DE10161922A1 - Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Abstract

Scheinwerferanordnung, die konstruiert und konfiguriert ist, um Licht- und Schatten-Veränderungen in einem Licht- und Schatten-Grenzabschnitt einer Lichtverteilung abzuschwächen. Ein Fahrzeugscheinwerfer umfasst einen Reflektor, der eine im Wesentlichen sphäroidische Reflexionsfläche aufweist, eine Lichtquelle, die an einer ersten Fokalposition des Reflektors angeordnet ist, eine Projektionslinde, die das von dem Reflektor reflektierte Licht nach vorn projiziert und die vor der Lichtquelle angeordnet ist, einen abblendlinienbildenden Schirm, dessen oberer Rand im Wesentlichen bei der Fokalposition f der Projektionslinse angeordnet ist, sowie einen Abblendschirm, dessen vorderer Endabschnitt näher bei der Reflexionsfläche als bei dem zweiten Brennpunkt des Reflektors positioniert ist. Der Abblendschirm ist oberhalb der optischen Achse x - x des Reflektors angeordnet.

Description

Fahrzeugscheinwerfer

Die Erfindung betrifft einen neuartigen Fahrzeugscheinwerfer und mehr im einzelnen die Kunst, einen durch einen Scheinwerfer erzeugten extremen Licht- und Schatten-Unterschied in einem Licht-und-Schatten-Grenzabschnitt aufzuheben.

Es ist ein Fahrzeugscheinwerfer oder Projektorscheinwerfer bekannt, welcher einen Reflektor mit einer im wesentlichen sphäroidischen Reflexionsfläche umfasst, ferner eine Lichtquelle, die bei der ersten Fokalposition des Reflektors angeordnet ist, eine Projektions­ linse, die vor der Lichtquelle angeordnet ist und verwendet wird zum Projizieren des von dem Reflektor reflektierten Lichtes nach vorn, sowie einen ausblendlinienbildenden Schirm, dessen oberer Rand im wesentlichen in dem Brennpunkt der Projektionslinse angeordnet ist.

Bezüglich des Reflektors, der die sphäroidische Reflexionsfläche aufweist, wird reflektiertes Licht, das einen beträchtlich großen Winkel mit der optischen Achse bildet, von dem Re­ flektor emittiert, wenn die zu der optischen Achse, die den zweiten Brennpunkt enthält, senkrechte Fläche, das heißt, die Fläche, die sich bis in die Nähe der Fokalfläche erstreckt, als die Reflexionsfläche verwendet wird. Da das nach oben gerichtete Licht durch den aus­ blendlinienbildenden Schirm abgeschirmt wird, entsteht kein Problem. Jedoch wird das nach unten reflektierte Licht anschließend reflektiert durch ein Bauteil wie beispielsweise einen Stoßdämpfer, der nahe dem Scheinwerfer positioniert ist. Solches Licht wird dann entweder - durch Staub in der Luft - einer irregulären Reflexion unterworfen, oder von Regentropfen reflektiert, was ein optisches Filmphänomen erzeugt und damit ein Problem von Blendung entwickelt, das zu einer Fahrbehinderung führt.

Daher ist ein Versuch unternommen worden, einen Abblendschirm vorzusehen zu dem Zweck, das (von dem Reflektor) nach unten reflektierte Licht auszublenden, das einer Re­ flexion durch den Stoßdämpfer nach oben unterworfen ist, und dies hat dazu beigetragen, das Blendphänomen auf seine eigene Weise zu vermeiden.

Jedoch ist der herkömmliche Fahrzeugscheinwerfer so angeordnet, dass das von dem Re­ flektor nach unten emittierte Licht in der Nachbarschaft des zweiten Brennpunktes ausge­ blendet wird, indem der vordere Endabschnitt des Abblendschirmes in der Nähe des zweiten Brennpunktes des Reflektors angeordnet wird. Daher tritt die Ausblendlinie scharf hervor, und das Problem liegt darin, dass ein extremer Licht- und Schatten-Unterschied in der Lichtverteilung entsteht.

Bezüglich des oberen Randes einer Abblendlicht-Lichtverteilung muss die Ausblendlinie scharf hervortreten zu dem Zweck, zu verhindern, dass der Fahrer eines entgegenkommen­ den Wagens blendendes Licht erhält. Jedoch neigt das Auftreten solch eines extremen Licht- und Schatten-Unterschiedes an dem unteren Rand der Lichtverteilung dazu, die Sicht des Fahrers zu mindern wegen der Verzögerung, die mit der Veränderung der Pupillengröße verbunden ist, wenn das Auge von dem hellen Abschnitt zu dem schwachen Abschnitt ge­ wendet wird und umgekehrt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist eine Abschwächung von Licht- und Schatten-Veränderun­ gen in einem Licht- und Schatten-Grenzabschnitt an dem unteren Rand der Lichtverteilung.

Um die obige und weitere Aufgaben zu erfüllen, ist ein Abblendschirm, dessen vorderer Endabschnitt näher bei einer Reflexionsfläche des Reflektors als bei dem Konvergenzpunkt des Reflektors positioniert ist, oberhalb der optischen Achse des Reflektors angeordnet ist.

Daher wird in dem Fahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung (von dem Reflektor) emit­ tiertes Licht zur Bildung eines Licht-und Schatten-Grenzabschnitts am unteren Ende einer Lichtverteilung ausgeblendet, während die Lichtflussdichte relativ niedrig ist. Daher ist die Variation von Strahlungslicht bezüglich der Variation in der Größe und Gestalt des Ab­ blendschirme klein, so dass eine Feineinstellung des Strahlungslichtes leicht ist. Folglich wird das Risiko der Minderung der Sicht eines Fahrers reduziert, wenn die Augen des Fah­ rers zwischen den Licht- und Schattenabschnitten bewegt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbei­ spiels näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt eines Fahrzeugscheinwerfers, der die Erfin­ dung verkörpert,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm der Lichtwege zur Erläuterung der Arbeitsweise, und

Fig. 3 ein schematisches Diagramm der Lichtverteilung.

Ein Fahrzeugscheinwerfer 1 wird für ein Kraftfahrzeug verwendet, um einen Abblendstrahl auszustrahlen, und umfasst einen Reflektor 2, einen Lichtquellenkolben 3, der an dem Re­ flektor 2 gelagert ist, eine Projektionslinse 4, um das von dem Reflektor 2 des Lichtquellen­ kolbens 3 reflektierte Licht nach vorn zu projizieren, einen ausblendlinienbildenden Schirm 5 sowie einen Abblendschirm 6. Der ausblendlinienbildende Schirm 5 dient dazu, die obere Kante zu definieren, das heißt, die Ausblendlinie einer Abblendstrahl-Lichtintensitätsver­ teilung, die durch das durch die Projektionslinse 4 projizierte Licht gebildet wird. Der Ab­ blendschirm 6 ist über der optischen Achse des Reflektors 2 positioniert und wird dazu verwendet, den Strahlungsbereich des unteren Randes der Lichtintensitätsverteilung zu be­ grenzen.

Der Reflektor 2 weist eine im wesentlichen sphäroidische Reflexionsfläche 2a auf. Ein Ent­ ladungskolben wird als der Lichtquellenkolben 3 angewendet, und sein Lichtemissionsab­ schnitt ist im wesentlichen bei dem ersten Brennpunkt F1 des Reflektors 2 positioniert. Da­ her konvergiert das Licht des Lichtquellenkolbens 3 - wie es von der Reflexionsfläche 2a des Reflektors 2 reflektiert wird - im wesentlichen bei dem zweiten Brennpunkt F2 des Re­ flektors 2. Der Lichtquellenkolben 3 ist nicht auf einen Entladungskolben beschränkt, son­ dern kann irgendeine Art von Kolben sein - einschließlich einem Glühlampenkolben wie beispielsweise einem Halogenlampenkolbens -, solange eine vorbestimmte Lichtintensität erhältlich ist.

Die Projektionslinse 4 ist eine Konvexlinse und ist so angeordnet, dass ihre optische Achse zusammenfällt mit der optischen Achse x - x des Reflektors 2 oder so, dass ihr Brennpunkt f in der Nähe des zweiten Brennpunktes F2 positioniert ist.

Die Projektionslinse 4 ist vor dem Reflektor 2 durch einen Linsenhalter 7 angeordnet.

Der ausblendlinienbildende Schirm 5 ist so angeordnet, dass sein oberer Rand 5a in der Nachbarschaft des Brennpunktes der Projektionslinse 4 positioniert ist in der Nähe der opti­ schen Achse x - x. Ferner ist der ausblendlinienbildende Schirm 5 einstückig mit dem Lin­ senhalter 7 ausgebildet. Alternativ kann der ausblendlinienbildende Schirm 5 auch mono­ lithisch mit dem Linsenhalter 7 ausgebildet sein.

Der Abblendschirm 6 ist einstückig mit dem Linsenhalter 7 ausgebildet. In einer Ausfüh­ rungsform ist der Abblendschirm 6 monolithisch vorgesehen hinter des Linsenhalters obe­ rem Endabschnitt des vorderen Endabschnitts, der die Projektionslinse 4 stützt. Ferner ist der vordere Endabschnitt 6a des Abblendschirmes 6 über der optischen Achse x - x des Reflektors 2 positioniert und ist näher an der Reflexionsfläche 2a positioniert als an dem zweiten Brennpunkt F2 des Reflektors 2. Außerdem ist, falls möglich, der Endabschnitt in der Nähe der Reflexionsfläche 2a vorgesehen, nahe dem offenen Ende des Reflektors 2.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das Licht von dem Lichtquellenkolben 3, dessen Lichtemissi­ onsabschnitt im wesentlichen bei dem ersten Brennpunkt F1 des Reflektors 2 positioniert ist, von der Reflexionsfläche 2a reflektiert und konvergiert bei dem zweiten Brennpunkt F2 des Reflektors 2, bevor er von dem zweiten Brennpunkt F2 aus im wesentlichen nach vorn gestreut wird. Von dem Licht von dem Lichtquellenkolben 3 wird das direkte Licht, das heißt, das Licht, das nach vorne gerichtet wird, ohne dass es zu der Reflexionsfläche 2a des Reflektors 2 gerichtet wird, durch einen Schirm (nicht gezeigt) abgeschirmt und nicht nach vorn emittiert.

Dann wird das sich von dem zweiten Brennpunkt F2 ausbreitende Licht durch die Projekti­ onslinse 4 konvergiert und nach vorne projiziert, wobei eine Abblendstrahl-Lichtintensitäts­ verteilung 8 gebildet wird, wie in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 bezeichnet H - H eine Hori­ zontallinie und V - V eine Vertikallinie. Eine Schnittlinie der Horizontallinie H - H und der Vertikallinie V - V ist auf der optischen Achse x - x des Reflektors 2 positioniert. Während dem Prozess der Lichtemission von dem Lichtquellenkolben 3 und dem Projizieren des Lichts nach vorn mittels der Projektionslinse 4 werden die meisten der Lichtstrahlen 91, 91 . . . (die von dem unteren Halbabschnitt der Reflexionsfläche 2a des Reflektors 2 reflektiert werden) abgeschirmt durch den ausblendlinienbildenden Schirm 5 und nicht nach vorn emit­ tiert. Da die reflektierten Lichtstrahlen 91, 91 . . . auf diese Weise durch den ausblendlinien­ bildenden Schirm 5 abgeschirmt werden, wird eine Ausblendlinie 8a gebildet, welche den oberen Rand der Lichtintensitätsverteilung 8 bildet. Dann verursacht der obere Rand 5a, die in der Nähe des Brennpunktes f der Projektionslinse 4 positioniert ist, dass die Ausblendlinie 8a scharf erscheint.

Ferner wird von dem von dem Lichtquellenkolben 3 emittierten Licht, obwohl ein Großteil der Lichtstrahlen 9u, 9u, . . . (die von dem oberen Halbabschnitt der Reflexionsfläche 2a des Reflektors 2 reflektiert werden) nach vorn projiziert wird, das in der Nähe des offenen Ran­ des des Reflektors 2 reflektierte Licht abgeschirmt durch den Abblendschirm 6 (eine doppelt gestrichelte Kettenlinie zeigt eine behelfsmäßige Lichtspur an, nachdem das Licht abge­ schirmt worden ist). Das in der Nähe des offenen Randes des Reflektors 2 reflektierte Licht weist einen großen Winkel auf zu der optischen Achse x - x und ist äquivalent zu Licht, welches das Unterteil des Fahrzeugs bestrahlt, in dem der Scheinwerfer montiert ist. Da das Licht auf diese Weise durch den Abblendschirm 6 abgeschirmt wird, ist es möglich, so ge­ nanntes Blendlicht oder eine Fahrbehinderung zu vermeiden, die von dem optischen Film­ phänomen herrührt, das durch nach oben reflektiertes Licht erzeugt wird. Das Licht kann nach oben reflektiert werden durch ein Bauteil wie beispielsweise einen Stoßdämpfer in der Nachbarschaft des Scheinwerfers, welches Licht dann entweder - durch Staub in der Luft - einer irregulären Reflexion unterworfen wird oder von Regentropfen reflektiert wird. Da der vordere Endabschnitts 6a des Abblendschirmes 6 nahe der Reflexionsfläche 2a positioniert ist in solch einem Zustand, in dem die Lichtflussintensität relativ niedrig ist, ist die Variation der Lichtstrahlung bezüglich der Variation in der Größe und Gestalt des Abblendschirmes 6 klein. Daher ist eine Feineinstellung des Strahlungslichtes einfach. Gleichzeitig variiert die untere Licht-und-Schattengrenzlinie 8b, angedeutet durch eine gesprenkelte Gürtellinie und definiert durch den vorderen Endabschnitt 6a aus der Lichtintensitätsverteilung 8, relativ mild, was zu einer Verminderung des Risikos der Minderung der Sicht eines Fahrers führt, wenn die Augen des Fahrers zwischen den Licht- und Schattenabschnitten bewegt werden.

Obwohl die Reflexionsfläche des Reflektors im wesentlichen sphäroidisch festgelegt worden ist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, ist die für die Erfindung benötigte Refle­ xionsfläche nicht auf eine sphäroidische Form beschränkt. Statt dessen kann die Reflexionsfläche irgendeine Gestalt aufweisen, vorausgesetzt, dass sie imstande ist, Licht von einer Lichtquelle zu einem vorderen Konvergenzpunkt zu konvergieren.

Die Gestalt und Struktur jedes Bestandteiles gemäß der obigen Ausführungsform der Er­ findung sind nur beispielhaft gezeigt worden, und es versteht sich, dass der technische Be­ reich der Erfindung in keiner Weise beschränkt ist.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, umfasst der Fahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung die Lichtquelle, den Reflektor mit der Reflexionsfläche zum Reflektieren des Lichtes von der Lichtquelle und Konvergieren des Lichtes zu einem vorderen Konvergenz­ punkt, die Projektionslinse, die vor der Lichtquelle angeordnet ist und verwendet wird zum Projizieren des von dem Reflektor reflektierten Lichtes der Lichtquelle vor das Fahrzeug sowie den ausblendlinienbildenden Schirm, dessen oberer Rand im wesentlichen in der Fo­ kalposition der Projektionslinse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abblend­ schirm, dessen vorderer Endabschnitt näher bei der Reflexionsfläche als bei dem Konver­ genzpunkt des Reflektors positioniert ist, oberhalb der optischen Achse des Reflektors an­ geordnet ist.

Da in dem Fahrzeugscheinwerfer gemäß einem Aspekt der Erfindung reflektiertes Licht zur Bildung eines Licht-und-Schatten-Grenzabschnitts an diesem Ende der Lichtverteilung aus­ geblendet wird, während die Lichtflussintensität relativ niedrig ist, ist daher die Variation des Strahlungslichtes bezüglich der Variation in der Größe und Gestalt des Abblendschirmes klein, so dass eine Feineinstellung des Strahlungslichtes leicht vorzunehmen ist, was zu einer Verminderung der Gefahr führt, die Sicht eines Fahrers zu verringern, wenn die Augen des Fahrers zwischen den Licht- und Schattenabschnitten bewegt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung kann, da der vordere Endabschnitt des Ab­ blendschirmes in der Nähe der Reflexionsfläche des Reflektors positioniert ist, nutzloses Licht ausgeblendet werden, während der Reflexionslichtfluss extrem grob ist, wodurch es möglich ist, eine feine Einstellung der Lichtverteilung vorzunehmen und gleichzeitig die Licht-und-Schattenveränderung auf dieser Seite der Lichtverteilung niedrig zu machen.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann, da die Projektionslinse durch den Linsenhalter gehalten wird, der mit dem vorderen Endabschnitt des Reflektors gekoppelt ist und der Abblendschirm im wesentlichen von dem vorderen Endabschnitt des Linsenhalters nach hinten vorragt, ein Versuch zum Senken der Kosten erzielt werden, indem der Linsen­ halter einstückig mit dem Schirm ausgebildet wird.

Es ist zu bedenken, dass zahlreiche Modifikationen an der Scheinwerferkonfiguration der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und dem Rahmen der Erfin­ dung abzuweichen, die durch die Ansprüche definiert werden.

Claims (5)

1. Fahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle, einem Reflektor, der eine Reflexionsfläche zum Reflektieren des Lichtes von der Lichtquelle und Konvergieren des Lichtes zu einem vorderen Konvergenzpunkt aufweist, einer Projektionslinse, die vor der Lichtquelle ange­ ordnet ist und verwendet wird zum Projizieren des von dem Reflektor reflektierten Lichtes der Lichtquelle vor das Fahrzeug sowie einem ausblendlinienbildenden Schirm, dessen obe­ rer Rand im wesentlichen in dem Brennpunkt der Projektionslinse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abblendschirm, dessen vorderer Endabschnitt näher bei der Reflexionsfläche als bei dem Konvergenzpunkt des Reflektors positioniert ist, oberhalb der optischen Achse des Reflektors angeordnet ist.

2. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere End­ abschnitt des Abblendschirmes in der Nachbarschaft der Reflexionsfläche des Reflektors positioniert ist.

3. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektions­ linse gehalten wird durch einen Linsenhalter, der mit dem vorderen Endabschnitt des Re­ flektors gekoppelt ist, und dass der Abblendschirm von dem vorderen Endabschnitt des Lin­ senhalters im wesentlichen nach hinten vorragt.

4. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektions­ linse gehalten wird durch einen Linsenhalter, der mit dem vorderen Endabschnitt des Re­ flektors gekoppelt ist, und dass der Abblendschirm von dem vorderen Endabschnitt des Lin­ senhalters im wesentlichen nach hinten vorragt.

5. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ent­ weder der Abblendschirm oder der ausblendlinienbildende Schirm monolithisch mit dem Linsenhalter ist.