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Die
Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit
einer Lichtquelleneinheit, mit einer der Lichtquelleneinheit vorgelagerten
Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung im
Verkehrsraum und mit einer zwischen der Lichtquelleneinheit und
der Optikeinheit angeordneten Zusatzoptikeinheit, mittels der von
der Lichtquelleneinheit abgestrahltes Licht in Richtung der Optikeinheit
geführt wird.
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Aus
der
DE 10 2005
017 528 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge
bekannt, der eine Lichtquelleneinheit, eine Optikeinheit sowie eine
zwischen der Lichtquelleneinheit und der Optikeinheit angeordnete
Zusatzoptikeinheit aufweist. Die Zusatzoptikeinheit ist als ein
transparenter Lichtleitkörper ausgebildet, der auf das
eingangsseitig eingekoppelte Licht derart einwirkt, dass eine vorgegebene
Lichtverteilung erzeugt wird. Diese Lichtverteilung wird mittels der
Optikeinheit in den Straßenraum abgebildet zur Bildung
einer Abblendlichtverteilung oder dergleichen.
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Dabei
beeinflusst die Zusatzoptikeinheit quasi den gesamten Lichtstrom,
der auf einer Einkoppelseite in die Zusatzoptikeinheit eingekoppelt
wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für
Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass die Effektivität
des Scheinwerfers verbessert wird, ohne dass damit eine Abnahme
der Beleuchtungsstärkewerte in einem Maximumbereich der
Lichtverteilung einhergeht.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass
die Zusatzoptikeinheit derart ausgebildet ist, dass lediglich auf einen
Randbereich des von der Lichtquelleneinheit abgestrahlten Lichtbündels
eingewirkt wird zur Bildung eines Teillichtbündels, das
mittels der Optikeinheit in einen Randbereich der Lichtverteilung
abgebildet wird.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Erhöhung
der Effektivität des Scheinwerfers durch eine Erhöhung
des nutzbaren Lichtstroms mittels der Zusatzoptikeinheit erzielt wird.
Dadurch, dass mittels der Zusatzoptikeinheit ein äußerer
Raumwinkelbereich des von der Lichtquelleneinheit abgestrahlten
Lichtbündels dahingehend beeinflusst wird, dass er mittels
der Optikeinheit in einen Randbereich der vorgegebenen Lichtverteilung
abgebildet wird, bleibt ein zentraler Raumwinkelbereich des von
der Lichtquelleneinheit abgestrahlten Lichtbündels von
der Zusatzoptikeinheit unbeeinflusst. Dieser zentrale Raumwinkelbereich
des Lichtbündels wird im Wesentlichen durch die Optikeinheit
derart beeinflusst, dass ein zentraler Bereich (Maximumbereich)
der Lichtverteilung erzeugt wird. Ein peripherer Bereich der Lichtverteilung
wird im Wesentlichen durch Führung der Zusatzoptikeinheit erzeugt.
Das von der Zusatzoptikeinheit erfasste Teillichtbündel
der Lichtquelleneinheit wird so geführt, dass eine Erhöhung
des nutzbaren Lichtstroms eintritt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Zusatzoptikeinheit schirmförmig ausgebildet und weist eine
Mehrzahl von innenseitig angeordneten Spiegelflächen auf.
Die polygonartig zusammengesetzten Spiegelflächen der Zusatzoptikeinheit
sind derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil derselben sich
in einem verringernden Abstand zu einer Mittelebene der Lichtquelleneinheit
und/oder der Optikeinheit in Richtung der Lichtquelleneinheit erstreckt.
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Vorteilhaft
ist die erfindungsgemäße Zusatzoptikeinheit kompakt
ausgebildet, so dass sie keine größere Quererstreckung
aufweist als die nachgeordnete Optikeinheit. Sie kann für
herkömmliche Lichtquelleneinheiten, die eine Mehrzahl von
Leuchtdioden (LEDs) aufweisen, eingesetzt werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Zusatzoptikeinheit in
einem Scheitelbereich einen transparenten Abschnitt oder eine Öffnung
auf, so dass ein Zentralbereich des von der Lichtquelleneinheit
abgestrahlten Lichtbündels quasi optisch unbeeinflusst
in Richtung der Optikeinheit gelangen kann. Der zentrale Raumwinkelbereich
des von der Lichtquelleneinheit abgestrahlten Lichtbündels
wird maßgeblich von der Optikeinheit beeinflusst. Der äußere
Raumwinkelbereich des von der Lichtquel leneinheit abgestrahlten
Lichtbündels wird von der Zusatzoptikeinheit beeinflusst,
so dass ein kontinuierlich anschließender peripherer Bereich
der Lichtverteilung im Straßenraum erzeugt wird. Gegebenenfalls
entsteht er bei Überlagerung mehrerer Optikeinheiten.
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Vorteilhaft
kann die Zusatzoptikeinheit als gesonderte Baueinheit zu der Optikeinheit
zum Nachrüsten eines Scheinwerfers verwendet werden. Alternativ
kann die Zusatzoptikeinheit auch einstückig mit der Optikeinheit
verbunden sein.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Zusatzoptikeinheit in
einem sich an die Lichtquelleneinheit anschließenden Bereich
zwei vertikal verlaufende ebene Spiegelflächen auf, so dass
ein Teil des von der Lichtquelleneinheit abgestrahlten Lichtbündels,
das unter mittleren und großen Horizontalwinkeln abgestrahlt
wird, umgelenkt und unter relativ großen Winkeln mittels
der Optikeinheit in den Verkehrsraum gerichtet wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Zusatzoptikeinheit in
einem sich an die Lichtquelleneinheit anschließenden Bereich
zwei bogenförmige Spiegelflächen auf, die parabelzylinderförmig
bezüglich einer horizontalen Mittelebene verlaufen. Hierdurch
wird ein Teillichtbündel der Lichtquelleneinheit erfasst,
das unter relativ großen Vertikalwinkeln abgestrahlt wird.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Seitenansicht einer Zusatzoptikeinheit von schräg
unten gesehen,
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2 eine
schematische Seitenansicht der Zusatzoptikeinheit gemäß 1 mit
schraffierten bogenförmigen Spiegelflächen,
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3 eine
schematische Darstellung einer Anordnung des Scheinwerfers und
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4 eine
schematische Darstellung einer Lichtverteilung des Scheinwerfers.
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Ein
erfindungsgemäßer Scheinwerfer für Fahrzeuge
besteht im Wesentlichen aus einer Lichtquelleneinheit 1,
einer in Hauptabstrahlrichtung 2 vor der Lichtquelleneinheit 1 gelagerten
Optikeinheit 3 sowie einer zwischen der Lichtquelleneinheit 1 und der
Optikeinheit 3 angeordneten Zusatzoptikeinheit 4.
Der Scheinwerfer kann zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung
oder Nebellichtverteilung dienen.
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Die
Lichtquelleneinheit 1, die Optikeinheit 3 und
die Zusatzoptikeinheit 4 sind in einem nicht dargestellten
Gehäuse des Scheinwerfers gelagert. Die Lichtquelleneinheit 1 kann
eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (LED-Chips) aufweisen, die auf
einem gemeinsamen Träger reihenförmig angeordnet
sind.
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Die
Zusatzoptikeinheit 4 ist schirmförmig ausgebildet
und weist auf einer Innenseite 5 eine Mehrzahl von Spiegelflächen 6 auf,
an denen jeweils von der Lichtquelleneinheit 1 abgestrahlte
Lichtstrahlen in Richtung der Optikeinheit 3 reflektiert
werden.
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Die
Zusatzoptikeinheit 4 hat den Charakter eines Reflektors,
der eine Mehrzahl von Freiformflächen aufweist, die dazu
geeignet sind, den äußeren Raumwinkelbereich 7 eines
sich in einem Raumwinkel α erstreckenden Lichtbündels 8 der
Lichtquelleneinheit 1 zu erfassen. Durch die Erfassung
bzw. Reflexion eines in dem äußeren Raumwinkelbereich 7 verlaufenden
Teillichtbündels 8' wird dasselbe in Richtung
der Optikeinheit 3 reflektiert und dort mittels der Optikeinheit 3 in
einen Randbereich 9, 9' einer vorgegebenen Lichtverteilung 10 abgebildet.
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Wie
besser aus der 3 ersichtlich ist, wird ein
in einen inneren Raumwinkelbereich 11 abgestrahltes zentrales
Teillichtbündel 8'' nicht von der Zusatzoptikeinheit 4 erfasst
bzw. beeinflusst, so dass dasselbe unbeeinflusst auf eine Eingangsfläche
der Optikeinheit 3 trifft. Dort wird das zentrale Teillichtbündel 8'' zur
Bildung einer vorgegebenen Lichtverteilung mit einem Maximumbereich
und einer Hell-Dunkel-Grenze HDG, beispielsweise einer Abblendlichtverteilung 10,
abgebildet.
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Die
Wandungen bzw. Spiegelflächen 6 der Zusatzoptikeinheit 4 sind
derart ausgebildet, dass sich die Spiegelflächen 6 ausgehend
von einem Scheitelbereich 12 der Zusatzoptikeinheit 4,
in dem sich die Lichtquelleneinheit 1 befindet, unter einem vergrößernden
Abstand A bezogen zu einer Mittelebene M in Hauptabstrahlrichtung 2 erstrecken.
Die Spiegelflächen 6 der Zusatzoptikeinheit 4 sind
derart ausgebildet, dass das äußere Teillichtbündel 8' eine Teillichtverteilung
erzeugt, die einen linken und rechten Randbereich (peripherer Bereich)
der Lichtverteilung 9, 9' bildet. Die Randlichtverteilungen 9, 9' verlaufen
unterhalb einer Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung 10 und
weisen einen kontinuierlichen Leuchtdichteübergang auf,
so dass eine unerwünschte zusätzliche Hell-Dunkel-Grenze
vermieden wird.
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Wie
insbesondere aus 1 ersichtlich ist, weist die
Zusatzoptikeinheit 4 in dem Scheitelbereich 12 eine Öffnung
auf, so dass das zentrale Teillichtbündel 8'' der
Lichtquelleneinheit 1 direkt in Richtung der Optikeinheit 3 abgestrahlt
werden kann. Gegebenenfalls kann der Scheitelbereich 12 auch
einen transparenten Scheibenabschnitt aufweisen, ohne allerdings
eine optische Wirkung auf das zentrale Teillichtbündel 8'' zu
haben.
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Die
Zusatzoptikeinheit 4 weist zwei vertikal verlaufende ebene
Spiegelflächen 13, 13' auf, die beabstandet
zueinander angeordnet sind. Die ebenen Spiegelflächen 13, 13' sind
in einem zu dem Scheitelbereich 12 nahen Bereich angeordnet.
Die ebenen Spiegelflächen 13, 13' bewirken,
dass die unter einem relativ großen Horizontalwinkel verlaufenden Lichtstrahlen
des äußeren Teillichtbündels 8' unter
einem relativ großen Winkel durch die Optikeinheit 3 in den
Verkehrsraum abgebildet werden.
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Die
Zusatzoptikeinheit 4 weist ferner eine bogenförmige
obere Spiegelfläche 14 und eine bogenförmige
untere Spiegelfläche 14' auf, die vertikal nach
oben und unten ge richtete Lichtstrahlen des äußeren
Teillichtbündels 8' der Lichtquelleneinheit 1 erfassen
und in Richtung der Optikeinheit 3 umlenken. Die bogenförmigen
Spiegelflächen 14, 14' können beispielsweise
parabelzylinderförmig bezüglich einer horizontalen
Mittelebene M verlaufen.
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An
einer in Hauptabstrahlrichtung 2 vorderen Kante 15 der
ebenen Spiegelflächen 13, 13' sowie Kanten 16 der
bogenförmigen Spiegelflächen 14, 14' schließen
sich weitere trapezförmige Wandungen 17 bzw. 18 mit
entsprechenden Spiegelflächen an, so dass eine Anbindung
der Zusatzoptikeinheit 4 an eine Eingangsfläche
der Optikeinheit 3 geschaffen wird. Die Spiegelflächen
der trapezförmigen Wandungen 17, 18 tragen
ebenfalls zur Umlenkung von Lichtstrahlen des äußeren
Teillichtbündels 8' bei. Die Zentraloptikeinheit 4 ist
somit im Bereich der ebenen Spiegelflächen 13, 13' und
den bogenförmigen Spiegelflächen 14, 14' geschlossen
zwischen dem Scheitelbereich 12 und der Eingangsfläche
der Optikeinheit 3 ausgebildet. Die ebenen Spiegelflächen 13, 13' erstrecken
sich im Wesentlichen oberhalb der horizontalen Mittelebene M der
Zusatzoptikeinheit 4. Unterhalb der horizontalen Mittelebene
M kann ein nahezu rautenförmiger Abschnitt 20 der
Zusatzoptikeinheit 4 offen ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
ist die Zusatzoptikeinheit 4 asymmetrisch bezüglich
einer horizontalen Mittelebene M ausgebildet. Die Spiegelflächen 6 der
Zusatzoptikeinheit 4 können als Freiformflächen
ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass mittels der Spiegelflächen 6 das äußere
Teillichtbündel 8' in Richtung der Optikeinheit 3 reflektiert
wird, so dass eine Erhöhung des nutzbaren Lichtstroms zwischen
der Lichtquelleneinheit 1 und der Optikeinheit 3 ermöglicht wird.
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Die
Zusatzoptikeinheit 4 kann aus einem einstückigen
Bauteil gebildet sein, das zwischen der Lichtquelleneinheit 1 und
der Optikeinheit 3 positionierbar ist. Hierdurch ist eine
Optimierung eines bereits vorhandenen LED-Scheinwerfers möglich.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform kann die Zusatzoptikeinheit 4 auch
einstückig mit der Optikeinheit 3 verbunden sein.
Beispielsweise ist die Optikeinheit 3 durch eine plankonvexe
Linse gebildet.
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- 1
- Lichtquelleneinheit
- 2
- Hauptabstrahlrichtung
- 3
- Optikeinheit
- 4
- Zusatzoptikeinheit
- 5
- Innenseite
- 6
- Spiegelflächen
- 7
- äußerer
Raumwinkelbereich
- 8,
8', 8''
- Lichtbündel,
Teillichtbündel, zentrales Teillichtbündel
- 9,
9'
- Randbereich
- 10
- Lichtverteilung
- 11
- innerer
Raumwinkelbereich
- 12
- Scheitelbereich
- 13,
13'
- ebene
Spiegelflächen
- 14,
14'
- bogenförmige
Spiegelfläche
- 15
- Kanten
- 16
- Kanten
- 17
- trapezförmige
Wandung
- 18
- trapezförmige
Wandung
- 20
- Abschnitt
- M
- Mittelebene
- A
- Abstand
- α
- Raumwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005017528
A1 [0002]