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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.
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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.
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Eine
solche Lichteinheit bzw. ein entsprechender Fahrzeugscheinwerfer
mit einer solchen Lichteinheit ist aus der
EP 0 972 983 A1 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.
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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.
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Grundsätzlich lassen
sich bei Verwendung einer solchen Lichteinheit eine Reihe verschiedener Lichtverteilungen
realisieren, so daß grundsätzlich die
Verwendung eines solchen Moduls wünschenswert ist.
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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 aufwendiger und schwieriger, und zusätzlich wird
der Spiegel schwerer, was neben diesem Nachteil an sich auch noch
bedingt, daß bei
einem verschwenkbaren Spiegel ein stärkerer Antrieb zum Verschwenken
benötigt
wird, der zusätzlich mehr
Energie verbraucht.
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine eingangs erwähnte Lichteinheit
derart zu verbessern, daß die
oben angesprochenen Nachteile behoben sind.
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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.
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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 Scheibe bzw. einer Abdeckung ohne
optische Struktur.
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Außerdem wird
man in der Positionierung des Spiegels freier und kann diesen an
einer optisch optimalen Position anordnen.
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Vorzugsweise
richtet die Linse das Licht in vertikaler Richtung im Wesentlichen
parallel, so daß 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.
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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.
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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 endgültige Form der Linse, bei der
in horizontaler Richtung keine Veränderung der Richtung der Strahlen
erfolgt.
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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.
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Optimal,
d.h. insbesondere klein, läßt sich der
Spiegel gestalten, wenn der Reflektor das Licht im Wesentlichen
auf den Spiegel bündelt.
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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.
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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.
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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 Licht einheit der zumindest eine Spiegel
um eine im Wesentlichen vertikale Achse verschwenkbar ist.
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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.
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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°.
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Grundsätzlich kann
lediglich durch die Ausgestaltung der reflektierenden Fläche des
Spiegels, beispielsweise durch die Form der Fläche, Krümmungen der Spiegelfläche, etc.
eine gewünschte
Lichtverteilung erzielt werden.
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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.
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Weiters
kann dann noch vorgesehen sein, daß durch eine vertikale Bewegung
dieser "Strahlenblende" auf dem Spiegel,
d.h, 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.
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Besonders
gut lassen sich verschiedene gewünschte
Lichtverteilungen erreichen, wenn zumindest eine Seite des Spiegels
als Freifläche
ausgebildet ist.
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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 Mirror Device" beschrieben.
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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,
- – 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.
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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 Zusatzlichteinheit 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 auf. Durch diese Freifläche des
ersten Reflektors kann ein für
Abblend- und Fernlicht optimales Ausstrahlverhalten erzielt werden.
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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 Dreh achse verschwenkbar ist. Damit
kann in optimaler Weise eine Kurvenlichtfunktion erzielt werden,
welche bei verschwenkbarem Spiegel von der Zusatzlichteinheit unterstützt wird.
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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.
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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.
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Schließlich betrifft
die Erfindung auch noch einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest
einem Lichtmodul wie oben beschrieben.
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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 Fernlichteinheit
ist.
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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, so daß bei
Bedarf die Lichtverteilung angehoben oder abgesenkt werden kann.
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Vorzugsweise
ist dabei der Rahmen um eine im Wesentlichen horizontale Achse mit
dem Antrieb verschwenkbar.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigt in
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1 einen
erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer
mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul
in einer perspektivischen Ansicht von hinten,
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2 den
Scheinwerfer aus 1 in einer Vorderansicht,
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3 ein
erfindungsgemäßes Lichtmodul
in einer perspektivischen Ansicht von vorne,
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4 das
Lichtmodul aus 3 in einer perspektivischen
Ansicht von hinten,
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5 das
Lichtmodul aus 3 in einer Vorderansicht,
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6 einen
Schnitt durch das Lichtmodul aus 5 entlang
der Linie B-B,
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7 eine
Draufsicht auf das Lichtmodul aus 3,
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8 einen
Schnitt durch das Lichtmodul entlang der Linie A-A,
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9 das
Lichtmodul aus 3 in einer Seitenansicht,
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10 eine
Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung,
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10a das von den Hauptlichteinheiten der Anordnung
aus 10 erzeugte Lichtbild,
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10b eine Abblendlichtverteilung entsprechend der
Anordnung aus 10,
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11 eine
Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Kurvenlichtverteilung,
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11a das von den Hauptlichteinheiten erzeugte Kurvenlicht,
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11b das vollständige
von zwei Lichtmodulen erzeugte Kurvenlicht,
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12 eine
Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Cornering Light-Lichtverteilung,
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12a ein entsprechendes Cornering Light,
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13 eine
Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Schlechtwetterlichtverteilung,
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13a eine entsprechende Schlechtwetterlichtverteilung,
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14a eine Autobahnlichtverteilung,
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15 eine
Anordnung von zwei Lichtmodulen zur Erzeugung einer Stadtlichtverteilung,
und
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15a eine entsprechende Stadtlichtverteilung.
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In
den 1 – 9 ist
ein erfindungsgemäßer Fahrzeugscheinwerfer 100 mit
einem erfindungsgemäßen Lichtmodul 200 dargestellt.
Das Lichtmodul 200 ist dabei neben einer Fernlichteinheit 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 Fernlichteinheit 15 ein gesetzeskonformes
Fernlicht erzeugen, bei Verwendung einer weniger starken Lichtquelle
ist wie gezeigt eine eigene Fernlichteinheit 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.
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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.
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Die
Zusatzlichteinheit 10 umfaßt einen zweiten Reflektor 2,
einen Spiegel 6, der im Wesentlichen um 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.
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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.
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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 Fahrzeug zu konzentrieren,
mit einer Spiegelstellung entsprechend dem Abblendlicht- oder Autobahnlicht
("Motorway Light").
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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,
so daß die
jeweiligen Lichtverteilungen optimal aneinander anschließen.
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Die
beiden Lichteinheiten 4, 10 werden von einer einzigen
Lichtquelle 3 mit Licht versorgt.
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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 Fernlichteinheit 15 wie in den Figuren gezeigt
in dem Scheinwerfer un terzubringen. Bei Verwendung geeigneter Lichtquellen
und einer optimalen Ausnutzung des über die Reflektoren abgestrahlten
Lichtes kann aber gegebenenfalls auf eine solche Zusatzfernlichteinheit
verzichtet werden.
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Grundsätzlich kann
es sich bei der Hauptlichteinheit beispielsweise lediglich um eine
Abblendlichteinheit 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, so daß 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, so daß sich auf diese Weise ein
Kurvenlicht realisieren läßt.
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Während der
Reflektor 2 der Zusatzlichteinheit 10 im Wesentlichen
ein Rotationsellipsoid mit einem inneren Brennpunkt F1 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.
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Der
innere Brennpunkt F1 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.
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Über den
ersten Reflektor 1 wird als Bestandteil eines Projektionssystems
für Abblendlicht
in bekannter Weise eine HD-Linie gebildet bzw. eine bekannte Fernlichtverteilung.
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-Dunkel-Linie. Das Vorfeld, zwischen
3° und üblicherweise
ca. 10° darunter
bleibt vom Reflektor 1 unbeleuchtet. Dazu wird die beschriebene
Freiform aus parabolischem und elliptischem Abstrahlverhalten verwendet.
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Die
Vorfeldausleuchtung erfolgt durch die Zusatzlichteinheit 10,
welche über
den Spiegel 6 verfügt.
Wie nun bereits erwähnt,
befindet sich in dem Brennpunkt F1 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.
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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.
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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.
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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.
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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 "Cornering Light" verwendbar), sowie
Fernlicht, gegebenenfalls in Zusammenhang mit einem weiteren Zusatzfernlicht.
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Die
Hauptlichteinheit 4 funktioniert wie ein herkömmliches
Bi-Xenon Projektionsmodul. Es wird jedoch nur circa der halbe Lichtstrom
der Lichtquelle 3, in der gezeigten Ausführungsform
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.
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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.
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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.
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Mit
der Hauptlichteinheit 4 wird ein Lichtband mit ca. 2° – 3° vertikaler
und +/- 25° horizontaler
Ausdehnung, mit einer Hell-Dunkel-Linie mit 15° Asymmetrieknick, sowie einer
nach unten hin begrenzenden Hell-Dunkel-Linie, erzielt. Über die bewegliche Linse kann
dieses Band bis zu +/- 15° zur
Seite verschoben werden.
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Die
Zusatzlichteinheit 10 nutzt das Licht der oberen Reflektorhälfte 2.
Der Reflektor 2 ist annähernd
als Rotationsellipsoid ausgebildet, in einem Brennpunkt F1 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.
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Über eine
Freiformgestaltung des Spiegels 6 ist die Lichtverteilung
optimierbar, und es kann auch vorgesehen sein, daß der Spiegel
auf beiden Seiten reflektierende, unterschiedlich ausgestaltete
Oberflächen
aufweist, so daß je
nach gewünschter
Lichtverteilung unterschiedliche Spiegelseiten in den Strahlengang
geschwenkt werden.
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Außerdem kann
der Spiegel auf einer oder beiden Seiten einen nicht reflektierenden,
vorzugsweise Licht absorbierenden Bereich aufweisen. Auf diese Weise
kann beispielsweise eine zusätzliche HD-Linie
etwa zur Unterstützung
des "herkömmlichen" Abblendlichtes der
Hauptlichteinheit 4 erzeugt werden.
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Im
Folgenden wird auf die verschiedenen Lichtverteilungen, die unter
Verwendung von Lichtmodulen der be schriebenen Form erzeugbar sind, näher eingegangen.
Die 10, 11, 12, 13 und 15 zeigen
dabei zwei Lichtmodule, ein links angeordnetes Modul 200l sowie
ein rechtsseitiges Modul 200r. Die weiteren Bezugszeichen entsprechen
den oben bereits verwendeten, insbesondere wird die Hauptlichteinheit
mit 4, die Zusatzlichteinheit mit 10 bezeichnet.
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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.
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10a zeigt die Abblendlichtverteilung ABL, die
lediglich durch die Hauptlichteinheit 4 in der Stellung
aus 10 erzeugt wird. Eine Fernlichtverteilung, 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 untere von der Hauptlichteinheit 4 erzeugte
Hell-Dunkel-Grenze.
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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 10b dargestellt.
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Die
Systemstellung der Linsen 21 und des Spiegels 6 für Country
Light ist wie bereits erwähnt
in 10 dargestellt.
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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 (11a).
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Durch
ein entsprechendes Mitbewegen der Spiegel 6 der Zusatzeinheiten 200l, 200r und
der von diesen Modulen erzeugten Lichtverteilung VFL ergibt sich
eine Lichtverteilung BL für
Kurvenlicht ("Bend Light") wie in 11b dargestellt.
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Die
entsprechende Systemstellung ist in 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.
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Wird
stärker
eingelenkt (mehr als 15° Schwenkwinkel),
wie z.B. beim Abbiegen oder in Serpentinen, wie dies in 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 12a dargestellte
Lichtverteilung COL, die auch als "Cornering Light" verwendet werden kann.
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Die
entsprechende Systemstellung ist in 12 dargestellt.
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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 200l mehr nach links leuchtet (Lichtverteilung
VFLI), und auf der rechten Seite ist die Anordnung gerade umgekehrt
(Lichtverteilung VFLr), so daß 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.
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Die
einzelnen Bestandteile eines Zusatzmoduls 200, 200l, 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.
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Eine
Schlechtwetterlichtverteilung AL ist in 13a dargestellt,
die entsprechende Systemstellung ist in 13 dargestellt.
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Autobahnlicht
ML ("Motorway Light") entsteht durch
Anheben der Grundlichtverteilung auf in etwa 0,23 Grad unter Horizont,
wie dies in 14a dargestellt ist.
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Stadtlicht
TL ("Town Light"), wie dies in 15a näher
dargestellt ist, entsteht über
eine Spiegelstellung wie in 15 dargestellt,
bei der im Vergleich zu herkömmlichem
Abblendlicht die Lichtbänder
von linker und rechter Zusatzlichteinheit 200l, 200r in
der Mitte vor dem Auto lediglich gerade noch überlappen und so eine breitere
Verteilung entsteht.
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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.
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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.