachse 5 verschwenkbar ist, sowie eine Linse 7, die erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, dass sie durch sie hindurchtretendes Licht in vertikaler Richtung parallel richtet. Auf diese Weise wird ein vergleichsweise breites Lichtband erzeugt, welches für die Realisierung verschiedener Lichtfunktionen notwendig ist.

Die Linse 7 ist derart ausgebildet, dass alle Strahlen, die vom Brennpunkt der Linse ausgehen, über die Linse so gebrochen werden, dass sie in vertikaler Richtung zu einer Horizontalebene parallel gerichtet werden, horizontal grundsätzlich aber keine Änderung ihrer Richtung erfahren. Bei der Konstruktion einer entsprechenden Linse wird dazu vorerst ein zweidimensionales Problem gelöst. Gegeben ist eine vorgegebene Innenkontur (Außenkontur) und es wird mit gegebenem Brechungsindex die entsprechende Außen(Innenkontur) numerisch bestimmt, so dass alle vom Brennpunkt kommenden Strahlen parallel zur optischen Achse gerichtet werden. Im gezeigten Fall ist die Innenkontur der Linse 7 ein Abschnitt eines Kreisumfangs, zu welcher die Außenkontur bestimmt wird. Sind nun beide Konturen bekannt, werden diese Konturen (Innen und Außen), die in einer vertikalen Ebene liegen, um eine vertikale Achse gedreht, die durch den Brennpunkt dieser Konturen geht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entsteht dadurch als Innenfläche ein Abschnitt einer Kugeloberfläche.

Es kann jedoch im Weiteren auch eine horizontale Bündelung in Teilbereichen vorgenommen werden. Dazu geht dann die eben beschriebene Kontur in eine Kontur über, die in beiden Schnitten (horizontal, vertikal) dem vertikalen Außenkrümmungsverlauf der bisher beschriebenen Linse entspricht. Darüber hinaus lässt sich auch eine leichte Bündelung im horizontalen Schnitt in Teilbereichen einführen, und totale Bündelung wie gehabt im vertikalen Schnitt. Dies dient dazu, bei normaler Geradeausfahrt mehr Licht im Zentrum vor dem P9232 P9232

• · ···· ···· • · · · • · · 9 • · · · Q · · · · · - 7 “ ···*·

Fahrzeug zu konzentrieren, mit einer Spiegelstellung entsprechend dem Abblendlicht- oder Autobahnlicht („Motorwaylight").

Die Linse 7 der Zusatzlichteinheit 10 weist dabei den Bereich des horizontalen parallel Richtens vorzugsweise in einem Bereich benachbart zu der Linse 21 der Hauptlichteinheit 4 auf, sodass die jeweiligen Lichtverteilungen optimal aneinander anschließen.

Die beiden Lichteinheiten 4,10 werden von einer einzigen Lichtquelle 3 mit Licht versorgt.

Bei dem oberen Reflektor handelt sich dabei um den zweiten Reflektor 2 der Zusatzlichteinheit 10, der untere Reflektor ist der Reflektor 1 des Projektionssystems 4. Durch die Verwendung lediglich einer Lichtquelle 3 sowohl für die Hauptlichteinheit als auch für die Zusatzlichteinheit können Energie (was bei der angespannten Energiesituation in modernen Fahrzeugen von Vorteil ist) und Kosten bei der Herstellung des Scheinwerfers gespart werden. Da allerdings auf diese Weise lediglich ca. der halbe Lichtstrom über den unteren Reflektor für Fernlicht herangezogen werden kann, ist es unter Umständen notwendig, eine eigene Femlichteinheit 15 wie in den Figuren gezeigt in dem Scheinwerfer unterzubringen. Bei Verwendung geeigneter Lichtquellen und einer optimalen Ausnutzung des über die Reflektoren abgestrahlten Lichtes kann aber gegebenenfalls auf eine solche Zusatzfemlichteinheit verzichtet werden.

Grundsätzlich kann es sich bei der Hauptlichteinheit beispielsweise lediglich um eine Ab-blendlichteinheit handeln, diese weist dann lediglich eine feststehende Blendenanordnung und eine starre Linse auf. Bei der gezeigten Ausführungsform besteht allerdings die Blendenanordnung 20 in bekannter Weise aus zumindest einer verstellbaren Blende, sodass zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet werden kann. Zusätzlich ist die Linse 21 des Projektionssystems 4 noch um eine im Wesentlichen vertikale Achse 22 nach links bzw. rechts verschwenkbar. Die vertikale Achse 22 verläuft dabei im Wesentlichen durch die optische Achse X des Projektionssystems 4 und liegt in der Ebene der Blendenanordnung 20 (wobei von ebenen Blenden ausgegangen wird). Durch das Verschwenken der Linse 21 kann mit der Hauptlichteinheit 4 bei Kurvenfahrt entsprechend in die Kurven hinein geleuchtet werden, sodass sich auf diese Weise ein Kurvenlicht realisieren lässt. Während der Reflektor 2 der Zusatzlichteinheit 10 im Wesentlichen ein Rotationsellipsoid mit einem inneren Brennpunkt Fl und einem äußeren Brennpunkt F2 ist, handelt es sich bei dem „ersten" Reflektor der Hauptlichteinheit 1 in der Regel um einen Freiformreflektor, der in einem inneren Bereich ein elliptisches Ausstrahlverhalten (gebündelte Strahlen) und in einem äußeren Bereich ein eher parabolisches Abstrahlverhalten (parallele Strahlen) aufweist.

Der innere Brennpunkt Fl des zweiten Reflektors 2 fällt dabei im Wesentlichen mit dem Brennpunkt des ersten Reflektors 1 (d.h. mit dem inneren „elliptischen" Brennpunkt) zusammen; in diesem gemeinsamen Brennpunkt ist auch im Wesentlichen die eine Lichtquelle 3 angeordnet. Über den ersten Reflektor 1 wird als Bestandteil eines Projektionssystems für Abblendlicht in bekannter Weise eine HD-Linie gebildet bzw. eine bekannte Femlichtverteilung. Zusätzlich ist der Reflektor aber auch noch derart gestaltet, dass eine HD-Linie nach unten hin gebildet wird, d.h. dass also mit der Hauptlichteinheit weder für Fernlicht noch für Abblendlicht eine Vorfeldausleuchtung erfolgt. Dadurch entsteht im Abblendfall ein Lichtband von ca. 2°- 3° vertikaler Ausdehnung unterhalb der Hell-Dunkellinie. Das Vorfeld, zwischen 3° und üblicherweise ca. 10° darunter bleibt vom Reflektor 1 imbeleuchtet. Dazu wird die beschriebene Freiform aus parabolischem und elliptischem Abstrahlverhalten verwendet.

Die Vorfeldausleuchtung erfolgt durch die Zusatzlichteinheit 10, welche über den Spiegel 6 verfügt. Wie nun bereits erwähnt, befindet sich in dem Brennpunkt Fl in etwa die Lichtquelle 3. Der Spiegel 6 ist um eine Drehachse 5 verschwenkbar. Die Drehachse 5 des Spiegels 6 verläuft durch den zweiten Brennpunkt F2 des Rotationsellipsoids bzw. es verläuft die Drehachse 5 in unmittelbarer Nähe dieses Brennpunktes F2, d. h. nur einige wenige Millimeter entfernt von diesem Brennpunkt.

Durch Verschwenken des Spiegels 6 können nun verschiedene Effekte in der Lichtverteilung erzielt werden, beispielsweise kann der Spiegel 6 vom Kurvenradius abhängig geschwenkt werden, um so das von der Hauptlichteinheit 4 erzeugte Kurvenlicht zu unterstützen oder noch zu verbreitern. Falls die Hauptlichteinheit nicht dazu eingerichtet ist, ein Kurvenlicht zu erzeugen, so kann dies auch lediglich mit der Zusatzlichteinheit 10 realisiert werden.

Je nach Bedarf kann auf diese Weise auch die Vorfeldbeleuchtung reduziert werden, das Licht in einem bestimmten Bereich des Vorfeldes gebündelt werden oder die Breitenausleuchtung verstärkt werden, wie weiter unten noch eingehend erläutert.

Die Verschwenkung des Spiegels 6 der Zusatzlichteinheit 10 und der Linse 21 der Hauptlichteinheit 4 erfolgt über je einen eigenen Antrieb, vorzugsweise über Schrittmotoren 11,12. Die Schrittmotoren 11, 12 verfügen beispielsweise über Hall-Sensoren zur Ermittlung der Nullstellung. P9232 • ·· ·· ♦ * t · t -11- • · · • · ·

• · · M

Durch den Einsatz des Lichtmoduls werden verschiedene Modi betreffend die erzeugte Lichtverteilung möglich, nämlich „Country Light", „Adverse weather Light", „Town Light", „Motorway Light" mit „Bend Light" Kategorie 1, bzw. „Bend Light" Kategorie 2 (auch als „Comering Light" verwendbar), sowie Fernlicht, gegebenenfalls in Zusammenhang mit einem weiteren Zusatzfemlicht.

Die Hauptlichteinheit 4 funktioniert wie ein herkömmliches Bi-Xenon Projektionsmodul. Es wird jedoch nur circa der halbe Lichtstrom der Lichtquelle 3, in der gezeigten Ausführungs-form nämlich jener, der auf den unteren Reflektor 1 fällt, für das Hauptlicht genützt. Durch Anheben oder Absenken einer in Vertikalrichtung verschwenkbaren Blende der Blendenanordnung 20 ist zwischen Fern- und Abblendlicht umschaltbar.

Nach unten hin bildet wie beschrieben die Hauptlichteinheit 4 ebenfalls eine - im Wesentlichen horizontale - Hell-Dunkel-Grenze, die Vorfeldbeleuchtung wird wie weiter oben schon beschrieben abgeschnitten, wodurch erst die im Folgenden beschriebenen Lichtverteilungen möglich werden.

Die Linse 21 des Hauptlichtes 4 ist horizontal schwenkbar gelagert, die Drehachse 22 liegt in der Strahlenblendenebene und geht durch die optische Achse X des Hauptlichtes 10. Durch die Bewegung der Linse 21 lässt sich die auf die Fahrbahn projizierte Lichtverteilung um max. ca. +/-15° nach links bzw. rechts verschwenken.

Mit der Hauptlichteinheit 4 wird ein Lichtband mit ca. 2°- 3° vertikaler und +/- 25° horizontaler Ausdehnung, mit einer Helldunkellinie mit 15° Asymmetrieknick, sowie einer nach unten hin begrenzenden Hell-Dunkel-Linie, erzielt. Über die bewegliche Linse kann dieses Band bis zu +/-150 zur Seite verschoben werden.

Die Zusatzlichteinheit 10 nutzt das Licht der oberen Reflektorhälfte 2. Der Reflektor 2 ist annähernd als Rotationsellipsoid ausgebildet, in einem Brennpunkt Fl befindet sich ungefähr die Lichtquelle 3, im zweiten Brennpunkt F2 befindet sich der vertikal drehbar gelagerter Spiegel 6. Der Spiegel 6 wird über einen Schrittmotor 11 bewegt. Die Linse 7 der Zusatzlichteinheit 10 besitzt üblicherweise nur vertikale Fokussierung, was bedeutet, dass Lichtstrahlen die von einem Brennpunkt kommen (Spiegel) in ihrer vertikalen Richtung parallel zur optischen Achse gebrochen werden, horizontal aber grundsätzlich keine Richtungsänderung durch diese Linse vorgenommen wird. Damit erzielt man ein Lichtband, das in horizontaler Richtung mit Hilfe des Spiegels um mehr als 90° in Bezug auf die Fahrtrichtung (bezogen auf Geradeausfahrt) hin verschoben werden kann. Über eine Freiformgestaltung des Spiegels 6 sind die Lichtverteilung optimierbar, und es kann auch vorgesehen sein, dass der Spiegel auf beiden Seiten reflektierende, unterschiedlich ausgestaltete Oberflächen aufweist, sodass je nach gewünschter Lichtverteilung unterschiedliche Spiegelseiten in den Strahlengang geschwenkt werden.

Außerdem kann der Spiegel auf einer oder beiden Seiten einen nicht reflektierenden, vorzugsweise Licht absorbierenden Beriech aufweisen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine zusätzliche HD-Linie etwa zur Unterstützung des „herkömmlichen" Abblendlichtes der Hauptlichteinheit 4 erzeugt werden.

Im Folgenden wird auf die verschiedenen Lichtverteilungen, die unter Verwendung von Lichtmodulen der beschriebenen Form erzeugbar sind, näher eingegangen. Die Figuren 10, 11,12,13 und 15 zeigen dabei zwei Lichtmodule, ein links angeordnetes Modul 2001 sowie ein rechtsseitiges Modul 200r. Die weiteren Bezugszeichen entsprechen den Oben bereits verwendeten, insbesondere wird die Hauptlichteinheit mit 4, die Zusatzlichteinheit mit 10 bezeichnet.

Figur 10 zeigt dabei die Abblendlichtstellung, die Hauptlichteinheit 4 leuchtet gerade vor das Fahrzeug, und die Spiegel 6 sind in einer Stellung, in der Licht aus der Zusatzlichteinheit 4 ebenfalls im Wesentlichen gerade vor das Fahrzeug abgestrahlt wird.

Figur 10a zeigt die Abblendlichtverteilung ABL, die lediglich durch die Hauptlichteinheit 4 in der Stellung aus Figur 10 erzeugt wird. Eine Femlichtverteilung, wie sie mit dieser Einheit 4 ebenfalls erzeugbar ist, ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. H bezeichnet den Horizont, V die Vertikale, HDO die obere und HDU die unteren von der Hauptlichteinheit 4 erzeugte Hell-Dunkel-Grenze.

Der über den oberen Reflektor 2 reflektierte Lichtstrom wird, wie bereits erwähnt, über den horizontal beweglichen Spiegel 6 als Vorfeldbeleuchtung VFL auf die Straße verteilt und es entsteht herkömmliches Abblendlicht („Country Light") wie in Figur 10b dargestellt.

Die System-Stellung der Linsen 21 und des Spiegels 6 für Country Light ist wie bereits erwähnt in Figur 10 dargestellt. Möchte man nun dem Kurvenverlauf folgen, werden die Linsen 21 der Projektionssysteme 4 abhängig vom Kurvenradius mitbewegt, wodurch sich die Lichtverteilung ABL mit in die Kurve bewegt (Fig. 11a).

Durch ein entsprechendes Mitbewegen der Spiegel 6 der Zusatzeinheiten 2001,200r und der von diesen Modulen erzeugten Lichtverteilung VFL ergibt sich eine Lichtverteilung BL für Kurvenlicht („Bend Light") wie in Figur 11b dargestellt.

Die entsprechende Systemstellung ist in Figur 11 dargestellt, die beiden Linsen 21 sind entsprechend dem Lenkeinschlag verschwenkt, der rechte Spiegel 6 befindet sich in seiner maximal sinnvollen, nach links verschwenkten Position, der linke Spiegel 6 ist entsprechend dem Kurveneinschlag nach links verschwenkt.

Wird stärker eingelenkt (mehr als 15 Grad Schwenkwinkel), wie z.B. beim Abbiegen oder in Serpentinen, wie dies in Figur 12a beim rechts Abbiegen dargestellt ist, kann nur mehr das über die Spiegel 6 (insbesondere über den auf der Seite des Lenkeinschlags angeordneten Spiegel) kommende Licht den jeweiligen Winkelbereich ausfüllen, und es entsteht die in Figur 12a dargestellte Lichtverteilung COL, die auch als „Comering Light" verwendet werden kann.

Die entsprechende Systemstellung ist in Figur 12 dargestellt.

Weiters kann mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 2001,200r ein Schlechtwetterlicht AL („Adverse weather Light") erzeugt werden. Dabei werden die Spiegel 6 so gestellt, dass das Spiegellicht der linken Zusatzeinheit 2001 mehr nach links leuchtet (Lichtverteilung VFL1), und auf der rechten Seite ist die Anordnung gerade umgekehrt (Lichtverteilung VFLr), sodass ein Gap GP im Vorfeld entsteht, welcher für Schlechtwetterlicht AL notwendig ist, da Licht aus diesem Gap-Bereich zu einer Blendung des Gegenverkehrs führen würde. Der Gap GP kann abhängig vom Kurvenradius in die Kurve mitgeschwenkt werden. Zusätzlich wird noch die Leuchtweite von 0.57 Grad unter Horizont HD auf in etwa 0.23 Grad unter Horizont angehoben.

Die einzelnen Bestandteile eines Zusatzmoduls 200, 2001, 200r sind dabei in einem Tragrahmen 14 angebracht. Zur Anhebung des Lichtbildes ist der Rahmen 14 um eine etwa horizontale Achse verschwenkbar, die Verschwenkung erfolgt beispielsweise mit einem Schrittmotor. P9232 P9232 • · • · · • · · ·· • · · -14-

Eine Schlechtwetter-Lichtverteilung AL ist in Figur 13a dargestellt, die entsprechende System-Stellung ist in Figur 13 dargestellt.

Autobahnlicht ML („Motorway Light") entsteht durch Anheben der Grundlichtverteilung auf in etwa 0.23 Grad unter Horizont, wie dies in Figur 14a dargestellt ist.

Stadtlicht TL („Town Light"), wie dies in Figur 15a näher dargestellt ist, entsteht über eine Spiegelstellung wie in Figur 15 dargestellt, bei der im Vergleich zu herkömmlichem Abblendlicht die Lichtbänder von linker und rechter Zusatzlichteinheit 2001, 200r in der Mitte vor dem Auto lediglich gerade noch überlappen und so eine breitere Verteilung entsteht.

Abschließend sei hier noch festgehalten, dass die Reflektoren der Hauptlicht- und Zusatzlichteinheit in der gezeigten Darstellung aus jeweils einer durchgehenden Reflektorfläche bestehen. Günstig kann es unter Umständen sein, wenn die beiden Reflektoren einstückig, d.h. aus einer einzigen, durchgehenden Fläche gebildet sind. Weiters kann auch vorgesehen sein, dass eine oder beide Reflektorflächen in mehrere Teilflächen unterteilt sind, falls dies aus optischen und/oder insbesondere aus bauraumtechnischen Gründen notwendig sein sollte.

Schließlich sei noch festgehalten, dass ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ein verschwenkbarer Spiegel wie oben beschrieben ist, mit dem auf vergleichsweise einfache Weise insbesondere in Kombination mit einer Hauptlichteinheit eine Vielzahl von Lichtverteilungen erzielt werden kann. Grundsätzlich bringt aber auch schon ein lediglich feststehender Spiegel besondere Effekte, insbesondere kann mit einer relativ kleinen Lichteinheit ein besonders starkes Zusatzlicht zur Erzeugung einer breiten Lichtverteilung erzeugt werden.

Wien, den 28. Okt. 2003

Claims

-15- P9232 • · Patentansprüche 1. Lichteinheit für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle (3) und zumindest einem Reflektor (2), welcher im Wesentlichen den gesamten verfügbaren von der Lichtquelle (3) abgestrahlten Lichtstrom auf zumindest einen im Strahlengang angeordneten Spiegel (6) bündelt, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des von dem Spiegel (6) stammenden Lichtes zumindest eine Linse (7) angeordnet ist, welche die über den Spiegel (6) reflektierten Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zu einer Horizontalebene richtet.
2. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (2) das Licht im Wesentlichen auf den Spiegel (6) bündelt.
3. Lichteinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (2) im Wesentlichen die Form eines Rotationsellipsoids aufweist.
4. Lichteinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) im ersten Brennpunkt (Fl) oder in unmittelbarer Nähe des ersten Brennpunktes (Fl) des Reflektors (2) und der Spiegel (6) im zweiten (F2) Brennpunkt bzw. in unmittelbarer Nähe des zweiten Brennpunktes (F2) des Reflektors (2) angeordnet ist.
5. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Spiegel (6) um eine im Wesentlichen vertikale Achse (5) verschwenkbar ist.
6. Lichteinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen vertikale Schwenkachse (5) des Spiegels (6) durch den zweiten Brennpunkt (F2) oder in unmittelbarer Nähe des zweiten Brennpunktes des zweiten Reflektors (2) verläuft.
7. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (6) zu beiden Seiten einen optisch reflektierenden Bereich aufweist. P9232 ·· ···· »··· -16- • · · • · · • · · • · · · ·· ·· • · · • <
8. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (6) auf zumindest einer Seite keinen reflektierenden Bereich oder einen nur teilweise reflektierenden Bereich aufweist, wobei der nicht-reflektierende Bereich vorzugsweise lichtabsorbierend ist.
9. Lichteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seite des Spiegels (6) als Freifläche ausgebildet ist.
10. Lichtmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer, gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile: • einer Lichteinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 • eine Hauptlichteinheit (4) beispielsweise in Form eines Projektions- oder Reflexionssystems mit zumindest einem weiteren Reflektor (1), • wobei dem zumindest einen „ersten" Reflektor (1) der Hauptlichteinheit (4) und dem zumindest einen „zweiten" Reflektor (2) des Lichtmoduls lediglich die eine gemeinsame Lichtquelle (3) des Lichtmoduls zugeordnet ist.
11. Lichtmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (1) in einem inneren Bereich um die Lichtquelle ein elliptisches Ausstrahlungsverhalten aufweist, die Lichtquelle (3) im Bereich des inneren Brennpunktes des Reflektors (1) angeordnet ist, und der Reflektor (1) in einem äußeren Bereich ein etwa parabolisches Ausstrahlungsverhalten aufweist.
12. Lichtmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptlichteinheit ein Projektionssysteme (4) ist, welches weiters im Strahlengang des von dem ersten Reflektor (1) stammenden Lichtes eine Blendenanordnung (20) und in Lichtaustrittsrichtung nach der Blendenanordnung (20) noch eine Linse (21) auf weist, wobei die Linse (21) um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse (22) verschwenkbar ist.
13. Lichtmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (22) der Linse (21) in der Ebene der Blendenanordnung (20) oder nahe dazu und durch die optische Achse (X) des Projektionssystems (4) verläuft. P9232 P9232 • · · · Ml· • • • · • · • » • · • • • • · • · · • · • • • • • • · · • • • · · -17-
14. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reflektoren (1, 2) einstückig aus einer gemeinsamen Reflektorfläche (300) gebildet sind.
15. Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem Lichtmodul nach einem der Ansprüche 10 bis 14.
16. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (200) in einem Gehäuse angeordnet ist, welches zumindest noch eine weitere Lichteinheit (15) aufweist.
17. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Lichteinheit (15) eine Femlichteinheit ist.
18. Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptlichteinheit (4) und die von zweitem Reflektor (2), Spiegel (6) und Linse (7) gebildete Zusatzlichteinheit (10) in einem gemeinsamen Rahmen (14) angeordnet sind, wobei der Rahmen (14) mit einem Antrieb, vorzugsweise einem Motor, in Bezug auf die Höheneinstellung verstellbar ist.
19. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (14) um eine im Wesentlichen horizontale Achse mit dem Antrieb verschwenkbar ist. Wien, den 2 a Okt. 2003