AT500634A1

AT500634A1 - Fahrzeugscheinwerfer mit heizung

Info

Publication number: AT500634A1
Application number: AT0191802A
Authority: AT
Inventors: Wolfgang Dr Athenstaedt; Johann Dipl Ing Stark
Original assignee: Zizala Lichtsysteme Gmbh; Magna Auteca Ag
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2006-02-15
Also published as: DE10346270A1; AT500634B1; DE10346270B4; AT500634B8

Description

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Fahrzeugscheinwerfer mit Heizung

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem Scheinwerfergehäuse und einer Abdeckscheibe, welche die Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfergehäuses abdeckt Während des Betriebes eines Scheinwerfers wird ein großer Teil der entstehenden Energie in Wärme umgesetzt, was zu einer starken Erwärmung des Luftvolumens innerhalb des Scheinwerfergehäuses führt. Dabei dehnt sich die Luft aus, überschüssiges Luftvolumen entweicht über Entlüftungsöffnungen des Scheinwerfers. Das Abschalten des Scheinwerfers und die daraus resultierende Abkühlung des Luftvolumens führen dazu, dass Umgebungsluft in das Scheinwerfergehäuse gesaugt wird. Bei entsprechender Witterung, wie Regen, Nebel etc. gelangt dabei auch Feuchtigkeit in den Scheinwerfer, die dann vorzugsweise an den, trotz Betrieb des Scheinwerfen und damit verbundener allgemeiner Erwärmung vorhandenen kalten Stellen des Scheinwerfers kondensiert. Bei den kalten Stellen handelt es sich dabei vor allem um die Abdeckscheibe, da diese naturgemäß an der Fahrzeugaußenhaut positioniert ist, besonders durch Fahrtwind gekühlt wird, aber auch noch durch andere Einflüsse, wie etwa nach einer Autowäsche, in der Regel am meisten gekühlt wird.

Handelt es sich bei dem Abdeckglas um Klarglas, wie dies insbesondere bei modernen Scheinwerfern zum Einsatz kommt, hat dieses Betauen auf das Aussehen des Scheinwerfers einen nachteiligen Effekt, der Scheinwerfer wirkt außerdem undicht. Zusätzlich beeinträchtigt ein solches „Betauungsmuster" auch die Funktion des Scheinwerfers, da das Lichtbild durch die betauten Stellen an dem Abdeckglas verändert wird.

Außerdem besteht natürlich insbesondere in der kalten Jahreszeit auch die Gefahr, dass die Betauung an der Abdeckscheibe einfriert.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Betauung der Abdeckscheibe eines Fahrzeugschein-werfers zu verhindern bzw. eine bereits vorhandene Betauung rasch und zuverlässig vollständig zu entfernen.

Diese Aufgabe wird für einen eingangs erwähnten Fahrzeugscheinwerfer dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß in dem Gehäuse zumindest eine Heizeinrichtung angeordnet ist.

Durch das Beheizen des Innenraums des Gehäuses des Fahrzeugscheinwerfers wird die Abdeckscheibe auf eine Temperatur über dem Taupunkt gebracht, sodass ein Betauen der Scheibe verhindert wird. Außerdem liegt durch die Beheizung die Feuchtigkeit im Schein- P8914

-2- ·#·· werfer nicht in flüssigem (kondensierten) sondern in gasförmigem Zustand vor und kann deshalb über das Belüftungssystem des Scheinwerfers leicht aus diesem abgeführt werden, sodass der Scheinwerfer auch rascher entfeuchtet wird und somit die Betauung noch besser verhindert ist

In modernen Kraftfahrzeugen herrscht in der Regel eine relativ kritische Energiesituation vor. Bei einer ungeregelten Heizung wird daher unnötig Energie verbraucht, wodurch die Energiesituation im Fahrzeug unter Umständen noch zusätzlich verschärft wird. Aus diesem Grund ist es von besonderem Vorteil, wenn die zumindest eine Heizvorrichtung zumindest ein PTC-Heizelement umfasst. PTC-Heizelemente, also Heizelemente mit einem positiven Temperaturkoeffizient („Positive temperature coefficient"), verfügen über eine entsprechende Eigenregelung betreffend der abgegebenen Heizleistung, wobei bei höherer Umgebungstemperatur entsprechend weniger Wärme abgegeben wird und somit auch keine unnötige Energie vergeudet wird. Durch die Verwendung solcher Heizelemente kann die Heizleistung in Abhängigkeit von Parametern wie der Außentemperatur gesteuert werden, ohne dass aber zusätzliche Sensoren notwendig sind, welche den Aufbau des Scheinwerfers komplizieren, verteuern und fehleranfälliger gestalten würden.

Besonders zielgerichtet lässt sich die Betauung verhindern bzw. entfernen, wenn die Abdeckscheibe direkt beheizt wird. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass die zumindest eine Heizeinrichtung eine im Wesentlichen transparente Folie ist, welche zumindest in Bereichen an der Innenseite der Abdeckscheibe angebracht, vorzugsweise angeklebt ist. Das Verkleben erfolgt beispielsweise mit einem bekannten Spiegelklebeband.

Einfacher und ebenfalls sehr effektiv lässt sich die Beheizung realisieren, wenn die zumindest eine Heizeinrichtung an einer in einem vorderen, unteren Bereich des Scheinwerfers befindlichen Blende angebracht ist, vorzugsweise in einem unteren Bereich der Blende. Durch die Anordnung der Heizeinrichtung, etwa eines PTC-Heizelementes, an der Blende -bei dieser Blende handelt es sich nicht um eine optische Blende sondern um eine Zierblende, die verhindert, dass ein Betrachter, der von vorne in den Scheinwerfer blickt, die hinter dem Scheinwerfer befindlichen Bestandteile erkennen kann - muss dieses nicht transparent gestaltet sein und ist somit leichter und in der Regel auch kostengünstiger erhältlich. Durch die Anordnung der Blende in einem unteren Bereich, d.h. an der Unterseite der Blende, wird verhindert, dass ein Betrachter des Scheinwerfers die Heizfolie erkennen kann. -3- P8914 ···· ····

Betauung der Abdeckscheibe tritt nicht nur im abgestellten Zustand des Fahrzeuges, sondern insbesondere auch im Fährbetrieb bei eingeschalteten Fahrzeugscheinwerfem auf. Um in diesem Zustand die Betauung zu verhindern bzw. zu entfernen, ist vorgesehen, dass die zumindest eine Heizeinrichtung mit einem Abblendlicht gekoppelt ist, derart dass sie im Wesentlichen für die Dauer des eingeschalteten Abblendlichtes aktiviert ist. Normalerweise ist das Abblendlicht nur während des Fahrtbetriebes eingeschaltet. Während dieser Zeit ist auch der passive Luftaustausch des Scheinwerfers mit seiner Umgebung über Belüftungsöffnungen am größten, sodass zu diesem Zeitpunkt eine vollständige Verdunstung eines möglicherweise kondensierten Wassers wünschenswert ist.

Eine Koppelung mit dem Abblendlicht erfolgt aus dem Grund, da dieses bei eingeschalteten Scheinwerfern am häufigsten in Betrieb ist. Die Koppelung mit einem Begrenzungslicht wäre aus dem Grund problematisch, da hier, wenn das Begrenzungslicht als Parklicht genutzt wird, eine starke Belastung der Autobatterie im abgestellten Zustand des Fahrzeuges statt-finden würde.

Die Koppelung mit dem Abblendlicht erfolgt dabei beispielsweise derart, dass die Heizung mit der Steuerung des Abblendlichtes elektrisch verbunden ist und ein Einschalten des Abblendlichtes auch ein Aktivieren der Heizung auslöst.

Denkbar wäre auch eine Steuerung der Heizfolie über einen Feuchtigkeitssensor, der an einer beschlagsgefährdeten Region, zum Beispiel seitlich unten auf der Abdeckscheibe angebracht ist. Dies gewährleistet, dass das Heizelement nur in Betrieb ist, wenn tatsächlich Betauung vorliegt.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die zumindest eine Heizeinrichtung mit einer Heckscheibenheizung gekoppelt ist, derart dass sie für die Dauer der eingeschalteten Heckscheibenheizung aktiviert ist. Dies kann aus dem Grund sinnvoll sein, da bei Witterungsverhält-nissen, die zu einem Beschlagen der Heckscheibe eines Fahrzeuges führen, oftmals auch die Abdeckscheibe eines Fahrzeugscheinwerfers beschlägt.

Prinzipiell ist es aber auch denkbar, dass die Heizung manuell über einen eigens dafür vorgesehenen Schalter aktiviert bzw. deaktiviert wird.

Alternativ oder zusätzlich zu einer herkömmlichen Heizeinrichtung kann auch noch vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung zumindest eine in dem Gehäuse angeordnete Lichtquelle sowie zumindest ein Element umfasst, welches von besagter Lichtquelle stammendes, im P8914

···· • · ·♦ * -4- nicht-sichtbaren Bereich liegendes Licht absorbiert, hingegen im sichtbaren Bereich im wesentlichen transparent ist.

Durch die Absorption von Licht einer Lichtquelle in dem Scheinwerfer im nicht-sichtbaren Bereich, beispielsweise im Infrarot-Bereich, wird das Element erwärmt und erwärmt seinerseits den Scheinwerfer mit dem gewünschten Effekt der Verhinderung/ Entfernung von Betauung.

Besonders einfach lässt sich dies realisieren, wenn die Lichtquelle eine Lichtleuchte des Scheinwerfers, beispielsweise die Abblendlichtleuchte oder die Femlichtleuchte, ist, und wenn das Element zumindest ein Teil der Abdeckscheibe ist.

Falls die Abdeckscheibe für die gewünschten Zwecke nicht ausreichend stark absorbiert, kann auch vorgesehen sein, dass das Element eine Folie ist, welche an der Abdeckscheibe anbringbar ist.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Fahrzeugscheinwerfers mit einem typischen Betauungsmus-ter,

Fig. 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers von oben ohne Gehäuse mit Schnitt durch die Abdeckscheibe,

Fig. 3 einen Fahrzeugscheinwerfer in einer Ansicht von untern mit einer möglichen Anordnung einer Heizeinrichtung, und

Fig. 4 eine beispielhafte Ausführungsform einer verwendeten PTC-Heizfolie.

Der in den Figuren 1-3 beispielhaft gezeigte Fahrzeugscheinwerfer 1 besteht aus einem Gehäuse 2, welches von einer klaren Abdeckscheibe 3 abgeschlossen ist. In dem Gehäuse 2 befinden sich Femlicht4, Abblendlicht 5, Fahrtrichtungsanzeigers 6 (Blinker) sowie Standlicht 7. Die auf der Abdeckscheibe 3 eingezeichnete strichpunktierte Linie 100 begrenzt einen Bereich, in dem sich typischerweise bei einem solchen Scheinwerfer eine Betauung ergibt, die Abdeckscheibe 3 also in diesem Bereich durch kondensierte Feuchtigkeit beschlagen ist. Das Betauungsmuster 100 ist dabei für den Fall des Betriebes des Abblendlichtes und des gelegentlichen Betriebes des Fernlichtes dargestellt. # · · · · P8914 ·»·· ···« « · · # ·· -5-

Die Erfindung ist an Hand eines gezeigten Scheinwerfertyps aus dem Grund dargestellt, da dieser häufig zum Einsatz kommt. Grundsätzlich eignet sich die Erfindung natürlich aber auch für Scheinwerfer mit beispielsweise lediglich einem Fern- oder Abblendlicht, und auch die Verwendung bei Rücklichtern ist denkbar. Auch ist die Erfindung nicht auf Scheinwerfer mit Klarglas-Abdeckscheiben eingeschränkt, wobei natürlich die durch Betauung auftretenden Probleme bei diesen Scheinwerfern am stärksten zum Vorschein kommen.

Durch die Beheizung des Scheinwerfers 1 durch eine oder mehrere Heizeinrichtungen in dem Scheinwerfergehäuse 2 kann die Betauung 100 rasch entfernt werden, außerdem kann das Gehäuseinnere durch das Beheizen auch gut entfeuchtet werden.

Gemäß Figur 3 besteht die Heizvorrichtung aus einer Folie 9, die an einer Zierblende 8 angebracht ist, vorzugsweise an der Unterseite der Blende 8. Dies ist aus dem Grund vorteilhaft, da die Zierblende sich, wie der Figur 3 zu entnehmen ist, in einem unteren, vorderen Bereich des Scheinwerfers, d.h. im Wesentlichen unmittelbar unterhalb der Abdeckscheibe 3 befindet, sodass bei einem Betrieb der Heizfolie 9 die Abdeckscheibe 3 ausreichend erwärmt und somit die Betauung entfernt wird.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, deckt die Heizfolie im Wesentlichen die gesamte Fläche der Blende, die leicht schräg von hinten oben nach vorne unten zu der Abdeckscheibe hin verläuft, ab. Auf diese Weise kann die Betauung über die gesamte Lateralerstreckung der Abdeckscheibe entfernt werden.

Grundsätzlich können aber auch verschiedene separate Heizelemente, wie eben Heizfolien auf der Blende 8 angeordnet sein, beispielsweise um nur bestimmte Bereiche zu beheizen.

Besonders günstig ist es, wenn es sich bei den Heizelementen um PTC-Heizelemente handelt, da auf diese Weise die abgegebene Wärmemenge an die Umgebungstemperatur angepasst und bei entsprechend wärmerer Umgebungstemperatur reduziert werden kann, sodass der Energiehaushalt des Fahrzeuges weniger belastet wird.

Ein solches PTC-Heizelement ist vorteilhafterweise als Folie ausgelegt, die mit der Trägeroberfläche mittels eines Klebstoffes verbunden ist. Eine mögliche Ausführungsform ist eine Sandwichbauweise, in der das eigentliche Heizmaterial über zwei, auf entgegenliegenden Seiten liegenden Flächen ganzflächig mittels eines niederohmigen Materials, zum Beispiel eine Kupferfolie, elektrisch kontaktiert ist. ··«» P8914 ···« ···« «·# · ♦ · β ·· Μ -6-

Eine weitere Ausführungsform eines solchen Heizelementes 9 ist in Figur 4 gezeigt. Diese Ausführungsform sieht die Kontaktierung 20, 21 über zwei ineinander verzahnte Kämme aus niederohmigem Material vor, die auf eine Trägerfolie aufgebracht sind. Das eigentliche Heizmaterial 23 ist zwischen den Fingern 22 der zwei niederohmigen Kämme angebracht. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Temperaturprofil über den Abstand der Finger 22 des Kammes genauer eingestellt werden kann, in der Produktion hingegen aufwändiger ist.

Alternativ zu der gezeigten Ausführung oder zusätzlich können Heizelemente auch unmittelbar an der Abdeckscheibe 3 angebracht werden (nicht in der Zeichnung dargestellt), wodurch sich ein besonders zielgerichtetes Beheizen der Scheibe erreichen lässt. Allerdings müssen in diesem Fall die Heizelemente - vorzugsweise wiederum PTC-Elemente - transparent ausgebildet sein, um keine störende Wirkung auf das von dem Scheinwerfer erzeugte Lichtbild auszutiben.

Ebenfalls alternativ aber auch zusätzlich zu den besprochenen Arten der Beheizung kann vorgesehen sein, dass die Beheizung des Scheinwerfers mittels einer oder mehreren in dem Gehäuse angeordneten Lichtquelle^ sowie einer oder mehreren Elementen, die für Licht im sichtbaren Bereich im Wesentlichen transparent sind, für nicht-sichtbares Licht aber zumindest in bestimmten Wellenlängenbereichen absorbiert, beispielsweise im Infrarot-Bereich. Durch die Absorption von Licht im nicht-sichtbaren Bereich erwärmt sich das Element und erwärmt seinerseits den Scheinwerferinnenraum. Außerdem lässt sich mit einer solchen zusätzlichen Lichtquelle das zu absorbierende Licht besonders einfach in die gewünschte Richtung abstrahlen.

Beispielsweise besteht diese Art der Heizung aus einer zusätzlichen Lichtquelle im Scheinwerfer, wobei diese dann vorzugsweise etwa Licht im IR-Bereich emittiert, und einem zusätzlichen wie oben angeführten Element. Besonders günstig, weil einfach und kostengünstig in der Herstellung ist es aber, wenn eine oder mehrere Lichtquelle des Scheinwerfers selbst, d.h. also die Femlichtwendel oder die Abblendlichtwendel selbst das Licht zur Absorption durch das angesprochene Element erzeugt.

Insbesondere ist es günstig, wenn das im nicht-sichtbaren Bereich absorbierende Element die Abdeckscheibe selbst ist. Viele der in Scheinwerfern verwendeten Abdeckscheiben weisen diesen - bisher als nachteilig empfundenen - Effekt, Licht im IR-Bereich zu absorbieren, auf. P8914 ♦ ·· · P8914 ♦ ·· · ·· ♦ ·♦· ···· -7-

Die Heizung selbst wird in allen Fällen vorzugsweise mit dem Abblendlicht gekoppelt, auch eine Koppelung an die Heckscheibenheizung ist möglich. Außerdem ist natürlich auch eine manuelle Betätigung denkbar.

Denkbar wäre auch eine Art intelligente Steuerung über eine Software, die die, bei modernen Autos vorhandenen Signale von Umweltsensoren (Lufttemperatur, Luftdruck, Regensensor etc.) verarbeitet.

Wien, den

Claims

-8- P8914 >·* · ♦ · Patentansprüche 1. Fahrzeugscheinwerfer mit einem Scheinwerfergehäuse (2) und einer Abdeckscheibe (3)/ welche die Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfergehäuses (2) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) zumindest eine Heizeinrichtung (9) angeordnet ist.
2. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizvorrichtung (9) zumindest ein PTC-Heizelement umfasst.
3. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizeinrichtung eine im Wesentlichen transparente Folie ist, welche zumindest in Bereichen an der Innenseite der Abdeckscheibe (3) angebracht, vorzugsweise angeklebt ist.
4. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizeinrichtung (9) an einer in einem vorderen, unteren Bereich des Scheinwerfers befindlichen Blende (8) angebracht ist, vorzugsweise in einem unteren Bereich der Blende (8).
5. Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizeinrichtung (9) mit einem Abblendlicht gekoppelt ist, derart, dass sie für die Dauer des eingeschalteten Abblendlichtes aktiviert ist.
6. Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizeinrichtung (9) mit einer Heckscheibenheizung gekoppelt ist, derart dass sie für die Dauer der eingeschalteten Heckscheibenheizung aktiviert ist.
7. Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zumindest eine in dem Gehäuse angeordnete Lichtquelle sowie zumindest ein Element umfasst, welches von besagter Lichtquelle stammendes, im nichtsichtbaren Bereich liegendes Licht absorbiert, hingegen im sichtbaren Bereich im wesentlichen transparent ist.
8. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Lichtleuchte des Scheinwerfers, beispielsweise die Abblendlichtleuchte, oder die Femlichtieuchte, ist. ··· • · P8914 ··.· ···· -9-
9. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zumindest ein Teil der Abdeckscheibe ist.
10. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine Folie ist, welche an der Abdeckscheibe anbringbar ist. Wien, den JZJJr'Oez. 2032