DE102006057731B4 - Fahrzeugleuchte - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

Fahrzeugleuchte, die umfasst: eine Lichtquelle (12), und eine Linse (314), die vor der Lichtquelle (12) angeordnet ist und Licht aus der Lichtquelle (12) zu einer Vorderseite der Fahrzeugleuchte (310; 410) ablenkt und strahlt, wobei die Vorderfläche (314a) der Linse eine erste frei geformte Krümmungsfläche aufweist, der Strahlungswinkel des von der Vorderfläche (314a) gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse als ein Zielstrahlungswinkel α, β an jedem Punkt der Vorderfläche (314a) gesetzt wird, eine Rückfläche (314b) der Linse (314) eine zweite frei geformte Krümmungsfläche umfasst, die durch kontinuierliche Oberflächenelemente gebildet wird, die jeweils einen Neigungswinkel aufweisen, der eine Lichtstrahlung mit dem Zielstrahlungswinkel realisiert, der an den entsprechenden Punkten der Vorderfläche (314a) gesetzt wurde, und einen zusätzlichen Reflektor (320A, 320B, 420A, 420B), der oberhalb und/oder unterhalb der optischen Achse angeordnet ist, wobei der zusätzliche Reflektor (320A, 320B, 420A, 420B) das Licht aus der Lichtquelle zu der Vorderseite der Fahrzeugleuchte (310; 410) reflektiert und streut, ohne dass dieses durch die Linse (314) hindurch geht, wobei die Fahrzeugleuchte ein Lichtverteilungsmuster erzeugt, das ein Grundlichtverteilungsmuster (PCO) und ein zusätzliches Lichtverteilungsmuster (PCA) umfasst, und das zusätzliche Lichtverteilungsmuster durch den zusätzlichen Reflektor (320A, 320B, 420A, 420B) erzeugt wird und einen horizontalen Streuwinkel aufweist, der im Wesentlichen dem Grundlichtverteilungsmusters entspricht und das sich entweder in Horizontalrichtung oberhalb des Grundlichtverteilungsmusters (PCO) erstreckt oder das Grundlichtverteilungsmuster (PCO) überlagert oder dessen unterer Endteil einen oberen Endteil des Grundlichtverteilungsmusters (PCO) überlappt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte, bei der eine Lichtquelle und eine an der Vorderseite der Leuchte angeordnete Linse ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster erzeugen.
  • Aus der DE 10 2004 031 858 A1 ist bereits eine Fahrzeugleuchte bekannt mit zwei Lichtquellen, einer Linse mit einer gekrümmten Vorderfläche und einer gekrümmten Rückfläche.
  • Aus der DE 42 41 889 A1 ist ebenfalls bereits eine Fahrzeugleuchte bekannt mit einer Linse, wobei die Rückseite der Linse durch eine Fresnellinse gebildet wird.
  • Bei einer Fahrzeugleuchte wie etwa einer Kurvenleuchte oder einer Leuchteneinheit eines Scheinwerfers wird Licht aus einer Lichtquelle, die auf einer sich in der Längsrichtung der Fahrzeugleuchte erstreckenden optischen Achse angeordnet ist, durch eine an der Vorderseite der Fahrzeugleuchte angeordnete Linse in der Vorwärtsrichtung der Fahrzeugleuchte abgelenkt und gestrahlt, um ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster zu erzeugen.
  • Zum Beispiel beschreibt JP 2005-141 918 A ein Beispiel einer Kurvenleuchte und beschreiben JP 2005-44 683 A und JP H04-21 005 U Beispiele für Leuchteneinheiten von Scheinwerfern.
  • Weiterhin beschreibt JP 2005-183 090 A eine Leuchteneinheit des Projektortyps in einem Scheinwerfer, wobei die Oberfläche einer Projektionslinse anders als bei einer normalen Projektionslinse geformt ist.
  • Eine Fahrzeugleuchte wie etwa ein Kurvenleuchte oder eine Leuchteneinheit eines Scheinwerfers ist häufig entlang der Kontur eines Fahrzeugkörpers angeordnet. Deshalb wird vorzugsweise ein höherer Freiheitsgrad beim Layout der Leuchte und beim Fahrzeugentwurf vorgesehen, indem die Linse mit einer Oberflächenform ausgebildet wird, die der Kontur des Fahrzeugkörpers entspricht.
  • Die in JP 2005-44 683 A und JP H04-21 005 U beschriebenen Fahrzeugleuchten verwenden plan-konvexe Linsen, während die in JP 2005-141 918 A beschriebene Fahrzeugleuchte eine Linse mit einer ellipsenförmigen Vorderfläche verwendet. Also keine dieser beschriebenen Linsen ist der Kontur des Fahrzeugkörpers entsprechend geformt. Es besteht deshalb das Problem, dass die Linsen den Freiheitsgrad beim Layout der Leuchte und beim Fahrzeugentwurf nicht vergrößern.
  • Weiterhin ist die Projektionslinse der in JP 2005-183 090 A beschriebenen Leuchteneinheit zwar mit einer Oberflächenform versehen, die sich von derjenigen einer normalen Projektionslinse unterscheidet, wobei die Oberflächenform jedoch mit einer bestimmten Regelmäßigkeit vorgesehen ist und nicht der Kontur des Fahrzeugkörpers entspricht.
  • Auch wenn die Oberfläche an der Vorderseite der Linse durch eine frei geformte Krümmungsfläche in Entsprechung zu der Kontur des Fahrzeugkörpers ausgebildet wird, kann kein gewünschtes Lichtverteilungsmuster nur durch eine derartig geformte Oberfläche vorgesehen werden.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugleuchte anzugeben, die derart ausgebildet ist, dass sie ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster durch eine Lichtquelle und eine an der Vorderseite der Leuchte angeordnete Linse vorsehen kann, wobei auch wenn die Vorderfläche der Linse eine frei geformte Krümmungsfläche ist, ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster genau vorgesehen werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Gemäß der Erfindung umfasst die Fahrzeugleuchte weiterhin einen zusätzlichen Reflektor, der oberhalb und/oder unterhalb der optischen Achse angeordnet ist, wobei der zusätzliche Reflektor das Licht aus der Lichtquelle zu der Vorderseite der Fahrzeugleuchte reflektiert und streut, ohne dass dieses durch die Linse abgelenkt wird.
  • Es können verschiedene Arten von Fahrzeugleuchten verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Leuchteneinheit für eine Kurvenleuchte, ein Scheinwerfer, ein Nebelscheinwerfer oder ähnliches verwendet werden.
  • Die Längsrichtung der Leuchte kann mit der Längsrichtung des Fahrzeugs zusammenfallen oder nicht.
  • Es können verschiedene Lichtquellen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Licht emittierender Chip oder ein Lichtemissionselement einer LED oder einer Laserdiode, ein Entladungslicht-Emissionsteil einer Entladungsbirne, ein Faden einer Halogenlampe oder ähnliches verwendet werden. Weiterhin kann als Lichtquelle auch eine primäre Lichtquelle oder eine sekundäre Lichtquelle verwendet werden, die durch das Konvergieren des Lichts aus der primären Lichtquelle auf im Wesentlichen einen Punkt durch einen Reflektor, eine Linse oder ähnliches gebildet wird.
  • Die spezifische Form der ersten frei geformten Krümmungsfläche kann verschieden vorgesehen werden, wobei zum Beispiel eine Krümmungsfläche, die bündig an die Oberfläche eines Fahrzeugkörpers anschließt, oder eine gekrümmte Fläche, die mit einem gleichen Intervall zu der Krümmungsfläche oder ähnlichem ausgebildet ist, verwendet werden kann.
  • Die spezifische Form der Reflexionsfläche des zusätzlichen Reflektors kann verschieden vorgesehen werden, solange der zusätzliche Reflektor ausgebildet ist, um Licht aus einer Lichtquelle in einer horizontalen Richtung zu reflektieren und zu streuen. Was die Position des zusätzlichen Reflektors betrifft, kann diese verschieden gewählt werden, solange an dieser Position das Licht aus der Lichtquelle zu der Vorderseite der Fahrzeugleuchte reflektiert werden kann, ohne durch die Linse abgelenkt zu werden, wobei sich die Position von oberhalb und/oder unterhalb der optischen Achse befinden kann. Unter „ohne durch die Linse abgelenkt zu werden” ist zu verstehen, dass das Licht nicht durch die Linse hindurchgeht und dabei eine Ablenkung erfährt, wobei das Licht jedoch durch einen ebenen und transparenten Teil hindurchgehen kann, der am oberen und unteren Endteil der Linse ausgebildet sein kann, oder um die Linse herum hindurchgehen kann, um eine Ablenkung zu vermeiden.
  • 1 ist eine Ebenenschnittansicht einer Fahrzeugleuchte gemäß einer ersten Ausführungsform, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht.
  • 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1.
  • 3 ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeils III von 1.
  • 4 ist ein Diagramm, das perspektivisch ein in der Querrichtung verlängertes Lichtverteilungsmuster zeigt, das auf einer imaginären vertikalen Bildfläche 25 m vor dem Fahrzeug durch das aus der Fahrzeugleuchte gestrahlte Licht erzeugt wird.
  • 5A und 5B sind Diagramme, die einen Zielstrahlungswinkel von jedem Punkt auf einer Vorderfläche einer Linse der Fahrzeugleuchte zeigen.
  • 6A und 6B sind Diagramme, die eine Prozedur zum Ausbilden einer zweiten frei geformten Krümmungsfläche als Rückfläche der Linse zeigen.
  • 7 ist eine Vorderansicht auf eine Fahrzeugleuchte gemäß einer zweiten Ausführungsform, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht.
  • 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII von 7.
  • 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX von 7.
  • 10 ist ein Diagramm, das jeweils ein Fernlichtverteilungsmuster auf der imaginären Bildfläche zeigt, das durch das aus der Fahrzeugleuchte gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform gestrahlte Licht gebildet wird.
  • 11A und 11B sind Diagramme, die einen Zielstrahlungswinkel von jedem Punkt auf einer Vorderfläche einer Linse der Fahrzeugleuchte gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigen.
  • 12A und 12B zeigen Diagramme, die eine Prozedur zum Ausbilden einer zweiten frei geformten Krümmungsfläche als Rückfläche der Linse der Fahrzeugleuchte gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigen.
  • 13 ist eine Ebenenschnittansicht einer Fahrzeugleuchte gemäß einer dritten Ausführungsform, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht.
  • 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV von 13.
  • 15 ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeils XV in 13.
  • 16 ist eine Detailansicht des Teils XVI von 13.
  • 17 ist eine Ebenenschnittansicht einer Fahrzeugleuchte einer vierten beispielhaften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 18 ist eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII von 17.
  • 19 ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeils XIX von 17.
  • 20 ist ein Diagramm, das perspektivisch ein in der Querrichtung verlängertes Lichtverteilungsmuster zeigt, das auf einer imaginären Bildfläche 25 m vor dem Fahrzeug durch das aus der Fahrzeugleuchte gestrahlte Licht gebildet wird.
  • 21 ist ein 20 ähnliches Diagramm, das den Betrieb eines modifizierten Beispiels der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • 22 ist ein 18 ähnliches Diagramm, das eine Ansicht des modifizierten Beispiels der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • 23 ist ein 20 ähnliches Diagramm, das den Betrieb des anderen modifizierten Beispiels der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele 1 bis 3 mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei diese Ausführungsformen nicht der Erfindung entsprechen, jedoch hilfreich zum Verständnis der vorliegenden Erfindung sind.
  • Ausführungsform 1
  • Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist die Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform eine Kurvenleuchte, der an einem linken vorderen Eckteil eines Fahrzeugkörpers 2 montiert ist und eine Straßenfläche schräg links vor dem Fahrzeug beleuchtet, wenn das Fahrzeug eine Kurve nach links fährt.
  • Die Fahrzeugleuchte 10 umfasst eine LED 12, die auf einer optischen Achse Ax angeordnet ist, die sich in Bezug auf die Längsachse Ax0 des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Winkel ν (insbesondere beträgt ν ungefähr 50°) in der Breitenrichtung nach außen neigt, und eine Linse 14, die vor der LED 12 angeordnet ist (d. h. weiter vorne in der Richtung der optischen Achse Ax), um das Licht aus der LED 12 zu der Vorderseite der Leuchte 10 abzulenken und zu strahlen.
  • Die LED 12 ist eine weißes Licht emittierende Diode, die durch das Einschließen eines Licht emittierenden Chips 12a mit einer quadratischen Form von ungefähr 0,3 mm2 mal 3 mm2 in einer im Wesentlichen kugelförmigen Kunstharzform 12b gebildet wird. Die LED 12 wird durch eine Halteplatte 16 aus Metall in einem Zustand fixiert gehalten, in dem der Licht emittierende Chip 12a derart angeordnet ist, dass das emittierte Licht auf der optischen Achse Ax zu der Vorderseite der Leuchte 10 gerichtet wird. Die Halteplatte 16 ist an einer Rückfläche eines hinteren vertikalen Flächenteils 18a einer Halterung 18 fixiert, die sich im Wesentlichen konusförmig zu der Vorderseite der Leuchte 10 erstreckt. In diesem Fall ist die Halteplatte 16 mit einem kleinen kreisrunden Loch 18c versehen, das etwas größer als der Außendurchmesser der Kunstharzform 12b ist, wobei die Kunstharzform 12b aus dem kleinen Loch 18c zu der Vorderseite der Leuchte hin vorsteht.
  • Eine Vorderfläche 14a der Linse 14 umfasst eine erste frei geformte Krümmungsfläche, die bündig an eine Oberfläche des Fahrzeugkörpers 2 anschließt. Mit anderen Worten ist die erste frei geformte Krümmungsfläche in Entsprechung zu der Außenkontur des Fahrzeugs geformt. Eine Rückfläche 14b der Linse 14 umfasst eine zweite frei geformte Krümmungsfläche in Entsprechung zu der ersten frei geformten Krümmungsfläche (weiter unten beschrieben). Weiterhin wird die Linse 14 durch die Halterung 18 in einem Zustand fixiert gehalten, in dem der periphere Teil der Rückfläche 14b in Kontakt mit einer vorderen Endfläche 18b der Halterung 18 gebracht ist.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC auf der imaginären Bildfläche 25 m vor dem Fahrzeug zeigt, das durch das aus der Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform gestrahlte Licht erzeugt wird.
  • Das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC wird auf der linken Seite einer Linie V-V gebildet, die sich als vertikale Linie durch den Schnittpunkt H-V erstreckt, der einen Fluchtpunkt in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs auf der Achsenlinie Ax0 in der Längsrichtung des Fahrzeugs bildet. Der obere Rand des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmusters PC ist etwas unterhalb der Linie H-H angeordnet, die sich als horizontale Linie den Schnittpunkt H-V erstreckt.
  • In diesem Fall wird das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC über einen Bereich von der Nachbarschaft der Linie V-V zu ungefähr 100° nach links mit einen Zentrum in der Richtung von ungefähr 50° links von der Linie V-V erzeugt, wobei eine heiße Zone HZ als Bereich hoher Leuchtintensität durch eine in der Querrichtung verlängerte Form an einer Position im Wesentlichen im Zentrum in der Breitenrichtung des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmuster PC und in Nachbarschaft zu einem oberen Rand desselben erzeugt wird.
  • Um ein derartiges in der Querrichtung verlängertes Lichtverteilungsmuster PC genau zu erzeugen, wird gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ein Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt auf der Vorderfläche 14a der Linse 14 gesetzt. Weiterhin wird die zweite frei geformte Krümmungsfläche der Rückfläche 14b in der Form einer gekrümmten Fläche vorgesehen, um eine Lichtstrahlung mit dem Zielstrahlungswinkel zu realisieren.
  • Die Form der frei geformten Krümmungsfläche wird durch die folgende Prozedur vorgesehen.
  • Zuerst wird wie in 1 und 2 gezeigt der Strahlungswinkel des aus der Linse 14 gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse Ax als Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt auf der Vorderfläche 14a gesetzt. Der Zielstrahlungswinkel wird in eine horizontale Komponente und eine vertikale Komponente aufgeteilt und als Zielstrahlungswinkel α in der horizontalen Richtung und als Zielstrahlungswinkel β in der vertikalen Richtung gesetzt.
  • Insbesondere wird wie in 1 gezeigt eine horizontale Komponente eines Winkels zwischen der geraden Line L0 und der optische Achse Ax als horizontaler Öffnungswinkel θH gesetzt und wird der Zielstrahlungswinkel α in der horizontalen Richtung in Übereinstimmung mit dem horizontalen Öffnungswinkel θH gesetzt. Die gerade Linie L0 verbindet einen Punkt P auf der Vorderfläche 14a mit dem Zentrum O der Lichtemission des Licht emittierenden Chips 12a. Weiterhin wird wie in 2 gezeigt eine vertikale Komponente eines Winkels zwischen der geraden Linie L0 und der optischen Achse Ax als vertikaler Öffnungswinkel θV gesetzt und wird der Zielstrahlungswinkel β in der vertikalen Richtung in Übereinstimmung mit dem vertikalen Öffnungswinkel θV gesetzt. Die gerade Linie L0 verbindet einen Punkt Q auf der Vorderfläche 14a mit dem Zentrum O der Lichtemission des Licht emittierenden Chips 12a.
  • Der Zielstrahlungswinkel α in der horizontalen Richtung wird auf einen Wert in Übereinstimmung mit einem Streuwinkel und einer Leuchtintensitätsverteilung in der horizontalen Richtung des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmusters PC gesetzt. Das heißt, wie durch das Kurvendiagramm von 5A angegeben wird der Zielstrahlungswinkel α in Übereinstimmung mit einer Vergrößerung des horizontalen Öffnungswinkels θH in einer im Wesentlichen proportionalen Beziehung vergrößert. In dieser Situation ist der Streuwinkel in der horizontalen Richtung in dem Teil des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmusters PC auf der linken Seite der optischen Achse Ax (d. h. ungefähr 50° links von der Linie V-V) etwas größer als in dem Teil auf der rechten Seite, sodass die Änderungsrate des Zielstrahlungswinkels α derart gesetzt ist, dass der Zielstrahlungswinkel α in der linken Richtung einen Wert annimmt, der etwas größer als der Wert des Zielstrahlungswinkels α in der rechten Richtung ist.
  • Weiterhin wird der Zielstrahlungswinkel β in der vertikalen Richtung auf einen Wert in Übereinstimmung mit einem Streuwinkel und einer Leuchtintensitätsverteilung in der vertikalen Richtung des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmusters PC gesetzt. Das heißt, wie in dem Kurvendiagramm von 5B gezeigt, wird oberhalb der optischen Achse Ax, auch wenn der vertikale Öffnungswinkel θV vergrößert wird, der Zielstrahlungswinkel β auf einem negativen, kleinen und konstanten Wert gehalten. Dadurch wird das aus der Linse 14 gestrahlte Licht parallel nach unten gerichtet. Wie weiterhin in demselben Kurvendiagramm gezeigt, wird unterhalb der optischen Achse Ax in Übereinstimmung mit einer Vergrößerung des vertikalen Öffnungswinkels θV der Zielstrahlungswinkel β in einer im Wesentlichen proportionalen Beziehung vergrößert. Die Änderungsrate des Zielstrahlungswinkels β wird jedoch auf einen Wert gesetzt, der vergleichsweise kleiner als die Änderungsrate des Zielstrahlungswinkels α, sodass das aus der Linse 14 gestrahlte Licht etwas nach unten gestreut wird.
  • Dann wird die zweite frei geformte Krümmungsfläche durch kontinuierliche Oberflächenelemente ausgebildet, von denen jedes einen Neigungswinkel zum Realisieren einer Lichtstrahlung mit dem Zielstrahlungswinkel aufweist, der für jeden entsprechenden Punkt auf der Vorderfläche 14a gesetzt wurde.
  • 6A und 6B sind Diagramme, die die Prozedur zum Ausbilden der freien Krümmungslinie C2 für die horizontale Schnittform der zweiten frei geformten Krümmungsfläche zeigen.
  • Zuerst wird wie in 6A gezeigt die Richtung des Lichteinfalls auf den Punkt P auf der Innenseite der Linse 14 berechnet, die erforderlich ist, um Licht mit dem Zielstrahlungswinkel α von dem Punkt P auf einer freien Krümmungslinie C1 für die horizontale Schnittform der Vorderfläche 14a der Linse 14 zu strahlen.
  • Die Vorderfläche 14a der Linse 14 wird durch die erste frei geformte Krümmungsfläche entlang der Kontur des Fahrzeugkörpers 2 gebildet, sodass die Richtung der normalen Linie N1 der freien Krümmungslinie C1 an dem Punkt P bereits bekannt ist. Deshalb wird die Richtung des Lichteinfalls (die durch die gerade Linie L2 angegebene Richtung) zu dem Punkt P in Übereinstimmung mit der Richtung der Lichtstrahlung von dem Punkt P (der durch L1 angegebenen Richtung) unter Verwendung des Snell-Gesetzes berechnet.
  • Dann werden wie in 6B gezeigt der Punkt R, an dem die freie Krümmungslinie C2 während der Ausbildung die gerade Linie L2 schneidet, und das Zentrum O der Lichtemission des Licht emittierenden Chips 12a durch eine gerade Linie L3 verbunden, wobei der Winkel δ zwischen der geraden Linie L3 und der geraden Linie L2 berechnet wird.
  • Die freie Krümmungslinie C2 wird durch das Setzen eines Startpunkts am Punkt S auf der optischen Achse Ax gebildet, was weiter unten beschrieben wird. Der Einfachheit halber soll hier angenommen werden, dass die freie Krümmungslinie C2 bereits bis zu der Position des Punkts R ausgebildet wurde.
  • Dann wird ein Linienelement E der freien Krümmungslinie C2 dem Punkt R zugeordnet. In dieser Situation wird die Richtung der normalen Linie N2 des Linienelements E unter Verwendung des Snell-Gesetzes berechnet, wobei gleichzeitig auch der Neigungswinkel des Liniensegments E berechnet wird, um eine Brechungsleistung für den Winkel δ in dem Liniensegment E zu erhalten. Dadurch wird das aus dem Zentrum O der Lichtemission des Licht emittierenden Chips 12a emittierte Licht von der Linse 14 auf einem optischen Pfad, der durch die linearen Liniensegmente L3-L2-L1 gebildet wird, zu der Vorderseite der Leuchte gestrahlt.
  • Weiterhin wird der Neigungswinkel eines Liniensegments, das rechts an das Liniensegment E anschließt, durch eine Prozedur berechnet, die derjenigen für einen rechts an den Punkt P anschließenden Punkt (d. h. auf der zu der optischen Achse Ax entfernten Seite) auf der freien Krümmungslinie C1 ähnlich ist. Indem im Folgenden eine ähnliche Verarbeitung durchgeführt wird, und die Reihe von kontinuierlichen Linienelementen gebildet werden, wird ein Teil der freien Krümmungslinie C2 auf der rechten Seite der optischen Achse Ax gebildet.
  • Die freie Krümmungslinie C2 wird gebildet, indem ein Bezugspunkt P0 auf der optischen Achse Ax in der freien Krümmungslinie C1 gesetzt wird. In diesem Fall wird der Startpunkt S zum Bilden der freien Krümmungslinie C2 auf der optischen Achse Ax in Entsprechung zu dem Bezugspunkt P0 gesetzt, wobei ein erstes Liniensegment, das dem Startpunkt S zugeordnet ist, orthogonal zu der optischen Achse Ax an dem Startpunkt S ausgerichtet ist. Der Grund hierfür ist, dass der Zielstrahlungswinkel α an dem Bezugspunkt 20 auf α = 0° gesetzt ist (siehe 1), sodass die normale Linie L1 an dem Bezugspunkt P0 der freien Krümmungslinie C1 mit der optischen Achse Ax zusammenfällt und auch der optische Pfad L3-L2-L1 mit der optischen Achse Ax zusammenfällt.
  • Weiterhin wird die Position des Startpunkts S in der Längsrichtung der optischen Achse Ax auf eine Position gesetzt, die einerseits so weit entfernt zu dem Bezugspunkt P0 ist, dass die zweite frei geformte Krümmungsfläche über den gesamten Bereich der Rückfläche 14b der Linse 14 ausgebildet werden kann, und andererseits so nahe wie möglich an dem Bezugspunkt P0 liegt, damit die Linse 14 keine unnötig dicke Wand erhält.
  • Weiterhin wird ein Teil der freien Krümmungslinie C2 links von der optischen Achse Ax in der freien Krümmungslinie C2 durch eine ähnliche Prozedur gebildet, indem der Startpunkt als Punkt S auf der optischen Achse Ax angegeben wird.
  • Weiterhin wird die freie Krümmungslinie der horizontalen Schnittform der zweiten freien Krümmungsfläche nicht nur durch eine Ebene gebildet, die die optische Achse Ax enthält, sondern auch in anderen Ebenen, die parallel zu der Ebene mit der optischen Achse sind und sich sowohl oberhalb als auch unterhalb der Ebene mit der optischen Achse erstrecken, wobei eine ähnliche Prozedur wie die Prozedur zum Bilden der freien Krümmungslinie C2 verwendet wird.
  • Weiterhin wird eine freie Krümmungslinie einer vertikalen Schnittform der zweiten frei geformten Krümmungsfläche der Rückfläche 14b der Linse 14 durch eine Prozedur gebildet, die der Prozedur zum Bilden der freien Krümmungslinie C2 ähnlich ist. Weiterhin wird die zweite freie Krümmungslinie als eine Hüllfläche einer Vielzahl von freien Krümmungslinien der horizontalen Schnittformen und einer Vielzahl von freien Krümmungslinien der vertikalen Schnittformen gebildet (d. h. indem eine Vielzahl von kontinuierlichen Oberflächenelementen gebildet wird, die in einer Matrix angeordnet sind, indem die entsprechenden Linienelemente der Vielzahl von freien Krümmungslinien der horizontalen Schnittformen mit entsprechenden Elementen der Vielzahl von freien Krümmungslinien der vertikalen Schnittformen kombiniert werden).
  • Wie oben im Detail beschrieben, wird die Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform gebildet, um das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster zu erzeugen, indem das Licht aus der LED 12, die auf einer optischen Achse Ax in der Längsrichtung der Leuchte zu der Vorderseite der Leuchte hin angeordnet ist, durch die an der Vorderseite der Leuchte angeordnete Linse 14 abgelenkt und gestrahlt wird. Die Vorderfläche 14a der Linse 14 wird durch die erste frei geformte Krümmungsfläche gebildet, sodass die Vorderfläche 14a einfach entlang der Kontur des Fahrzeugkörpers 2 geformt werden kann (sodass die Form der Krümmungsfläche gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform im Wesentlichen bündig an den Fahrzeugkörper 2 anschließt).
  • Weiterhin kann die Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC genau erzeugen, weil der Strahlungswinkel des von der Vorderfläche 14a der Linse 14 gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse Ax als Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt an der Vorderfläche 14a in Übereinstimmung mit der Form und der Leuchtintensitätsverteilung des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmusters PC gesetzt wird.
  • Weiterhin kann die Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform einen optischen Pfad vorsehen, der erforderlich ist, um das Licht auszustrahlen, ohne dabei eine gestufte Differenz oder ähnliches an der Rückfläche 14b zu erzeugen, weil die Rückfläche 14b der Linse 14 durch die zweite frei geformte Krümmungsfläche vorgesehen wird, die durch das Ausbilden der kontinuierlichen Oberflächenelemente mit Neigungswinkeln gebildet wird, um eine Lichtstrahlung mit den Zielstrahlungswinkeln zu realisieren, die für entsprechende Punkte auf der Vorderfläche 14a gesetzt wurden.
  • Auf diese Weise kann die Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ein gewünschtes in der Querrichtung verlängertes Lichtverteilungsmuster PC erzeugen, wobei jedoch die Vorderfläche 14a der Linse 14 durch die frei geformte Krümmungsfläche gebildet wird. Dadurch kann der Freiheitsgrad beim Layout der Leuchte und beim Fahrzeugentwurf vergrößert werden.
  • Weiterhin kann die Linse 14 der Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform das ästhetische Erscheinungsbild der Fahrzeugleuchte 10 verbessern, weil sowohl die Vorderfläche 14a als auch die Rückfläche 14b durch die frei geformten Krümmungsflächen gebildet werden, sodass eine gestufte Differenz oder ähnliches an der Oberfläche der Linse 14 verhindert werden kann.
  • Weiterhin kann die Fahrzeugleuchte 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform kompakt vorgesehen werden, weil die Lichtquelle durch den Licht emittierenden Chip 12a der LED 12 vorgesehen wird und weil das Licht aus dem Licht emittierenden Chip 12a direkt auf die Linse 14 fällt.
  • In diesem Fall ist die LED 12 derart angeordnet, dass nur die Kunstharzform 12b mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Form zum Einschließen des Licht emittierenden Chips 12a aus dem kleinen Loch 18c, das an dem hinteren vertikalen Flächenteil 18a der Halterung 18 ausgebildet ist, zu der Vorderseite der Leuchte vorsteht, sodass der Entwurf des durch die Linse 14 sichtbaren Inneren der Leuchtenkammer vergrößert werden kann.
  • Weiterhin ist gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform eine obere Hälfte der Linse 14 derart ausgebildet, dass Licht aus der LED 12 als paralleles Licht in der vertikalen Richtung gestrahlt wird, während eine untere Hälfte der Linse 14 derart ausgebildet ist, dass Licht aus der LED 12 nach unten in der vertikalen Richtung gestreut wird, sodass das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC in Nachbarschaft zu einem oberen Endteil hell vorgesehen werden kann, um dann allmählich zu einem unteren Endteil hin dunkler zu werden. Auf diese Weise kann die Straßenfläche vor der Leuchte mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Helligkeit von einem Bereich kurzer Distanz bis hin zu einem Bereich großer Distanz beleuchtet werden, wobei die Sicht auf die Straßenfläche in der Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs verbessert werden kann.
  • Ausführungsform 2
  • Wie in 7 bis 9 gezeigt, ist die Fahrzeugleuchte 10 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform eine Leuchteneinheit, die als Teil eines Scheinwerfers an einem linken, vorderen Eckteil eines Fahrzeugkörpers vorgesehen ist, um Licht für ein Fernlichtverteilungsmuster auszustrahlen. Der Scheinwerfer umfasst eine transparente Abdeckung 102, die eben ist (kein Licht ablenkt) und bündig an eine Oberfläche des Fahrzeugkörpers anschließt, wobei die Fahrzeugleuchte 110 in einer Leuchtenkammer enthalten ist, die durch die transparente Leuchte 102 und einen Leuchtenkörper (nicht gezeigt) gebildet wird.
  • Die Fahrzeugleuchte 110 umfasst eine Lichtquellenbirne 112, die auf einer optischen Achse Ax in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist, einen Reflektor 116 zum Reflektieren von Licht aus der Lichtquellenbirne 112 nach vorne in der Nähe der optischen Achse Ax, eine Linse 114, die vor dem Reflektor 116 angeordnet ist, und eine Halterung 118, die die Linse 114 mit dem Reflektor 116 verbindet.
  • Die Lichtquellenbirne 112 ist eine Entladungsbirne wie etwa eine Halogenbirne oder ähnliches, die eine Lichtquelle wie etwa einen Entladungslicht-Emissionsteil 112a bildet und an einem hinteren oberen Öffnungsteil 116b des Reflektors 116 von hinten eingesetzt wird, wobei der Entladungslicht-Emissionsteil 112a als Liniensegment-Lichtquelle vorgesehen ist, die sich auf der optischen Achse Ax erstreckt.
  • Der Reflektor 116 umfasst eine Reflexionsfläche 116a mit einer kugelförmigen Form, deren zentrale Achse die optische Achse Ax ist. In diesem Fall ist die Position eines ersten Brennpunkts F1 auf das Zentrum der Lichtemission des Entladungslicht-Emissionsteils 112a gesetzt, während die Position eines zweiten Brennpunkts F2 vor dem ersten Brennpunkt F1 gesetzt ist. Weiterhin sieht der Reflektor 116 eine sekundäre Lichtquelle vor, indem er Licht aus dem Entladungslicht-Emissionsteil 112a als primärer Lichtquelle nach vorne in die Nähe der optischen Achse Ax reflektiert, damit dieses an der Position des zweiten Brennpunkts F2 konvergiert, während das Licht aus der zweiten Lichtquelle als von dem zweiten Brennpunkt F2 abgelenktes Licht auf die Linse 114 fällt.
  • Eine Vorderfläche 114a der Linse 114 umfasst eine erste frei geformte Krümmungsfläche, die sich derart entlang der Rückseite der transparenten Abdeckung 102 erstreckt, dass der Abstand zwischen der ersten frei geformten Krümmungsfläche und der transparenten Abdeckung 102 im Wesentlichen gleich bleibt. Eine Rückseitenfläche 114b der Linse 114 umfasst eine zweite frei geformte Krümmungsfläche, die in Entsprechung zu der ersten frei geformten Krümmungsfläche (weiter unten beschrieben) ausgebildet ist.
  • Die Linse 114 wird fix durch die Halterung 118 in einem Zustand gehalten, in dem ein Teil derselben in der Nähe eines peripheren Teils der Rückfläche 114b in einen Kontakt mit der vorderen Endfläche der Halterung 118 gebracht wird. Der Teil der Linse 114 in Nachbarschaft zu dem peripheren Teil der Rückfläche 114b ist mit einem ringförmigen Flanschteil 114c zum Positionieren der Linse 114 an der Halterung 118 versehen.
  • Die Halterung 118 ist ein Glied, das im Wesentlichen in der Form eines kreisrunden Zylinders ausgebildet ist, der zwischen der Linse 114 und dem Reflektor 116 angeordnet und an einem hinteren Endteil durch den Reflektor 116 fixiert gehalten wird, um die Linse 114 und den Reflektor 116 in der oben beschriebenen Positionsbeziehung zu positionieren.
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Fernlichtverteilungsmuster PH zeigt, das auf einer imaginären Bildfläche 25 m vor dem Fahrzeug durch aus der Fahrzeugleuchte 110 gestrahlte Licht in Übereinstimmung mit der zweiten beispielhaften Ausführungsform erzeugt wird.
  • Das Fernlichtverteilungsmuster PH wird als ein Lichtverteilungsmuster erzeugt, das weit nach links und rechts verlängert ist und an dem Schnittpunkt H-V zentriert ist, wobei eine heiße Zone HZ durch eine mehr oder weniger in der Querrichtung verlängerte Form in der Nachbarschaft zu H-V erzeugt wird.
  • Um das Fernlichtverteilungsmuster PH genau zu erzeugen, wird gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ein Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt auf der Vorderfläche 114a der Linse 114 gesetzt. Weiterhin wird eine zweite frei geformte Krümmungsfläche der Rückfläche 114b als eine Krümmungsfläche vorgesehen, um eine Lichtstrahlung mit dem Zielstrahlungswinkel zu realisieren.
  • Die Form der zweiten frei geformten Krümmungsfläche wird durch die folgende Prozedur gesetzt.
  • Zuerst wird in 8 und 9 ein Strahlungswinkel des aus der Linse 114 gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse Ax als Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt auf der Vorderfläche 114a gesetzt. Der Zielstrahlungswinkel wird in eine horizontale Komponente und eine vertikale Komponente aufgeteilt und als Zielstrahlungswinkel α in einer horizontalen Richtung und als Zielstrahlungswinkel β in einer vertikalen Richtung gesetzt.
  • Insbesondere wird wie in 8 gezeigt eine horizontale Komponente eines Winkels zwischen einer geraden Linie L0 und der optischen Achse Ax als horizontaler Öffnungswinkel θH gesetzt, während der Zielstrahlungswinkel α in der horizontalen Richtung in Übereinstimmung mit dem horizontalen Öffnungswinkel θH gesetzt wird. Die gerade Linie L0 ist eine Linie zwischen dem Punkt P auf der Vorderfläche 114a und dem zweiten Brennpunkt F2, der das Zentrum der Lichtemission der sekundären Lichtquelle ist. Weiterhin wird wie in 9 gezeigt eine vertikale Komponente des Winkels zwischen der geraden Linie L0 und der optischen Achse Ax als vertikaler Öffnungswinkel θV gesetzt, während der Zielstrahlungswinkel β in der vertikalen Richtung in Übereinstimmung mit dem vertikalen Öffnungswinkel θV gesetzt wird. Die gerade Linie L0 verbindet einen Punkt Q an der Vorderfläche 114a mit dem zweiten Brennpunkt F2.
  • Der Zielstrahlungswinkel α in der horizontalen Richtung wird auf einen Wert in Übereinstimmung mit einem Streuwinkel und einer Leuchtintensitätsverteilung in der horizontalen Richtung des Fernlichtverteilungsmusters PH gesetzt. Das heißt, wie durch das Kurvendiagramm von 11A gezeigt, wird der Zielstrahlungswinkel α in Übereinstimmung mit einer Vergrößerung des horizontalen Öffnungswinkels θH vergrößert. Der Zielstrahlungswinkel α wird mit einer Änderungsrate geändert, die im Wesentlichen dem Quadrat der Änderungsrate des horizontalen Öffnungswinkels θH entspricht, um die heiße Zone HZ in Nachbarschaft zu dem Schnittpunkt H-V ausreichend hell zu erzeugen.
  • Weiterhin wird der Zielstrahlungswinkel β in der vertikalen Richtung auf einen Wert in Übereinstimmung mit einem Streuwinkel und einer Leuchtintensitätsverteilung in der vertikalen Richtung des Fernlichtverteilungsmusters PH gesetzt. Das heißt, wie in 11B gezeigt, wird der Zielstrahlungswinkel β in Übereinstimmung mit einer Vergrößerung des vertikalen Öffnungswinkels θV vergrößert. In dieser Situation wird der Zielstrahlungswinkel β mit einer Änderungsrate geändert, die im Wesentlichen dem Quadrat der Änderungsrate des vertikalen Öffnungswinkels θV entspricht. Weiterhin wird die Änderungsrate des Zielstrahlungswinkels β durch einen Wert vorgesehen, der vergleichsweise kleiner als die Änderungsrate des Zielstrahlungswinkels α ist. Auf diese Weise wird die in der Querrichtung verlängerte heiße Zone HZ gebildet. Weiterhin wird auf einer unteren Seite der optischen Achse Ax die Änderungsrate des Zielstrahlungswinkels β auf einen Wert gesetzt, der etwas kleiner als derjenige auf einer oberen Seite ist, sodass die Position eines unteren Rands des Fernlichtverteilungsmusters PH von der durch die doppelt gepunktete Linie in 10 angegebenen Position etwas in die Nähe der Linie H-H verschoben wird. Die Fernsicht wird verbessert, indem verhindert wird, dass der nahe Bereich der Straßenfläche vor dem Fahrzeug übermäßig hell beleuchtet wird.
  • Dann wird die zweite frei geformte Krümmungsfläche der Rückfläche 114b der Linse 114 gebildet. Die zweite frei geformte Krümmungsfläche wird durch das Ausbilden von kontinuierlichen Oberflächenelementen vorgesehen, die jeweils einen Neigungswinkel aufweisen, um eine Lichtstrahlung mit dem Zielstrahlungswinkel zu realisieren, der für jeden entsprechenden Punkt auf der Vorderfläche 114a gesetzt wurde.
  • 12A und 12B sind Diagramme, die die Prozedur zum Bilden der freien Krümmungslinie C2 für die horizontale Schnittform der zweiten frei geformten Krümmungsfläche zeigt.
  • Zuerst wird wie in 12A gezeigt die Einfallsrichtung des Lichts zu einem Punkt P an der Innenseite der Linse 114 berechnet, die erforderlich ist, um Licht mit dem Zielstrahlungswinkel α von dem Punkt P auf einer freien Krümmungslinie C1 der horizontalen Schnittform der Vorderfläche 114a der Linse 114 zu strahlen.
  • Die Vorderfläche 114a der Linse 114 wird durch die erste frei geformte Krümmungsfläche gebildet, die bündig an die Oberfläche des Fahrzeugkörpers anschließt, sodass die Richtung einer normalen Linie N1 der freien Krümmungslinie C1 an dem Punkt P bereits bekannt ist. Es wird also die Einfallsrichtung (die durch die gerade Linie L1 angegebene Richtung) zu dem Punkt P in Entsprechung zu der Richtung der Lichtstrahlung von dem Punkt P (der durch L1 angegebenen Richtung) unter Verwendung des Snell-Gesetzes berechnet.
  • Dann werden in 12B der Punkt R, an dem die freie Krümmungslinie C2 während der Bildung die gerade Linie L2 schneidet, und der zweite Brennpunkt F2 durch eine gerade Linie L3 miteinander verbunden, wobei der Winkel δ zwischen der geraden Linie L3 und der geraden Linie L2 berechnet wird.
  • Die freie Krümmungslinie C2 wird gebildet, indem ein Startpunkt an dem Punkt S auf der optischen Achse Ax wie später beschrieben gesetzt wird. Der Einfachheit halber soll hier angenommen werden, dass die freie Krümmungslinie C2 bereits bis zu der Position des Punkts R gebildet wurde.
  • Dann wird ein Linienelement E der freien Kurvenlinie C2 dem Punkt R zugeordnet. In dieser Situation wird die Richtung einer normalen Linie N2 des Linienelements E unter Verwendung des Snell-Gesetzes berechnet und wird gleichzeitig ein Neigungswinkel des Linienelements E berechnet, um eine Brechungsleistung für die Größe des Winkels δ in dem Liniensegment E zu erhalten. Dadurch wird von dem zweiten Brennpunkt F2 als Zentrum der zweiten Lichtquelle emittierte Licht von der Linse 114 auf einem optischen Pfad L3-L2-L1 zu der Vorderseite der Leuchte gestrahlt.
  • Weiterhin wird der Neigungswinkel eines Linienelements, das rechts an das Linienelement E anschließt, durch eine Prozedur berechnet, die derjenigen für einen rechts an den Punkt P (d. h. auf der zu der optischen Achse Ax entfernten Seite) anschließenden Punkt auf der freien Krümmungslinie C1 ähnlich ist. Durch die Wiederholung eines ähnlichen Prozesses und das Formen der Reihe von kontinuierlichen Linienelementen, wird ein Teil der freien Krümmungslinie C2 auf der rechten Seite der optischen Achse Ax gebildet.
  • Die freie Krümmungslinie C2 wird gebildet, indem ein Bezugspunkt durch den Punkt P0 auf der optischen Achse Ax in der freien Krümmungslinie C1 gesetzt wird. In diesem Fall wird der Startpunkt S zum Bilden der freien Krümmungslinie C2 auf der optischen Achse Ax als ein Punkt in Entsprechung zu dem Bezugspunkt P0 gesetzt. Die Position des Startpunkts S in der Längsrichtung auf der optischen Achse Ax wird an einer Position gesetzt, die einerseits so weit von dem Bezugspunkt P0 entfernt ist, dass die zweite frei geformte Krümmungsfläche über dem gesamten Bereich der Rückfläche 114b der Linse 114 ausgebildet werden kann, und andererseits so nahe wie möglich an dem Bezugspunkt P0 liegt, damit die Linse 114 keine unnötig dicke Wand erhält.
  • Weiterhin wird ein Teil der freien Krümmungslinie C2 links von der optischen Achse Ax durch eine ähnliche Prozedur gebildet, indem der Startpunkt als Punkt S auf der optischen Achse Ax angegeben wird.
  • Weiterhin wird die freie Krümmungslinie der horizontalen Schnittform der zweiten frei geformten Krümmungsfläche nicht nur durch eine Ebene gebildet, die die optische Achse Ax enthält, sondern auch in anderen Ebenen, die parallel zu der Ebene mit der optischen Achse sind und sich sowohl oberhalb als auch unterhalb der Ebene mit der optischen Achse erstrecken, wobei eine ähnliche Prozedur wie die Prozedur zum Bilden der freien Krümmungslinie C2 verwendet wird.
  • Weiterhin wird eine freie Krümmungslinie einer vertikalen Schnittform der zweiten frei geformten Krümmungsfläche mit der Rückfläche 14b der Linse 14 durch eine Prozedur gebildet, die der Prozedur zum Bilden der freien Krümmungslinie C2 ähnlich ist. Weiterhin wird die zweite freie Krümmungslinie als eine Hüllfläche einer Vielzahl von freien Krümmungslinien der horizontalen Schnittformen und einer Vielzahl von freien Krümmungslinien der vertikalen Schnittformen gebildet (d. h. indem eine Vielzahl von kontinuierlichen Oberflächenelementen ausgebildet werden, die in einer Matrix angeordnet sind, indem die entsprechenden Linienelemente der Vielzahl von freien Krümmungslinien der horizontalen Formen mit entsprechenden Elementen der Vielzahl von freien Krümmungslinien der vertikalen Schnittformen kombiniert werden).
  • Wie oben im Detail beschrieben ist die Fahrzeugleuchte 110 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ausgebildet, um das Fernlichtverteilungsmuster PH zu bilden, indem Licht aus der Lichtquellenbirne 112, die auf der optischen Achse Ax in der Längsrichtung der Leuchte angeordnet ist, durch die an der Vorderseite der Leuchte angeordnete Linse 114 zur Vorderseite der Linse abgelenkt und gestrahlt wird. Die Vorderfläche 114a der Linse 114 wird durch die erste frei geformte Krümmungsfläche vorgesehen, sodass die Vorderfläche 114a einfach mit einer Form ausgebildet werden kann, die sich entlang der Kontur des Fahrzeugkörpers erstreckt (gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist die Form der Vorderfläche 114a eine Krümmungsfläche, die sich entlang der transparenten Abdeckung 102 derart erstreckt, dass der Abstand zwischen denselben gleich bleibt, wobei die transparente Abdeckung im Wesentlichen bündig an die Oberfläche des Fahrzeugkörpers anschließt).
  • Weiterhin wird bei der Fahrzeugleuchte 110 der zweiten beispielhaften Ausführungsform der Strahlungswinkel des von der Vorderfläche 114a der Linse 114 gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse Ax als der Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt auf der Vorderfläche 114a in Übereinstimmung mit der Form des Fernlichtverteilungsmusters PH und der Leuchtintensitätsverteilung gesetzt. Deshalb kann das Fernlichtverteilungsmuster PH genau erzeugt werden.
  • Weiterhin umfasst bei der Fahrzeugleuchte 110 der zweiten beispielhaften Ausführungsform die Rückfläche 114b der Linse 114 die zweite frei geformte Krümmungsfläche, die durch kontinuierliche Oberflächenelemente gebildet wird, die jeweils einen Neigungswinkel aufweisen, um eine Lichtstrahlung mit den Zielstrahlungswinkeln zu realisieren, die für die entsprechenden Punkte auf der Vorderfläche 114a gesetzt wurden. Deshalb kann der optische Pfad für die Lichtstrahlung vorgesehen werden, ohne eine gestufte Differenz oder ähnliches an der Rückfläche 114b zu erzeugen.
  • Obwohl also bei der Fahrzeugleuchte 110 der zweiten beispielhaften Ausführungsform die Vorderfläche 114a der Linse 114 durch die frei geformte Krümmungsfläche gebildet wird, kann ein gewünschtes Fernlichtverteilungsmuster PH erzeugt werden. Dadurch kann der Freiheitsgrad beim Layout der Leuchte und beim Fahrzeugentwurf vergrößert werden.
  • Bei der Linse 114 der Fahrzeugleuchte 110 der zweiten beispielhaften Ausführungsform weisen deshalb sowohl die Vorderfläche 114a als auch die Rückfläche 114b die frei geformten Krümmungsflächen auf, sodass keine gestufte Differenz oder ähnliches an der Oberfläche der Linse 114 gebildet wird. Auf diese Weise kann das Aussehen der Fahrzeugleuchte 110 verbessert werden.
  • Weiterhin ist die Fahrzeugleuchte 110 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform derart ausgebildet, dass der Reflektor 116 mit der kugelförmigen Reflexionsfläche 116a das Licht aus dem Entladungslicht-Emissionsteil 112a reflektiert. Der Entladungslicht-Emissionsteil 112a ist die primäre Lichtquelle, die ein Zentrum der Lichtstrahlung an dem ersten Brennpunkt F1 der Kugelform aufweist. Der Reflektor 116 konvergiert das Licht zu dem zweiten Brennpunkt F2 der Kugelform, um die sekundäre Lichtquelle an einer Position des zweiten Brennpunkts F2 vorzusehen. Das Licht wird dann durch die Linse 114 von der sekundären Lichtquelle zu der Vorderseite der Leuchte gestrahlt. Im Vergleich zu dem Fall, dass der Entladungslicht-Emissionsteil 112a an der Position des zweiten Brennpunkts F2 angeordnet ist und das Licht direkt auf die Linse 114 fällt, kann die Nutzungsrate des Lichtflusses für das aus dem Entladungslicht-Emissionsteil 112a emittierte Licht verbessert werden und können Ungleichmäßigkeiten in der Helligkeit der Lichtquelle reduziert werden. Das Fernlichtverteilungsmuster PH kann also ein Lichtverteilungsmuster vorsehen, das heller ist und weniger Ungleichmäßigkeiten in der Lichtverteilung aufweist.
  • Als primäre Lichtquelle können verschiedene Typen verwendet werden. Weiterhin kann die Zentralachse der Kugelform eine Achsenlinie sein, die mit der optischen Achse zusammenfällt, oder eine Achsenlinie, die nicht mit derselben zusammenfällt, solange das Licht aus der sekundären Lichtquelle in einen Winkelbereich fällt, der auf die Linse fallen kann.
  • Ausführungsform 3
  • Wie in 13 bis 15 gezeigt, ist der Grundaufbau der Fahrzeugleuchte 210 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform demjenigen der ersten beispielhaften Ausführungsform ähnlich, wobei sich jedoch der Aufbau der Linse 214 teilweise von demjenigen der ersten beispielhaften Ausführungsform unterscheidet.
  • Das heißt, die Linse 214 der dritten beispielhaften Ausführungsform ist derart geformt, dass ein zentraler Bereich 214a2 in Nachbarschaft zu der optischen Achse Ax an einer Vorderfläche 214a hinter einen allgemein peripheren Bereich 214a1 um den zentralen Bereich 214a2 herum verschoben ist.
  • Insbesondere wird an der Vorderfläche 214a der Linse 214 der allgemeine Peripheriebereich 214a1 durch eine erste frei geformte Krümmungsfläche gebildet (freie Krümmungslinien C1h, C1v einer zweiten Schnittform sind in 13 und 14 gezeigt), die gleich derjenigen an der Vorderfläche 14a der Linse 14 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ist. Der Zentrumsbereich 214a2 umfasst eine dritte frei geformte Krümmungsfläche (freie Krümmungslinien C3h, C3v einer Schnittform sind in 13 und 14 gezeigt), die im Wesentlichen homothetisch zu der ersten frei geformten Krümmungsfläche ausgebildet ist, wobei das Lichtemissionszentrum O der LED 12 das homothetische Zentrum ist. Weiterhin sind der zentrale Bereich 214a2 und der allgemein periphere Bereich 214a1 über eine ringförmige Wandfläche 214c miteinander verbunden.
  • Weiterhin ist die Form der Rückfläche 214b der Linse 214 der Form der Rückfläche 14b der Linse 14 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ähnlich.
  • 16 ist eine Detailansicht des Teils XVI von 13.
  • Wie genauer in 16 gezeigt, ist die dritte frei geformte Krümmungsfläche im zentralen Bereich 214a2 der Vorderfläche 214a der Linse 214 eine frei geformte Krümmungsfläche, die auf der Basis der Rückfläche 214b der Linse 214 geformt wird, sodass das Licht aus der LED 12 auf die Rückfläche 214b der Linse 214 fällt und an jedem Punkt des zentralen Bereichs 214a2 ankommt, in einer Richtung (in der durch die doppelt gepunkteten Linien in 13 und 14) gestrahlt wird, in der das Licht auch dann gestrahlt wird, wenn der zentrale Bereich 214a2 nicht ausgebildet ist und sich der allgemein periphere Bereich 214a1 entlang der ersten frei geformten Krümmungsfläche erstreckt. Die dritte frei geformte Krümmungsfläche weist also eine Form auf, die wie oben beschrieben im Wesentlichen homothetisch zu der ersten frei geformten Krümmungsfläche ist und das Lichtemissionszentrum O der LED 12 als homothetisches Zentrum aufweist.
  • Weiterhin wird wie in 16 gezeigt der Neigungswinkel μ der ringförmigen Wandfläche 214c in einer Ebene, die die optische Achse Ax umfasst, auf einen Wert, der im Wesentlichen gleich demjenigen des Strahlungswinkels φ ist, in Bezug auf die optische Achse Ax des von dem äußeren peripheren Randteil des zentralen Bereichs 214a2 gesetzt. Das aus dem zentralen Bereich 214a2 gestrahlte Licht wird also von der ringförmigen Wandfläche 214c erneut auf die Linse 214 reflektiert und von dem allgemein peripheren Bereich 214a1 in einer unerwarteten Richtung gestrahlt.
  • In diesem Fall wird der Strahlungswinkel φ mit einen Wert vorgesehen, der sich jeweils um die Positionen einer Ebene einschließlich der optischen Achse Ax unterscheidet, sodass der Neigungswinkel φ der ringförmigen Wandfläche 214c auf Werte gesetzt wird, die sich jeweils durch die Positionen in einer Umfangsrichtung der ringförmigen Wandfläche 214c unterscheiden.
  • Indem der Aufbau der dritten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird, kann eine dünner und leichter Aufbau der Linse 214 erzielt werden. Weiterhin kann die Effizienz der Lichtübertragung von der LED 12 durch eine Verdünnung verbessert werden.
  • Insbesondere umfassen bei der Linse 214 der dritten beispielhaften Ausführungsform die Vorderfläche 214a und die Rückfläche 214b die frei geformten Krümmungsflächen. Um also die Flächengenauigkeit sicherzustellen, wird die Linse 214 vorzugsweise aus Kunstharz ausgebildet. Wenn die Wanddicke der Linse teilweise extrem verdickt wird, kann eine Einfallstelle auftreten und kann es schwierig sein, die Flächengenauigkeit sicherzustellen. Eine extreme teilweise Verdickung der Wanddicke der Linse 214 kann jedoch überflüssig sein, wenn der zentrale Bereich 214a2 wie bei der Linse 214 der dritten beispielhaften Ausführungsform in Nachbarschaft zu der optischen Achse Ax an der Vorderfläche 214a hinter den allgemein peripheren Bereich 214a1 verschoben wird, sodass die Flächengenauigkeit einfach sichergestellt werden kann.
  • In diesem Fall wird die dritte frei geformte Krümmungsfläche für den zentralen Bereich 214a2 im Wesentlichen homothetisch zu der ersten frei geformten Krümmungsfläche gebildet, die das Lichtemissionszentrum O der LED 12 als homothetisches Zentrum aufweist. Deshalb kann das von jedem Punkt des zentralen Bereichs 214a2 gestrahlte Licht durch Licht vorgesehen werden, das im Wesentlichen in derselben Richtung gestrahlt wird wie das Licht, das von jedem Punkt gestrahlt wird, wenn die Vorderfläche 214a der Linse 214 über den gesamten Bereich durch die erste frei geformte Krümmungsfläche gebildet wird.
  • Weiterhin wird der Neigungswinkel μ der ringförmigen Wandfläche 214c in einer Ebene parallel zu der optischen Achse Ax der Linse 214 auf einen Wert, der im Wesentlichen gleich demjenigen des Strahlungswinkels φ ist, in Bezug auf die optische Achse Ax des aus dem äußeren peripheren Randbereich des zentralen Bereichs 214a2 gestrahlten Lichts gesetzt. Dadurch kann verhindert werden, dass ein Teil des aus dem zentralen Bereich 214a2 gestrahlten Lichts von der ringförmigen Wandfläche 214c erneut auf das Innere der Linse 214 fällt und von dem allgemein peripheren Bereich 214a1 in eine unerwartete Richtung gestrahlt wird. Weiterhin kann eine Verschlechterung der Lichtkontrollfunktion der Linse 214 beschränkt werden, indem die ringförmige Wandfläche 214c vorgesehen wird.
  • Indem die Linse 214 der dritten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird, kann ein Temperaturanstieg auf der Innenseite der Linse 214 beim Einschalten der Lampe beschränkt werden, was vorteilhaft ist, wenn die Linse aus einem Kunstharz mit einer schlechten Wärmebeständigkeit ausgebildet ist. Bei der Fahrzeugleuchte 210 der dritten beispielhaften Ausführungsform wird also die Lichtquelle durch die LED 12 gebildet, sodass der Temperaturanstieg im Inneren der Linse 214 kein Problem darstellt. Wenn jedoch die Lichtquelle wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform durch die Lichtquellenbirne 112 gebildet wird, ist der Temperaturanstieg im Inneren der Linse 114 groß, sodass es insbesondere effektiv ist, einen Linsenaufbau wie in der dritten beispielhaften Ausführungsform für die Linse 114 zu verwenden.
  • Erfindungsgemäße Ausführungsform 4
  • Wie in 17 bis 19 gezeigt, ist die Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform eine Kurvenleuchte, die an einem linken, vorderen Endteil eines Fahrzeugkörpers 2 angebracht ist und eingeschaltet wird, wenn ein Fahrzeug eine Kurve nach links fährt, um eine Straßenoberfläche schräg links vor dem Fahrzeug zu beleuchten.
  • Die Fahrzeugleuchte 310 umfasst eine LED 12, die auf einer optischen Achse Ax angeordnet ist, die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Winkel ν (insbesondere ν = 50°) in Bezug auf die Achsenlinie Ax0 in der Längsrichtung des Fahrzeugs neigt, eine Linse 314, die vor der LED 12 angeordnet ist (d. h. weiter vorne in der Richtung der optischen Achse Ax), um Licht aus der LED 12 zu der Vorderseite der Leuchte zu strahlen, und ein Paar von zusätzlichen Reflektoren 320A, 320B, die oberhalb und unterhalb der optischen Achse Ax auf der Rückseite der Linse 314 angeordnet sind.
  • Es können verschiedene Neigungswinkel der optischen Achse vorgesehen werden, solange sich die optische Achse in der Breitenrichtung des Fahrzeugs relativ zu der Längsachse des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Winkel nach außen neigt.
  • Die LED 12 ist eine weiße LED, die durch das Einschließen eines Licht emittierenden Chips 12a mit einer quadratischen Form und einer Größe von ungefähr 0,3 mm2 mal 3 mm2 in einer im Wesentlichen kugelförmigen Kunstharzform 12b gebildet wird und durch eine Halteplatte 16 aus Metall in einem Zustand fixiert gehalten wird, in dem der Licht emittierende Chip 12a derart angeordnet ist, dass er auf der optischen Achse Ax zu der Vorderseite der Leuchte gerichtet ist. Die Halteplatte 16 ist an einer Rückfläche eines hinteren vertikalen Flächenteils 318a einer Halterung 318 fixiert, die sich im Wesentlichen konusförmig zu der Vorderseite der Leuchte erstreckt. Die Halteplatte 16 ist mit einem kreisrunden, kleinen Loch 318c versehen, das etwas größer als der Außendurchmesser der Kunstharzform 12b ist. Die Kunstharzform 12b steht aus dem kleinen Loch 318c zu der Vorderseite der Leuchte vor.
  • Eine Vorderfläche 314a der Linse 314 umfasst eine erste frei geformte Krümmungsfläche, die bündig an eine Oberfläche des Fahrzeugkörpers 2 anschließt, und eine Rückfläche 314b der Linse 314 umfasst eine zweite frei geformte Krümmungsfläche, die der ersten frei geformten Krümmungsfläche entspricht. Weiterhin wird die Linse 314 durch die Halterung 318 in einem Zustand fixiert gehalten, in dem der periphere Teil der Rückfläche 314b in Kontakt mit einer vorderen Endfläche 318b der Halterung 318 gebracht ist. In diesem Fall sind der obere und der untere Endteil der Linse 314 mit transparenten Teilen 314c, 314d ausgebildet, um den Raum zwischen der Linse 314 und der Halterung 318 hermetisch zu schließen. Die entsprechenden transparenten Teile 314c, 314d werden mit einer gleichmäßigen Wanddicke vorgesehen, um bündig an die Vorderfläche 314a anzuschließen, und werden an einem peripheren Teil in Kontakt mit der vorderen Endfläche der Halterung 318 gebracht.
  • Der oberhalb der optischen Achse Ax angeordnete zusätzliche Reflektor 320A wird einstückig mit der Halterung 318 durch eine Reflexionsfläche 320A gebildet, indem ein in der Querrichtung verlängerter bogenförmiger Bereich eines oberen Teils der Vorderfläche der Halterung 318 einer Verspiegelung unterzogen wird. In diesem Fall wird die Reflexionsfläche 320Aa des zusätzlichen Reflektors 320A in der Form einer paraboloiden Säule vorgesehen, die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt. Bei der paraboloiden Säule wird die Querschnittform entlang einer vertikalen Fläche einschließlich der optischen Achse Ax durch eine Parabel gebildet, deren Brennpunkt an dem Lichtemissionszentrum O des Licht emittierenden Chips 12a liegt und die eine etwas nach oben in Bezug auf die optische Achse Ax (insbesondere mit ungefähr 2°) geneigte Achsenlinien Ax1 aufweist.
  • Der zusätzliche Reflektor 320A reflektiert also Licht aus der Licht emittierenden Diode 12 als paralleles Licht, das etwas in Bezug auf die optische Achse Ax in einer vertikalen Richtung nach oben gerichtet wird, und als Streulicht, das breit links und rechts der optischen Achse in einer horizontalen Richtung gestreut wird. Das von dem zusätzlichen Reflektor 320A reflektierte Licht wird zu einer Vorderseite der Leuchte gestrahlt, indem es durch den transparenten Teil 314c am oberen Endteil der Linse 314 durchgelassen wird.
  • Weiterhin wird der unterhalb der optischen Achse Ax angeordnete zusätzliche Reflektor 320B einstückig mit der Halterung 318 durch eine Reflexionsfläche 320Ba gebildet, indem ein in der Querrichtung verlängerter bogenförmiger Bereich eines unteren Teils der Vorderfläche der Halterung 318 einer Verspiegelung unterzogen wird. In diesem Fall wird die Oberflächenform der Reflexionsfläche 320Ba des zusätzlichen Reflektors 320B als paraboloide Säulenfläche vorgesehen, die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt. Bei dieser paraboloiden Säulenfläche wird die Querschnittform entlang einer vertikalen Fläche einschließlich der optischen Achse Ax durch eine Parabel gebildet, deren Brennpunkt an dem Lichtemissionszentrum O des Licht emittierenden Chips 12a liegt und die eine etwas nach oben in Bezug auf die optische Achse Ax (insbesondere mit ungefähr 2°) geneigte Achsenlinien Ax1 aufweist, ähnlich wie die Reflexionsfläche 320Aa des zusätzlichen Reflektors 320A.
  • Der zusätzliche Reflektor 320B reflektiert also Licht aus der LED 12 als paralleles Licht, das in der vertikalen Richtung etwas nach oben in Bezug auf die optische Achse Ax gerichtet wird, und als Streulicht, das breit links und rechts von der optischen Achse Ax in einer horizontalen Richtung gestreut wird. Das von dem zusätzlichen Reflektor 320B gestreute Licht wird zu der Vorderseite der Leuchte gestrahlt, indem es durch den transparenten Teil 314d am unteren Endteil der Linse 314 durchgelassen wird.
  • 20 ist ein Diagramm, das das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC zeigt, das auf der imaginären Bildfläche 25 m vor dem Fahrzeug durch das aus der Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform nach vorne gestrahlte Licht erzeugt wird.
  • Das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC umfasst ein Grundlichtverteilungsmuster PC0 und ein zusätzliches Lichtverteilungsmuster PCa.
  • Das Grundlichtverteilungsmuster PC0 ist ein Lichtverteilungsmuster, das erzeugt wird, indem Licht, das von der LED 12 auf die Rückfläche 314b der Linse 314 fällt, von der Vorderfläche 314a der Linse 314 zu der Vorderseite der Leuchte gestrahlt wird.
  • Das Grundlichtverteilungsmuster PC0 wird erzeugt, indem Licht in der horizontalen Richtung von der Linie V-V weit nach links gestreut wird. Die Linie V-V ist eine vertikale Linie, die sich durch den Schnittpunkt H-V erstreckt, wobei H-V ein Fluchtpunkt in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs auf der Achsenlinie Ax0 ist, die sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Ein oberer Rand des Grundlichtverteilungsmusters PC0 ist etwas unterhalb der Linie H-H angeordnet, die sich als horizontale Linie durch den Schnittpunkt H-V erstreckt. In diesem Fall wird das Grundlichtverteilungsmuster PC0 über einen Bereich erzeugt, der sich von der Nachbarschaft zu der Linie V-V zu ungefähr 100° auf der linken Seite erstreckt und an einer Richtung auf der linken Seite der Linie V-V von ungefähr 50° zentriert ist. Eine heiße Zone HZ, die ein Bereich mit hoher Leuchtintensität ist, wird durch eine in der Querrichtung verlängerte Form an einer Position gebildet, die im Wesentlichen zentral in der Breitenrichtung des Grundlichtverteilungsmusters PC0 in Nachbarschaft zu einem oberen Rand liegt.
  • Um das Grundlichtverteilungsmuster PC0 genau zu bilden, wird gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform ein Zielstrahlungswinkel an jedem Punkt auf der Vorderfläche 314a der Linse 314 gesetzt und wird die zweite frei geformte Krümmungsfläche für die Rückfläche 314b derart vorgesehen, dass eine Lichtstrahlung mit dem Zielstrahlungswinkel realisiert werden kann.
  • Bei der Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform wird die Form der zweiten frei geformten Krümmungsfläche für die Rückfläche 314b der Linse 314 durch dieselbe Prozedur wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform vorgesehen.
  • Weiterhin ist das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa ein Lichtverteilungsmuster, das durch Licht aus der LED 12 erzeugt wird, das durch das Paar des oberen und unteren zusätzlichen Reflektors 320A, 320B reflektiert und zu der Vorderseite der Leuchte gestrahlt wird, wobei es durch die transparenten Teile 314c, 314d der Linse 314 durchgelassen wird.
  • Das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa ist ein Lichtverteilungsmuster, das sich in Nachbarschaft zu der oberen Seite des Grundlichtverteilungsmusters PC0 schlank in der horizontalen Richtung erstreckt und einen horizontalen Streuwinkel aufweist, der im Wesentlichen gleich demjenigen des Grundlichtverteilungsmusters PC0 ist. Das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa ist etwas näher an der Linie V-V als das Grundlichtverteilungsmuster PC0 angeordnet, wobei sich sein unterer Rand im Wesentlichen auf der Linie H-H erstreckt.
  • Weiterhin wird das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa mit einer Helligkeit vorgesehen, die einen entgegen kommenden Fahrer, Fußgänger usw. nicht blendet.
  • Das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa wird als sich in Nachbarschaft zu der oberen Seite des Grundlichtverteilungsmusters PC0 schlank in der horizontalen Richtung erstreckendes Lichtverteilungsmuster ausgebildet, weil die entsprechenden zusätzlichen Reflektoren 320A, 320B Licht aus dem Licht emittierenden Chip 12a als paralleles Licht reflektieren, das von der optischen Achse Ax etwas nach oben in der vertikalen Richtung gerichtet wird, und als Streulicht, das breit zu der linken und rechten Seite der optischen Achse Ax in der horizontalen Richtung gestreut wird. Weiterhin wird die Helligkeit des zusätzlichen Lichtverteilungsmusters PCa eingestellt, indem die Größe der Reflexionsflächen 320Aa, 320Ba der entsprechenden zusätzlichen Reflektoren 320A, 320B variiert wird.
  • Wie oben im Detail beschrieben ist die Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform ausgebildet, um das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC zu erzeugen indem Licht aus der LED 12, die auf der optischen Achse Ax in der Längsrichtung der Leuchte angeordnet ist, durch die an der Vorderseite der Leuchte angeordnete Linse 314 zu der Vorderseite der Leuchte abgelenkt und gestrahlt wird. Die Vorderfläche 314a der Linse 314 umfasst die erste frei geformte Krümmungsfläche, sodass die Vorderfläche 314a einfach mit einer Form versehen werden kann, die sich entlang der Oberflächenform des Fahrzeugkörpers 2 erstreckt (wobei die Form der Krümmungsfläche im Wesentlichen bündig an den Fahrzeugkörper 2 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform anschließt).
  • Weiterhin kann die Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC genau erzeugen, weil der Strahlungswinkel des von der Vorderfläche 314a der Linse 314 gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse Ax als Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt auf der Vorderfläche 314a in Übereinstimmung mit der Form und der Leuchtintensitätsverteilung des Grundlichtverteilungsmusters PC0 gesetzt wird.
  • Weiterhin kann die Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform den optischen Pfad vorsehen, der erforderlich ist, um das Licht auszustrahlen, ohne eine gestufte Differenz oder ähnliches an der Rückfläche 314b zu erzeugen, weil die Rückfläche 314b der Linse 314 durch die zweite frei geformte Rückfläche vorgesehen wird, die gebildet wird, indem kontinuierliche Oberflächenelemente mit Neigungswinkeln ausgebildet werden, mit denen sich eine Lichtstrahlung mit den Zielstrahlungswinkeln realisieren lässt, die für die entsprechenden Punkte auf der Vorderfläche 314a gesetzt wurden.
  • Obwohl das Grundlichtverteilungsmuster PC0 genau erzeugt werden kann, indem die Rückfläche 314b der Linse 314 durch die zweite frei geformte Krümmungsfläche vorgesehen wird, wird das Grundlichtverteilungsmuster PC0 durch ein in der Querrichtung verlängertes Lichtverteilungsmuster gebildet, sodass die Breite in der vertikalen Richtung der Rückfläche 314b der Linse 314 schmäler ist als die Breite in der horizontalen Richtung. Wenn also Licht aus der LED 12 emittiert wird, wird das Licht verstärkt, das nach oben und unten geht, ohne auf die Rückfläche 314b der Linse 314 zu fallen. Gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform ist das Paar des oberen und unteren zusätzlichen Reflektors 320A, 320B vorgesehen. Indem Licht aus der LED 12 in der horizontalen Richtung zu der Vorderseite der Leuchte gestreut und reflektiert wird, ohne durch einen Hauptteil der Linse 314 hindurchzugehen (indem es durch die entsprechenden transparenten Teile 314c, 314d hindurchgeht), kann das in der Querrichtung verlängerte zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa zusätzlich als Teil des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmusters PC erzeugt werden, wodurch die Nutzungsrate des Lichtflusses des aus der LED 12 emittierten Lichts verbessert werden kann.
  • Auf diese Weise kann gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform bei der Fahrzeugleuchte 310, die ausgebildet ist, um das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC zu erzeugen und die Straße schräg vor dem Fahrzeug zu beleuchten, der Freiheitsgrad beim Layout der Leuchte und beim Fahrzeugentwurf vergrößert werden, wobei weiterhin die Nutzungsrate des Lichtflusses des aus der LED 12 emittierten Lichts verbessert werden kann.
  • Insbesondere kann die Linse 314 der Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform das Aussehen der Fahrzeugleuchte 310 verbessern, weil sowohl die Vorderfläche 314a als auch die Rückfläche 314b durch frei geformte Krümmungsflächen gebildet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass eine gestufte Differenz oder ähnliches auf der Oberfläche der Linse 314 vorgesehen wird.
  • Weiterhin kann die Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform kompakt ausgebildet werden, weil die Lichtquelle durch den Licht emittierenden Chip 12a der LED 12 vorgesehen wird und das Licht aus dem Licht emittierenden Chip 12a direkt auf die Linse 314 fällt.
  • In diesem Fall ist die LED 12 derart angeordnet, dass nur die im Wesentlichen kugelförmige Kunstharzform 12 zum Einschließen des Licht emittierenden Chips 12a aus dem kleinen Loch 318c vorsteht, das an dem vertikalen Rückflächenteil 318a der Halterung 318 vorgesehen ist, sodass der Entwurf des durch die Linse 314 sichtbaren Inneren der Leuchtenkammer größer vorgesehen werden kann.
  • Weiterhin ist gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform eine obere Hälfte der Linse 314 derart ausgebildet, dass Licht aus der LED 12 als paralleles Licht in der vertikalen Richtung gestrahlt wird, während eine untere Hälfte der Linse 14 derart ausgebildet ist, dass Licht aus der LED 12 nach unten in der vertikalen Richtung gestreut wird. Das Grundlichtverteilungsmuster PC0 des in der Querrichtung verlängerten Lichtverteilungsmusters PC kann also in Nachbarschaft zu einem oberen Endteil hell vorgesehen werden und sich dann allmählich zu einem unteren Endteil hin verdunkeln. Die Straßenfläche vor der Leuchte kann mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Helligkeit von einem Bereich kurzer Distanz bis hin zu einem Bereich großer Distanz beleuchtet werden, wobei die Sicht auf die Straßenfläche in der Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs verbessert werden kann.
  • Weiterhin sind gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform die entsprechenden zusätzlichen Reflektoren 320A, 320B ausgebildet, um Licht aus der LED 12 von der optischen Achse Ax nach oben zu reflektieren und dadurch das in der Querrichtung verlängerte zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa in Nachbarschaft zu der oberen Seite des in der Querrichtung verlängerten Grundlichtverteilungsmusters PC0 zu erzeugen. Dadurch kann die Sicht auf die Straßenfläche nicht nur vor dem Fahrzeug in der Fahrtrichtung bei einer Kurvenfahrt verbessert werden, sondern es können auch Fußgänger usw. besser erkannt werden.
  • Während weiterhin das in der Querrichtung verlängerte zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa mit einer Helligkeit vorgesehen werden muss, mit der entgegenkommende Fahrer, Fußgänger usw. nicht geblendet werden, kann die Helligkeit einfach eingestellt werden, indem der Streugrad oder die durch den Reflektor reflektierte Lichtmenge angepasst werden.
  • Für die vierte beispielhafte Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, dass die entsprechenden zusätzlichen Reflektoren 320A, 320B ausgebildet sind, um Licht aus der LED 12 nach oben in Bezug auf die optische Achse Ax zu reflektieren, wobei jedoch auch eine Konfiguration vorgesehen werden kann, bei der die entsprechenden zusätzlichen Reflektoren 320A, 320B ausgebildet sind, um Licht aus der LED 12 in Bezug auf die optische Achse Ax nach unten zu reflektieren. Bei einem derartigen Aufbau kann wie in 21 gezeigt das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa an einer Position ausgebildet werden, die das Grundlichtverteilungsmuster PC0 überlagert, sodass das in der Querrichtung verlängerte Lichtverteilungsmuster PC heller vorgesehen werden kann.
  • Wenn das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa in der zuvor beschriebenen vierten beispielhaften Ausführungsform übermäßig hell ist und ein Aufbau verwendet wird, in dem der obere oder untere zusätzliche Reflektor 320A, 320B (zum Beispiel der Reflektor 320B) Licht aus der LED 12 von der optischen Achse Ax nach unten reflektiert, kann die Helligkeit des Grundlichtverteilungsmusters PC0 erhöht werden, nachdem das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa in Nachbarschaft zu der oberen Seite des Grundlichtverteilungsmusters PC0 zu einer entsprechenden Helligkeit angepasst wurde.
  • Gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform werden die Oberflächenformen der Reflexionsflächen 320Aa, 320Ba der entsprechenden zusätzlichen Reflektoren 320A, 320B der Fahrzeugleuchte in der Form von sich in der horizontalen Richtung erstreckenden paraboloiden Säulenflächen vorgesehen. Bei der Fahrzeugleuchte 410 von 22 können die Oberflächenformen der Reflexionsflächen 420Aa, 420Ba der entsprechenden zusätzlichen Reflektoren 420A, 420B in der Form einer sich in der horizontalen Richtung erstreckenden hyperboloide Säulenfläche (oder ellipsoiden Säulenfläche) vorgesehen werden, wobei die entsprechenden Reflexionsflächen 420Aa, 420Ba derart angeordnet werden können, dass sie etwas nach oben gerichtet sind, um Licht aus der LED 12 nach oben zu streuen.
  • Bei diesem Aufbau kann wie in 23 gezeigt das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa, das in Nachbarschaft zu der oberen Seite des Grundlichtverteilungsmusters PC0 angeordnet ist, mit einer Form vorgesehen werden, bei der das zusätzliche Lichtverteilungsmuster PCa wie in 20 gezeigt nach oben gestreut wird, wodurch die Sicht verbessert werden kann und ein Fußgänger usw. schräg links vor dem Fahrzeug besser erkannt werden kann.
  • Weiterhin kann ein unterer Endteil des zusätzlichen Lichtverteilungsmusters PCa von 23 derart erzeugt werden, dass er einen oberen Endteil des Grundlichtverteilungsmusters PC0 überlappt.
  • Bei der vorstehend beschriebenen vierten beispielhaften Ausführungsform sind die oberen und unteren Endteile der Linse 314 mit transparenten Teilen 314c, 314d ausgebildet, um den Raum zwischen der Linse 314 und der Halterung 318 hermetisch zu schließen. Wenn es jedoch nicht erforderlich ist, den Raum hermetisch zu schließen (zum Beispiel weil die Fahrzeugleuchte 310 als Leuchteneinheit im Inneren einer Leuchtekammer vorgesehen ist, die durch eine transparente Abdeckung gebildet wird, die im Wesentlichen bündig an die Oberfläche des Fahrzeugkörpers 2, einen Leuchtenkörper oder ähnliches anschließt), kann eine Konfiguration vorgesehen werden, die keine transparenten Teile 314c, 314d umfasst.
  • Weiterhin kann ein Aufbau vorgesehen werden, bei dem die Fahrzeugleuchte 310 und eine andere symmetrisch in der Breitenrichtung angeordnete Fahrzeugleuchte gemäß der vierten Ausführungsform zusammen mit einem Scheinwerfer oder ähnlichem nicht nur bei einer Kurvenfahrt, sondern auch bei einer Geradeausfahrt eingeschaltet werden. Zum Beispiel beim Fahren auf einer schlecht beleuchteten Straße wie etwa in einem Wohngebiet mit wenigen Straßenleuchten kann eine Konfiguration vorgesehen werden, bei der die Fahrzeugleuchte in einem Zustand betrieben wird, in dem das Licht so weit reduziert ist, dass es Fußgänger usw. nicht blendet und die Sicht bei einer Geradeausfahrt nicht beeinträchtigt. Wenn jedoch eine Kurve gefahren wird, kann die Lichtstärke mittels einer inhärenten Funktion der Fahrzeugleuchte erhöht werden.
  • Die Fahrzeugleuchte 310 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform ist ausgebildet, um eingeschaltet zu werden, wenn das Fahrzeug eine Kurve nach links fährt, um die Straßenfläche schräg links vor dem Fahrzeug zu beleuchten, wobei aber auch eine Konfiguration vorgesehen werden kann, bei der die Fahrzeugleuchte 310 auch eingeschaltet wird, wenn das Fahrzeug eine Kurve nach rechts fährt. Dasselbe gilt für die Fahrzeugleuchte, die symmetrisch zu der Fahrzeugleuchte 310 angeordnet ist. Bei einer derartigen Konfiguration wird die Sicht nach links und rechts verbessert, indem die linke und die rechte Seite vor dem Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt breit beleuchtet werden. Dadurch wird die Sicherheit erhöht.
  • Bei den vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Vorderfläche der Linse die erste frei geformte Krümmungsfläche, wobei die Vorderfläche einfach mit einer Form ausgebildet werden kann, die sich entlang der Kontur des Fahrzeugkörpers erstreckt.
  • Weil weiterhin der Strahlungswinkel des von der Vorderfläche der Linse gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse als Zielstrahlungswinkel für jeden Punkt auf der Vorderfläche gesetzt wird, kann das Lichtverteilungsmuster genau geformt werden, indem die Zielstrahlungswinkel der entsprechenden Punkte in Übereinstimmung mit einer gewünschten Form des Lichtverteilungsmusters oder einer Leuchtintensitätsverteilung gesetzt werden.
  • Weiterhin wird die Rückfläche der Linse durch die zweite frei geformte Krümmungsfläche gebildet, indem kontinuierliche Oberflächenelemente mit Neigungswinkeln ausgebildet werden, um eine Lichtstrahlung mit Zielstrahlungswinkeln vorzusehen, die für entsprechende Punkte auf der Vorderfläche gesetzt wurden, sodass ein für die Lichtstrahlung erforderlicher optischer Pfad vorgesehen werden kann, ohne eine gestufte Differenz oder ähnliches an der Rückfläche zu erzeugen.
  • Bei den oben genannten beispielhaften Ausführungsformen wird die zweite frei geformte Krümmungsfläche durch die folgende Prozedur ausgebildet.
  • Zuerst wird ein relevanter Punkt auf der Vorderfläche der Linse (zum Beispiel ein Punkt auf der optischen Achse oder ein Punkt auf einem peripheren Teil) als Bezugspunkt gesetzt. Weiterhin wird die Richtung des auf den Bezugspunkt im Inneren der Linse einfallenden Lichts, die zum Strahlen des Lichts von dem Bezugspunkt mit dem Zielstrahlungswinkel erforderlich ist, unter Verwendung des Snell-Gesetzes berechnet.
  • Dann wird ein Startpunkt zum Bilden der zweiten frei geformten Krümmungsfläche an einer relevanten Position auf einer geraden Linie gesetzt, die sich in der Einfallsrichtung des Lichts erstreckt. Weiterhin wird ein erstes Oberflächenelement als Teil der zweiten frei geformten Krümmungsfläche dem Startpunkt zugeordnet. Ein Winkel zwischen der geraden Linie, die sich in der Einfallsrichtung des Lichts erstreckt, und der geraden Linie zwischen dem Lichtemissionszentrum der Lichtquelle und dem Startpunkt wird berechnet, und es wird weiterhin ein Neigungswinkel des ersten Oberflächenelements unter Verwendung des Snell-Gesetzes berechnet, um die Brechungsleistung einer Winkelgröße vorzusehen.
  • Weiterhin wird eine Berechnung unter Verwendung einer Prozedur durchgeführt, die derjenigen für einen an den Bezugspunkt anschließenden Punkt auf der Vorderfläche der Linse zum Berechnen des Neigungswinkels eines an das erste Oberflächenelement anschließenden Oberflächenelements ähnlich ist. Indem ähnliche Prozeduren wiederholt werden und eine Reihe von kontinuierlichen Oberflächenelementen ausgebildet werden, wird die zweite frei geformte Krümmungsfläche gebildet, die sich über den gesamten Bereich der Linse erstreckt.
  • Auf diese Weise kann bei der Fahrzeugleuchte, die ausgebildet ist, um das vorbestimmte Lichtverteilungsmuster durch die Lichtquelle und die vor der Lichtquelle angeordnete Linse zu erzeugen, auch dann, wenn die Vorderfläche der Linse durch eine frei geformte Krümmungsfläche gebildet wird, ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster genau gebildet werden.
  • Dadurch kann der Freiheitsgrad beim Layout der Leuchte und beim Fahrzeugentwurf verbessert werden.
  • Insbesondere kann die Linse der Fahrzeugleuchte die Sicht der Fahrzeugleuchte verbessern, weil die Vorderfläche und die Rückfläche die frei geformten Krümmungsflächen umfassen. Außerdem kann verhindert werden, dass eine gestufte Differenz oder ähnliches auf der Oberfläche der Linse ausgebildet wird.
  • In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wurde auf Fahrzeugleuchten 10, 110, 210, 310 und 410 Bezug genommen, die an der linken, vorderen Ecke des Fahrzeugkörpers montiert sind, wobei die Fahrzeugleuchten jedoch auch an den rechten, vorderen Ecken des Fahrzeugskörpers montiert werden können, indem die Fahrzeugleuchten 10, 110, 210, 310 und 410 mit symmetrischen Formen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs ausgebildet werden. Dabei können ein gleicher Betrieb und gleiche Effekte wie in den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erzielt werden.

Claims (6)

  1. Fahrzeugleuchte, die umfasst: eine Lichtquelle (12), und eine Linse (314), die vor der Lichtquelle (12) angeordnet ist und Licht aus der Lichtquelle (12) zu einer Vorderseite der Fahrzeugleuchte (310; 410) ablenkt und strahlt, wobei die Vorderfläche (314a) der Linse eine erste frei geformte Krümmungsfläche aufweist, der Strahlungswinkel des von der Vorderfläche (314a) gestrahlten Lichts in Bezug auf die optische Achse als ein Zielstrahlungswinkel α, β an jedem Punkt der Vorderfläche (314a) gesetzt wird, eine Rückfläche (314b) der Linse (314) eine zweite frei geformte Krümmungsfläche umfasst, die durch kontinuierliche Oberflächenelemente gebildet wird, die jeweils einen Neigungswinkel aufweisen, der eine Lichtstrahlung mit dem Zielstrahlungswinkel realisiert, der an den entsprechenden Punkten der Vorderfläche (314a) gesetzt wurde, und einen zusätzlichen Reflektor (320A, 320B, 420A, 420B), der oberhalb und/oder unterhalb der optischen Achse angeordnet ist, wobei der zusätzliche Reflektor (320A, 320B, 420A, 420B) das Licht aus der Lichtquelle zu der Vorderseite der Fahrzeugleuchte (310; 410) reflektiert und streut, ohne dass dieses durch die Linse (314) hindurch geht, wobei die Fahrzeugleuchte ein Lichtverteilungsmuster erzeugt, das ein Grundlichtverteilungsmuster (PCO) und ein zusätzliches Lichtverteilungsmuster (PCA) umfasst, und das zusätzliche Lichtverteilungsmuster durch den zusätzlichen Reflektor (320A, 320B, 420A, 420B) erzeugt wird und einen horizontalen Streuwinkel aufweist, der im Wesentlichen dem Grundlichtverteilungsmusters entspricht und das sich entweder in Horizontalrichtung oberhalb des Grundlichtverteilungsmusters (PCO) erstreckt oder das Grundlichtverteilungsmuster (PCO) überlagert oder dessen unterer Endteil einen oberen Endteil des Grundlichtverteilungsmusters (PCO) überlappt.
  2. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Hälfte der Linse (314) derart geformt ist, dass das Licht aus der Lichtquelle (12) als paralleles Licht in einer vertikalen Richtung gestrahlt wird, während die untere Hälfte der Linse (314) derart geformt ist, dass das Licht aus der Lichtquelle (12) als Streulicht in einer vertikalen Richtung weiter nach unten gestrahlt wird.
  3. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Reflektor (320A, 320B, 420A, 420B) derart geformt ist, dass das Licht aus der Lichtquelle (12) in Bezug auf die optische Achse nach oben reflektiert wird.
  4. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) einen Licht emittierenden Chip eines Lichtemissionselements umfasst, wobei das Licht aus dem Licht emittierenden Chip direkt auf die Linse (314) fällt, ohne zuvor reflektiert oder abgelenkt zu werden.
  5. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) auf einer optischen Achse angeordnet ist, die sich in einer Längsrichtung der Leuchte (310; 410) erstreckt.
  6. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) auf der optischen Achse angeordnet ist, die sich in einer Richtung erstreckt, die mit einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeugs nach außen geneigt ist.
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