DE102006043298A1

DE102006043298A1 - Projektionsscheinwerfer für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102006043298A1
Application number: DE102006043298A
Authority: DE
Inventors: Karsten Dr. Eichhorn; Susanne Hagedorn; Christian Dr. Lüder; Martin WÜLLER
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Projektionsscheinwerfer für Fahrzeuge mit einem zwei Brennorte aufweisenden Reflektor, mit einer in einem ersten Brennort des Reflektors angeordneten Lichtquelleneinrichtung, mit einer Linse, deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennortes des Reflektors angeordnet ist, mit einer Blendeneinrichtung, die zwischen der Linse und dem Reflektor angeordnet ist, dass die Lichtquelleneinrichtung eine Mehrzahl von Leuchtelementen umfasst, denen jeweils ein Reflektorsegment des Reflektors zugeordnet ist zur Erzeugung einer Teillichtverteilung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei den Leuchtelementen unterschiedlich konfigurierte Reflektorsegmente zugeordnet sind, die jeweils eine das von den Leuchtelementen emittierte Licht derart reflektieren, dass unterschiedliche Teillichtverteilungen und/oder eine unterschiedliche Lichtverteilung erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Projektionsscheinwerfer für Fahrzeuge mit einem zwei Brennorte aufweisenden Reflektor, mit einer in einem ersten Brennort des Reflektors angeordneten Lichtquelleneinrichtung, mit einer Linse, deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennortes des Reflektors angeordnet ist, mit einer Blendeneinrichtung, die zwischen der Linse und dem Reflektor angeordnet ist, dass die Lichtquelleneinrichtung eine Mehrzahl von Leuchtelementen umfasst, denen jeweils ein Reflektorsegment des Reflektors zugeordnet ist zur Erzeugung einer Teillichtverteilung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Aus der EP 1 526 328 A2 ist ein Projektionsscheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der über einen Reflektor, eine Linse, eine Blendeneinrichtung sowie eine in einem ersten Brennort des Reflektors angeordnete Lichtquelleneinrichtung verfügt. Die Lichtquelleneinrichtung umfasst eine Mehrzahl von Leuchtelementen, denen jeweils ein Reflektorsegment des Reflektors zugeordnet sind. Die Leuchtelemente wirken mit dem Reflektorsegment jeweils derart zusammen, dass sie jeweils eine vorgegebene Teillichtverteilung einer Lichtverteilung erzeugen, die zusammenwirken mit durch mindestens einem weiteren Reflektor und demselben zugeordneten Leuchtelementen erzeugten Teillichtverteilungen eine Lichtverteilung bilden. Nachteilig an dem bekannten Projektionsscheinwerfer ist, dass zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung mehrere Reflektoren und denselben zugeordneten Lichtquelleneinrichtungen erforderlich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Projektionsscheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass Platz sparend eine Anzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen bereitgestellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass den Leuchtelementen unterschiedlich konfigurierte Reflektorsegmente zugeordnet sind, die jeweils eine das von den Leuchtelementen emittierte Licht derart reflektieren, dass unterschiedliche Teillichtverteilungen und/oder eine unterschiedliche Lichtverteilung erzeugt werden.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Segmentierung eines Reflektors in unterschiedlich konfigurierte Reflektorflächen eine vorgegebene Lichtverteilung mit lediglich einem einzigen Reflektor ermöglicht wird. Die Reflektorsegmente sind derart ausgebildet, dass sie im Zusammenwirken mit jeweils zugeordneten Leuchtelementen zur Erzeugung von unterschiedlichen Bereichen der Lichtverteilungen beitragen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Reflektor ein oberes Reflektorsegment, ein unteres Reflektorsegment sowie mindestens ein seitliches Reflektorsegment auf, die jeweils unterschiedlichen Leuchtelementen zugeordnet sind. Vorteilhaft können die Reflektorsegmente dazu geeignet sein, eine vorgegebene Lichtverteilung oder lediglich eine vorgegebene Teillichtverteilung zur Erzeugung einer Gesamtlichtverteilung beizutragen. Vorzugsweise dient das obere Reflektorsegment zur Erzeugung einer Nahzone einer Lichtverteilung (Anteil an einer Abblendlichtverteilung), das untere Reflektorsegmente zur Erzeugung einer Fernzone einer Lichtverteilung (Anteil einer Fernlichtverteilung) und seitliche Reflektorsegmente zur Erzeugung einer seitlichen Teillichtverteilung für die Abblendlichtverteilung bzw. Fernlichtverteilung. Vorzugsweise sind die Reflektorsegmente in Vertikalprojektion gesehen vierteilkreisförmig verteilt um die optische Achse angeordnet. Vorteilhaft kann hierdurch eine eindeutige Zuordnung von Reflektorsegmenten zu Bereichen einer Lichtverteilung gewährleistet sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind den Reflektorsegmenten zugeordnete Leuchtelemente in ihrer Leuchtintensität variierbar gestaltbar, so dass gegebenenfalls eine fahrzeugsituationsabhängige Anpassung des emittierten Lichtstromes ermöglich wird, ohne dass eine Blendung eines entgegenkommenden oder vorausfahrenden Verkehrsteilnehmers eintritt. Beispielsweise kann durch Änderung der Beleuchtungsstärken der Leuchtelemente der Grad an Lichtmenge, der in das Vorfeld des Fahrzeuges projiziert wird, verändert werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Erkennung anderer Verkehrsteilnehmer eine Autobahnlichtverteilung bzw. Landstraßenlichtverteilung verändert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind Leuchtelemente derart dimmbar ausgebildet, dass der Grad der in das Vorfeld des Fahrzeugs projizierten Lichtmenge zur Erzeugung einer Schlechtwetterlichtverteilung veränderbar ist. Vorteilhaft kann hierdurch in Abhängigkeit von der Verkehrssituation die Lichtverteilung variiert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Blendeneinrichtung eine Blendenwelle auf, deren Mantelfläche eine Mehrzahl von Brennlinien aufweist, so dass in Abhängigkeit von der Drehstellung der Blendenwelle unterschiedliche Hell-Dunkel-Grenzen für eine Lichtverteilung erzeugbar sind. In Abhängigkeit von der eingestellten Brennlinie können die Leuchtelemente ein- bzw. ausgeschaltet sein, so dass die entsprechenden Reflektorsegmente zur Erzeugung der Lichtverteilungen nutzbar sind. Vorteilhaft ermöglicht die Blendenwelle eine Platz sparende Vorgabe von unterschiedlichen Hell-Dunkel-Grenzen zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtverteilungen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Leuchtelemente als Leuchtdioden ausgebildet, die Platz sparend auf einem Träger angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Träger wärmeleitend ausgebildet, so dass die durch die Leuchtdioden erzeugte Wärme in Richtung einer in Lichtausbreitungsrichtung hinter dem Reflektor angeordneten Kühleinrichtung ableitbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Position des Reflektors bzw. der Lichtquelleneinrichtung bzw. der Blendeneinrichtung bzw. der Linse fahrsituationsabhängig veränderbar, so dass beispielsweise der erfindungsgemäße Scheinwerfer zur Erzeugung eines Kurvenlichtes bzw. zur Leuchtweitenregelung eingesetzt werden kann.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein schematischer Vertikalschnitt durch einen Projektionsscheinwerfer und
2 eine schematische Vorderansicht eines Reflektors mit einer Mehrzahl von demselben zugeordneten Leuchtelementen.
Ein Projektionsscheinwerfer 1 für Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einem Reflektor 2, einer Lichtquelleneinrichtung 3, einer Blendeneinrichtung 4 sowie einer Linse 5.
Die Lichtquelleneinrichtung 3 ist in einem ersten Brennort F₁ des ellipsoidförmigen Reflektors 2 angeordnet. Die Linse 5 weist auf einer dem Reflektor 2 zugewandten Seite eine ebene Fläche und auf einer dem Reflektor 2 abgewandten Seite eine konvexe Fläche auf, deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennortes F₂ des Reflektors 2 angeordnet ist. Alternativ kann die Linse 5 auch zwei konvexe Flächen oder Kombinationen aus konkaven und/oder konvexen und/oder ebenen Flächen aufweisen. In der Nähe des zweiten Brennortes des Reflektors 2 ist die Blendeneinrichtung 4 angeordnet, deren Oberkante 6 zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze HDG einer Lichtverteilung dient.
Die Lichtquelleneinrichtung 3 weist vier als Leuchtdioden (LED) ausgebildete Leuchtelemente 7, 8, 9, 10 auf, deren Mittelachsen M benachbarter Leuchtelemente 7, 8, 9, 10 in einem rechten Winkel zueinander stehen. Die Mittelachsen der Leuchtelemente 7, 8, 9, 10 verlaufen senkrecht zu einer optischen Achse 11 der Linse 5. Die Leuchtelemente 7, 8, 9, 10 sind auf einem gemeinsamen wärmeleitenden Träger 12 angeordnet, der sich langgestreckt koaxial zur optischen Achse 11 erstreckt und mit einer nicht dargestellten, in Lichtausbreitungsrichtung 13 hinter dem Reflektor 2 angeordneten Kühleinrichtung verbunden ist, so dass die von den Leuchtelementen 7, 8, 9, 10 erzeugte Wärme nach hinten abfließen kann.
Die Blendeneinrichtung 4 weist nach einer erste Ausführungsform der Erfindung eine Blende 4' auf, die um eine parallel zur optischen Achse 11 verlaufende Schwenkachse verschwenkbar ausgebildet ist, so dass sie in zwei Schwenkstellungen schaltbar ist. in einer ersten Schwenkstellung, siehe 1, ist die Blende 4' zwischen dem Reflektor 2 und der Linse 5 derart angeordnet, dass ein unterer Bereich der Linse 5 abgedeckt wird, so dass eine Abblendlichtverteilung erzeugbar ist. In einer nicht dargestellten zweiten Schwenkstellung ist die Blende 4' aus dem Erfassungsbereich der Linse 5 herausgeschwenkt, so dass die gesamte ebene Fläche der Linse 5 von Lichtstrahlen erfasst werden kann zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Blendeneinrichtung 4 kann diese eine Blendenwelle aufweisen, die um eine horizontale, quer zur optischen Achse 11 verlaufende Drehachse in mehrere Drehstellungen verstellbar ist. Eine Mantelfläche der Blendenwelle weist für jede Drehstel lung eine unterschiedliche Brennlinie auf, so dass unterschiedliche Hell-Dunkel-Grenzen HDG von Lichtverteilungen erzeugt werden können. Die Einstellung der unterschiedlichen Brennlinien der Blendenwellen erfolgt im Zusammenwirken mit der Ein- bzw. Ausschaltung von den Leuchtelementen 7, 8, 9, 10 der Lichtquelleneinrichtung 3, die im Zusammenwirken mit dem Reflektor 2 unterschiedliche Teillichtverteilungen bzw. Lichtverteilungen erzeugen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Reflektor 2 Reflektorsegmente 14, 15, 16, 17 auf, die in einer Vertikalprojektion des Reflektors 2 vierteilkreisförmig verteilt um die optische Achse 11 angeordnet sind. Ein erstes oberes Reflektorsegment 14 wirkt mit einem ersten Leuchtelement 7 zusammen, das an einer Oberseite 18 des Trägers 12 angeordnet ist zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung TLV1. In 2 ist schematisch die Abblendlichtverteilung TLV1 dargestellt, wobei im Zusammenwirken mit dem ersten Leuchtelement 7 und des ersten oberen Reflektorsegments 14 im Wesentlichen eine Nahzone der Lichtverteilung des Fahrzeugs leicht beleuchtet wird. Die Reichweite dieser Vorfeldlichtverteilung (Teillichtverteilung) ist über die Fokussierung einstellbar.
Ein unteres zweites Reflektorsegment 15 wirkt mit einem an einer Unterseite 19 des Trägers 12 angeordneten zweiten Leuchtelement 8 zusammen zur Erzeugung einer oberen Teillichtverteilung TLV2 einer Fernlichtverteilung. Das untere Reflektorsegment 15 dient somit im Wesentlichen zur Beleuchtung der Fernzone der Lichtverteilung.
Ein drittes Reflektorsegment 16 bzw. ein gegenüberliegendes viertes Reflektorsegment 17 wirken mit einem an einer Vertikalseite 20, 20' des Trägers 12 angeordneten dritten Leuchtelement 9 bzw. vierten Leuchtelement 10 zusammen, so dass eine seitliche Teillichtverteilung TLV3 bzw. Teillichtverteilung TLV4 erzeugbar ist. Die Teillichtverteilung TLV3 und TLV4 dienen zur verbreiterten Ausleuchtung eines Vorfeldes bei der Erzeugung der Abblendlichtverteilung bzw. Fernlichtverteilung.
In 2 sind die Teillichtverteilungen TLV1, TLV2, TLV3 und TLV4, die durch das Zusammenwirken der Leuchtelemente 7, 8, 9, 10 mit den jeweiligen Reflektorsegmenten 14, 15, 16, 17 erzeugt worden sind, schematisch dargestellt. Durch Addition dieser Teillichtverteilungen TLV1, TLV2, TLV3, TLV4 ergibt sich die Abblendlichtverteilung als resultierende Lichtverteilung.
In dem dargstellten Ausführungsform ist die Blendeneinrichtung 4 derart eingestellt, dass sie eine Hell-Dunkel-Grenze HDG entsprechend der Abblendlichtverteilung mit einem 15°-Anstieg auf der in Fahrtrichtung rechten Seite vorsieht. Zur Einstellung der Fernlichtverteilung kann die Blendeneinrichtung 4 derart verstellt werden, dass der im Wesentlichen durch das untere Reflektorsegment 15 reflektierte Lichtanteil hindurchgelassen wird.
Vorzugsweise sind das seitliche dritte Reflektorsegment 16 und das seitliche vierte Reflektorsegment 17 symmetrisch zu einer Vertikalmittelebene V angeordnet. Sie können beispielsweise zur Einstellung der Hell-Dunkel-Grenze HDG eingesetzt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Leuchtintensität der Leuchtelemente 7, 8, 9, 10 veränderbar bzw. dimmbar ausgebildet sein, so dass in Abhängigkeit von der Verkehrssituation die vermittels der Reflektorsegmente 14, 15, 16, 17 erzeugten Teillichtverteilungen TLV1, TLV2, TLV3, TLV4 veränderbar sind zur Einstellung einer geänderten Gesamtlichtverteilung. Beispielsweise kann zur Erzeugung einer Schlechtwetterlichtverteilung die Beleuchtungsstärke des unteren zweiten Leuchtelementes 8 verringert werden, so dass eine ansonsten vorliegende Blendung des Gegenverkehrs vermieden werden kann. Ausgehend von der eingestellten Abblendlichtverteilung braucht somit nur die Beleuchtungsstärke des unteren Leuchtelementes 8 verringert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können der Reflektor 2 und die Lichtquelleneinrichtung 3 und die Blendeneinrichtung 4 und die Linse 5 in ihrer Position derart verändert werden, dass der Projektionsscheinwerfer 1 zur Erzeugung eines Kurvenlichtes bzw. zur Leuchtweitenregelung eingesetzt werden kann.
Wesentlich an der Erfindung ist, dass die Reflektorsegmente 14, 15, 16, 17 unterschiedliche konfiguriert sind, so dass vermittels derselben unterschiedliche Teillichtverteilungen erzeugt werden, die sich zu einer vorgegebenen Lichtverteilung überlagern. Die Lichtverteilungen können beispielsweise als eine Abblendlichtverteilung oder als eine Fernlichtverteilung oder als eine Schlechtwetterlichtverteilung oder als eine Autobahnlichtverteilung oder als eine Landstraßenlichtverteilung oder dergleichen ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind den Reflektorsegmenten 14, 15, 16, 17 jeweils ein Leuchtelement 7, 8, 9 bzw. 10 zugeordnet. Alternativ können auch jedem Reflektorsegment 14, 15, 16, 17 mehrere Leuchtelemente zugeordnet sein.

Claims

Projektionsscheinwerfer für Fahrzeuge mit einem zwei Brennorte aufweisenden Reflektor, mit einer in einem ersten Brennort des Reflektors angeordneten Lichtquelleneinrichtung, mit einer Linse, deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennortes des Reflektors angeordnet ist, mit einer Blendeneinrichtung, die zwischen der Linse und dem Reflektor angeordnet ist, dass die Lichtquelleneinrichtung eine Mehrzahl von Leuchtelementen umfasst, denen jeweils ein Reflektorsegment des Reflektors zugeordnet ist zur Erzeugung einer Teillichtverteilung einer vorgegebenen Lichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, dass den Leuchtelementen (7, 8, 9, 10) unterschiedlich konfigurierte Reflektorsegmente (14, 15, 16, 17) zugeordnet sind, die jeweils eine das von den Leuchtelementen (7, 8, 9, 10) emittierte Licht derart reflektieren, dass unterschiedliche Teillichtverteilungen (TLV1, TLV2, TLV3, TLV4) und/oder eine unterschiedliche Lichtverteilung erzeugt werden.
Projektionsscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinrichtung (3) einen Träger (12) aufweist, auf dem die Leuchtelemente (7, 8, 9. 10) positioniert sind, wobei an einer Oberseite (18) des Trägers (12) mindestens ein erstes Leuchtelement (7) angeordnet ist, das mit einem oberen Reflektorsegment (14) zusammenwirkt zur Erzeugung einer ersten Teillichtverteilung (TLV1), wobei an einer Unterseite (19) des Trägers (12) mindestens ein zweites Leuchtelement (8) angeordnet ist, das mit einem unteren Reflektorsegment (15) zusammenwirkt zur Erzeugung einer zweiten Teillichtverteilung (TLV2), wobei an einer Vertikalseite (20, 20') des Trägers (12) ein drittes Leuchtelement (16, 17) angeordnet ist, das mit einem zu dem oberen Reflektorsegment (14) und dem unteren Reflektorsegment (15) benachbarten seitlichen Re flektorsegment (16, 17) zusammenwirkt zur Erzeugung einer dritten Teillichtverteilung (TLV3, TLV4).
Projektionsscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorsegmente (14, 15, 16, 17) in Vertikalprojektion gesehen viertelkreisförmig verteilt um die optische Achse (11) der Linse (5) angeordnet sind, wobei zwei seitliche Reflektorsegmente (16, 17) symmetrisch zu einer Vertikalmittelebene (V) des Reflektors (2) angeordnet sind.
Projektionsscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den Reflektorsegmenten (14, 15, 16, 17) zugeordneten Leuchtelemente (7, 8, 9, 10) in der Leuchtintensität varrierbar sind, derart, dass die durch das Reflektorsegment (14, 15, 16, 17) erzeugte Teillichtverteilungen (TLV1, TLV2, TLV3, TLV4) veränderbar ist oder dass unterschiedliche Lichtverteilungen einstellbar sind.
Projektionsscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leuchtelement (7) und das zweite Leuchtelement (8) dimmbar ausgebildet sind, derart, dass eine Vorfeldlichtbeleuchtungsstärke zur Erzeugung einer Schlechtwetterlichtverteilung verringert wird.
Projektionsscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (4) eine Blendenwelle aufweist, die um eine horizontale, quer zur optischen Achse (11) verlaufende Drehachse in mehrere Drehstellungen verstellbar ist, wobei eine Mantelfläche der Blendenwelle für jede Drehstellung eine Brennlinie aufweist, welche eine vorgegebene Hell-Dunkel-Grenze (HDG) einer Lichtverteilung erzeugt.
Projektionsscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (4) eine um eine parallel zur optischen Achse (11) verlaufende Schwenkachse verschwenkbare Blende (4') aufweist, die in zwei Schwenkstellungen schaltbar ist zur Einstellung von zwei unterschiedlichen Lichtverteilungen.
Projektionsscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente (7, 8, 9, 10) jeweils als Leuchtdioden ausgebildet sind.
Projektionsscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) wärmeleitend ausgebildet ist und mit einer in Lichtausbreitungsrichtung (13) hinter dem Reflektor (2) angeordneten Kühleinrichtung verbunden ist.
Projektionsscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (2) und/oder die Lichtquelleneinrichtung (3) und/oder die Blendeneinrichtung (4) und/oder die Linse (5) fahrsituationsabhängig in der Position veränderbar sind.