DE102006046438A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer mit optimierter Lichtverteilung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit mindestens zwei Lichtquellen, wobei zur Erzeugung jeweils eines Teils (8, 10) der Lichtverteilung (2) einer Lichtfunktion das Licht einer ersten Lichtquelle nach dem Reflexionsprinzip und das Licht einer zweiten Lichtquelle nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer Lichtquelle, wobei zur Erzeugung einer Lichtverteilung einer Lichtfunktion das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht nach dem Reflexionsprinzip oder nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist.
- Auf dem Reflexionsprinzip beruhende Kraftfahrzeugscheinwerfer weisen eine Lichtquelle auf, die das Licht auf einen Reflektor abstrahlt, der das Licht so reflektiert, dass die austretenden Lichtstrahlen in Lichtaustrittsrichtung des Reflektors im Wesentlichen parallel sind.
- Lichtquellen von Kraftfahrzeugscheinwerfern, die auf dem Projektionsprinzip beruhen, strahlen Licht ebenfalls auf einen Reflektor ab. Von diesem Reflektor jedoch wird das Licht so reflektiert, dass es als Bündel nicht paralleler Lichtstrahlen auf eine Linse gelenkt wird. Diese bricht das Licht so, dass es in Lichtaustrittsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers im Wesentlichen parallel ist.
- Kraftfahrzeugscheinwerfer, die auf den beschriebenen Prinzipien beruhen, erzeugen eine vorgegebene Lichtfunktion, beispielsweise ein Abblendlicht oder ein Fernlicht. Die für eine spezifische Lichtfunktion erforderliche Lichtverteilung kann beispielsweise an einem in 25 m Entfernung angeordneten Messschirm gemessen werden, um festzustellen, ob eine definierte Hell-Dunkel-Grenze und an vorgegebenen Stellen der Lichtverteilung vorgegebene Lichtstärken eingehalten sind.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, mit dem eine für eine bestimmte Lichtfunktion optimierte Lichtverteilung erreicht werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer mindestens zwei Lichtquellen aufweist, wobei zur Erzeugung jeweils eines Teils der Lichtverteilung der Lichtfunktion das Licht einer ersten Lichtquelle nach dem Reflexionsprinzip und das Licht einer zweiten Lichtquelle nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist.
- Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheinwerfer ermöglicht es, losgelöst von konstruktiven Zwängen, die sich durch die Verwendung eines bestimmten Scheinwerferprinzips ergeben, eine optimierte Lichtverteilung für eine Lichtfunktion zu schaffen. Dadurch, dass sich die Lichtverteilung aus Teilmengen zusammensetzt, die jeweils von einer Lichtquelle erzeugt und mit zueinander unterschiedlichen Prinzipien umgelenkt sind, kann jeder Teil der Lichtverteilung für sich optimiert werden, so dass eine insgesamt optimierte Lichtverteilung erzeugt werden kann.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können der ersten Lichtquelle ein paraboloidförmiger Reflektor und der zweiten Lichtquelle eine ellipsoidförmer Reflektor und eine Linse zugeordnet sein.
- Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erste und/oder die zweite Lichtquelle durch mindestens eine Leuchtdiode gebildet ist oder sind. Leuchtdioden zeichnen sich dadurch aus, dass sie besonders kompakt bauen und sich daher gut für den erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der mindestens zwei Lichtquellen aufweist, eignen.
- Der mindestens einen Leuchtdiode der ersten und/oder der zweiten Lichtquelle kann eine Sammeloptik zugeordnet sein. Hierbei wird berücksichtigt, dass der Abstrahlwinkel, in dem eine Leuchtdiode Licht abstrahlt, vergleichsweise klein sein kann. Somit kann beispielsweise das Licht einer im Wesentlichen in Lichtaustrittsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers abstrahlenden Leuchtdiode nicht oder nicht nur an einem Reflektor reflektiert, sondern in der Sammeloptik gebrochen und auf diese Weise umgelenkt werden. Eine solche Sammeloptik kann beispielsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial gebildet sein.
- Die Lichtfunktion kann eine Abblendlichtfunktion mit einer oberen Helldunkelgrenze oder eine Fernlichtfunktion sein. Diese Lichtfunktionen weisen eine besonders großflächige Lichtverteilung auf. Um die Lichtverteilung sowohl hinsichtlich ihrer Ausdehnung als auch hinsichtlich der in einzelnen Bereichen der Lichtverteilung anliegenden Lichtstärken zu optimieren, eignet sich der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheinwerfer besonders gut.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist ein einer der Lichtquellen, insbesondere der ersten Lichtquelle, zugeordneter erster Teil der Lichtverteilung in horizontaler Richtung die für die Lichtfunktion erforderliche Ausdehnung auf. Dies bedeutet, dass das Licht der Lichtquelle insbesondere nach dem Reflexionsprinzip so umgelenkt wird, dass ein Lichtbündel erzeugt wird, das in horizontaler Richtung die gesamte Breite der Lichtverteilung der spezifischen Lichtfunktion (beispielsweise Abblendlicht) ausfüllt.
- Um in einem bestimmten Bereich der Lichtverteilung höhere Lichtstärkewerte zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass ein einer der Lichtquellen, insbesondere der zweiten Lichtquelle, zugeordneter zweiter Teil der Lichtverteilung in horizontaler Richtung eine geringere Ausdehnung aufweist als es für die Lichtfunktion erforderlich ist. Hierfür kann insbesondere das Licht der Lichtquelle verwendet werden, deren Licht nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der genannte zweite Teil der Lichtverteilung spotförmig ist. Auf diese Weise kann ein begrenzter Bereich der Lichtverteilung (bspw. ein im Wesentlichen mittiger Bereich oder auch ein Randbereich) aufgehellt werden. Die hierdurch erzielte lokale Aufhellung der Lichtverteilung trägt dazu bei, den Fahrer eines Kraftfahrzeugs zu entlasten.
- In vorteilhafter Weise sind den Lichtquellen Scheinwerferuntereinheiten des Kraftfahrzeugscheinwerfers zugeordnet. Diese Scheinwerferuntereinheiten beruhen jeweils auf einem der eingangs beschriebenen Prinzipien. Sie können beispielsweise zur Bildung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers nebeneinander oder übereinander angeordnet sein. So kann ein Kraftfahrzeugscheinwerfer für ein Motorrad mindestens zwei Scheinwerferuntereinheiten aufweisen, während ein mehrspuriges Fahrzeug beispielsweise zwei Kraftfahrzeugscheinwerfer mit jeweils mindestens zwei Scheinwerferuntereinheiten aufweisen kann.
- Die Scheinwerferuntereinheiten können zueinander konzentrisch angeordnet sein. Hierdurch kann eine raumsparende und optisch gefällige Anordnung geschaffen werden.
- Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Scheinwerferuntereinheiten einen in einer Ansicht von vorn insgesamt kreisförmigen Kraftfahrzeugscheinwerfer bilden. Hierdurch ist es möglich, ein gegebenenfalls aus Designgründen erwünschtes, herkömmliches Erscheinungsbild eines Kraftfahrzeugscheinwerfers zu schaffen. In diesem Zusammenhang wird weiterhin vorgeschlagen, dass eine erste Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Projektionsprinzip beruht, eine im Bereich eines Kreisdurchmessers des Kraftfahrzeugscheinwerfers angeordnete Linse umfasst und das beidseitig benachbart zu der ersten Scheinwerferuntereinheit weitere Scheinwerferuntereinheiten angeordnet sind, die auf dem Reflexionsprinzip beruhen. Diese Anordnung eignet sich besonders gut für Kraftfahrzeugscheinwerfer, deren Lichtquellen von Leuchtdioden gebildet sind.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung gezeigten sowie in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
- In der Zeichnung zeigen:
-
1 die Lichtverteilung einer Lichtfunktion am Beispiel eines Abblendlichts; -
2 eine Seitenansicht einer Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Reflexionsprinzip beruht; -
3 eine Seitenansicht einer Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Projektionsprinzip beruht; -
4 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß einer ersten Ausführungsform; -
5 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
6 eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß5 ; und -
7 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß einer dritten Ausführungsform. - In
1 ist eine Lichtverteilung eines weiter unten beschriebenen Kraftfahrzeugscheinwerfers insgesamt mit dem Bezugszeichen2 bezeichnet. Die Lichtverteilung2 wird in üblicher Weise relativ zu einer Horizontalen4 und zu einer Vertikalen6 wiedergegeben. Die Lichtverteilung2 setzt sich aus einem ersten Teil8 der Lichtverteilung2 und einem zweiten Teil10 der Lichtverteilung2 zusammen. Der erste Teil8 weist eine horizontale Ausdehnung auf, die der für eine Abblendlichtfunktion erforderlichen Ausdehnung parallel zu der Horizontalen4 entspricht. Hinsichtlich der Lichtstärken im Seiten- und Nahbereich der Abblendlichtverteilung entspricht der erste Teil8 den Anforderungen. Im zentralen Bereich der Lichtverteilung2 unmittelbar unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegen die Lichtstärken jedoch unterhalb den Anforderungen. - Demgegenüber ist die Ausdehnung des zweiten Teils
10 der Lichtverteilung2 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung kleiner, so dass eine spotförmige Aufhellung in einem mittleren Bereich der Lichtverteilung2 unmittelbar unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze erreicht wird. Durch den zweiten Teil10 der Lichtverteilung2 werden die Lichtstärken im zentralen Bereich der Abblendlichtverteilung gezielt erhöht, damit die Abblendlichtverteilung2 insgesamt betrachtet die gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich Ausdehnung und Lichtstärkewerte erfüllt. - Die
2 zeigt in schematischer Form eine Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Reflexionsprinzip beruht. Diese erzeugt den ersten Teil8 der Lichtverteilung2 , indem eine Lichtquelle12 Licht abstrahlt, das an einem paraboloidförmigen Reflektor14 so reflektiert oder umgelenkt wird, dass ein Bündel paralleler Lichtstrahlen16 entsteht. Selbstverständlich kann der Reflektor14 auch als ein Freiformreflektor ausgebildet sein, der nur annähernd oder sogar gar nicht der Form eines Rotationsparaboloids entspricht. -
3 zeigt in schematischer Form eine Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Projektionsprinzip beruht. Diese erzeugt den zweiten Teil10 der Lichtverteilung2 mit Hilfe einer Lichtquelle18 , die Licht in Richtung auf einen ellipsoidförmigen Reflektor20 abstrahlt. Selbstverständlich kann der Reflektor20 auch als ein Freiformreflektor ausgebildet sein, der nur annähernd oder sogar gar nicht der Form eines Rotationsellipsoids entspricht. Von dem Reflektor wird das Licht zu einem Lichtbündel konvergierender Lichtstrahlen22 umgelenkt und einer Linse24 zugeleitet. Diese projiziert das Licht als ein Bündel im Wesentlichen paralleler Lichtstrahlen26 auf die Fahrbahn vor dem Fahrzeug. - In
4 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer insgesamt mit dem Bezugszeichen28 bezeichnet. Dieser weist zwei nebeneinander angeordnete Scheinwerferuntereinheiten30 und32 auf, die jeweils auf dem Reflexionsprinzip beruhen. Neben der Scheinwerferuntereinheit32 ist außerdem eine Scheinwerferuntereinheit34 angeordnet, die auf dem Projektionsprinzip beruht. Von dieser Scheinwerferuntereinheit ist in4 eine Linse24 dargestellt (vgl. auch3 ). -
5 zeigt einen Kraftfahrzeugscheinwerfer36 , dessen Scheinwerferuntereinheiten30 bis34 so angeordnet sind, dass sich bei einer Ansicht von vorn ein insgesamt kreisförmiger Kraftfahrzeugscheinwerfer bildet. Die Linse24 der auf dem Projektionsprinzip beruhenden Scheinwerferuntereinheit34 ist im Bereich eines Kreisdurchmessers angeordnet und im Wesentlichen rechteckförmig. Die beidseitig hierzu benachbarten Scheinwerferuntereinheiten30 und32 beruhen auf dem Reflexionsprinzip. - In
6 ist der Kraftfahrzeugscheinwerfer36 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Reflektoren14 der Scheinwerferuntereinheiten30 und32 sind durch Teilflächen eines Paraboloiden gebildet. Die Lichtquellen aller Scheinwerferuntereinheiten30 bis34 sind jeweils durch Leuchtdioden38 ,40 ,42 gebildet. Diese Leuchtdiode sind an einem Kühlkörper44 angeordnet. Die Leuchtdioden38 und40 strahlen Licht im Wesentlichen senkrecht zur Lichtaustrittsrichtung in Richtung auf die Reflektoren14 aus, von denen das Licht entsprechend dem in2 dargestellten Schema abgestrahlt wird. Das Licht der Leuchtdiode42 der Scheinwerferuntereinheit34 strahlt im Wesentlichen direkt in Lichtaustrittsrichtung, wird jedoch mit Hilfe einer Sammeloptik46 aufgefächert und einer Linse24 zugeleitet. - In
7 ist ein weiterer Kraftfahrzeugscheinwerfer insgesamt mit dem Bezugszeichen48 bezeichnet. Dieser weist ein nur schematisch dargestelltes Gehäuse50 auf, in zwei Scheinwerferuntereinheiten30 jeweils in vertikaler Richtung oberhalb von zwei Scheinwerferuntereinheiten32 angeordnet sind. Die Scheinwerferuntereinheiten30 und32 beruhen auf dem Reflexionsprinzip. - In
7 rechter Hand ist die Linse24 einer Scheinwerferuntereinheit34 dargestellt, die auf dem Projektionsprinzip beruht. - Der Kraftfahrzeugscheinwerfer
48 weist in einem in vertikaler Richtung mittigen Bereich52 mehrere LEDs auf, mit denen Tagfahrlicht- und Blinklichtfunktionen verwirklicht werden können. In einem äußeren Bereich56 weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer48 eine LED58 auf, mit der eine Abbiegelichtfunktion realisiert werden kann. Schließlich weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer48 in vertikaler Richtung oberhalb der Scheinwerferuntereinheit34 eine Zusatzlinse60 auf, die mit einer nicht dargestellten Infrarotlichtquelle zusammenwirkt. Mit Hilfe von Infrarotlicht können Nachtsichtsysteme realisiert werden.
Claims (16)
- Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) mit mindestens einer Lichtquelle, wobei zur Erzeugung einer Lichtverteilung (2 ) einer Lichtfunktion das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht nach dem Reflexionsprinzip oder nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (28 ,36 ,42 ) mindestens zwei Lichtquellen (12 ,18 ) aufweist, wobei zur Erzeugung jeweils eines Teils (8 ,10 ) der Lichtverteilung (2 ) der Lichtfunktion das Licht einer ersten Lichtquelle (12 ) nach dem Reflexionsprinzip und das Licht einer zweiten Lichtquelle (18 ) nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Lichtquelle (12 ) ein paraboloidförmiger Reflektor (14 ) zugeordnet ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Lichtquelle (18 ) ein ellipsoidförmiger Reflektor (20 ) und eine Linse zugeordnet ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (12 ) durch mindestens eine Leuchtdiode (38 ,40 ) gebildet ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquelle (13 ) durch mindestens eine Leuchtdiode (42 ) gebildet ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach Anspruch 4 oder 5, dass der mindestens einen Leuchtdiode (38 ,40 ,42 ) eine Sammeloptik (46 ) zugeordnet ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfunktion eine Abblendlichtfunktion mit einer oberen Hell-Dunkel-Grenze ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfunktion eine Fernlichtfunktion ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einer der Lichtquellen, insbesondere der ersten Lichtquelle (12 ), zugeordneter erster Teil (8 ) der Lichtverteilung (2 ) in horizontaler Richtung die für die Lichtfunktion erforderliche Ausdehnung aufweist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einer der Lichtquellen, insbesondere der zweiten Lichtquelle (18 ), zugeordneter zweiter Teil (10 ) der Lichtverteilung (2 ) in horizontaler Richtung eine geringere Ausdehnung aufweist als es für die Lichtfunktion erforderlich ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (10 ) der Lichtverteilung (2 ) spotförmig ist. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Lichtquellen (12 ,18 ) Scheinwerferuntereinheiten (30 ,32 ,34 ) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (28 ,36 ,42 ) zugeordnet sind. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferuntereinheiten (30 ,32 ,34 ) bei Anordnung des Kraftfahrzeugscheinwerfers (28 ,36 ,42 ) an einem Kraftfahrzeug nebeneinander oder übereinander angeordnet sind. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferuntereinheiten (30 ,32 ,34 ) zueinander konzentrisch angeordnet sind. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferuntereinheiten (30 ,32 ,34 ) einen in einer Ansicht von vorn insgesamt kreisförmigen Kraftfahrzeugscheinwerfer (36 ) bilden. - Kraftfahrzeugscheinwerfer (
28 ,36 ,42 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Scheinwerferuntereinheit (34 ), die auf dem Projektionsprinzip beruht, eine im Bereich eines Kreisdurchmessers des Kraftfahrzeugscheinwerfers (36 ) angeordnete Linse (24 ) umfasst und dass beidseitig benachbart zu der ersten Scheinwerferuntereinheit (34 ) weitere Scheinwerferuntereinheiten (30 ,32 ) angeordnet sind, die auf dem Reflexionsprinzip beruhen.
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