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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Scheinwerfer,
einen Scheinwerfer ein Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers,
ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Gegenwärtig
erfolgt in Kraftfahrzeugen die Umschaltung zwischen Fern- und Abblendlicht
manuell durch zwei im Schweinwerfer angebrachte Glühfäden,
die direkt im Brennpunkt des Reflektors für das Fernlicht
und leicht außerhalb für das Abblendlicht mit
zusätzlicher Abschirmung angeordnet sind.
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Bei
Scheinwerfern, die zur Bereitstellung von Kurvenlicht ausgebildet
sind, erfolgt das Schwenken des Reflektors und bei neuen Systemen
das Schwenken der Projektionslinse auf mechanischem Wege, wobei
in manchen Systemen der Lenkradwinkel und die Fahrgeschwindigkeit
für die Geschwindigkeit des Schwenkens berücksichtigt
werden.
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Die
Druckschrift
DE 103
30 215 A1 beschreibt einen Scheinwerfer für Fahrzeuge
mit einer Lichtquelle und mit mindestens einem Lichtbündelbeeinflussungsteil.
Dieses Lichtbündelbeeinflussungsteil ist mit einer Mehrzahl
von nebeneinander angeordneten elektrochromen Elementen, die veränderliche
Licht-/Strahlungsdurchlässigkeiten aufweisen, derart segmentiert
ausgebildet, dass für den Scheinwerfer unterschiedliche
Lichtfunktionen einstellbar sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Scheinwerfer,
die mindestens eine Schicht umfasst, die dazu ausgebildet ist, zumindest
abschnittsweise auf einem Reflektor des Scheinwerfers angeordnet
zu werden, wobei ein Wert einer physikalischen Eigenschaft der mindestens
einen Schicht durch einen elektromagnetischen Parameter zu beeinflussen
ist, wobei die mindestens eine Schicht dazu ausgebildet ist, eine
optische Eigenschaft der mindestens einen Schicht durch den Wert
der physikalischen Eigenschaft einzustellen.
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In
einer Ausgestaltung weist die mindestens eine Schicht der erfindungsgemäßen
Anordnung bewegliche Teilchen auf, die dazu ausgebildet sind, sich unter
Einfluss des elektromagnetischen Parameters relativ zu einer Oberfläche
der mindestens einen Schicht anzuordnen und somit eine gewünschte
optische Eigenschaft der Schicht anzupassen. Dies kann auch bedeuten,
dass die beweglichen Teilchen innerhalb der Schicht dazu geeignet
sind, sich unter Einfluss des elektromagnetischen Parameters in
einer Richtung, bspw. der Vorzugsrichtung, zu orientieren.
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Die
hier beschriebenen physikalischen Eigenschaften betreffen üblicherweise
eine Bewegung der Teilchen und somit von einzelnen, mikroskopisch kleinen
Bestandteilen der mindestens einen Schicht. Demnach können
die physikalischen Eigenschaften der Schicht auch als kinematische
Eigenschaften der Teilchen bzw. der Bestandteile der Schicht bezeichnet
werden, die sich bei Vorliegen eines geeigneten Werts des mindestens
einen elektromagnetischen Parameters innerhalb der Schicht bewegen
können.
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Üblicherweise
weist der Scheinwerfer eine Lichtquelle auf, die bei Betrieb Licht
emittiert. Dabei wird emittiertes Licht, das auf den Reflektor des Scheinwerfers
trifft, von diesen Reflektor reflektiert. Falls die mindestens eine
Schicht an dem Reflektor des Scheinwerfers angeordnet ist, können
Reflektionseigenschaften des Reflektors beeinflusst werden. Üblicherweise
weisen Reflektoren verspiegelte Oberflächen auf. Je nach
Ausbildung der Schicht kann diese bei einem ersten Wert des elektromagnetischen
Parameters transparent sein, so dass Licht von der Lichtquelle durch
die Schicht hindurchtreten und durch den Reflektor reflektiert werden
kann. Bei einem zweiten Wert des elektromagnetischen Parameters
kann die Schicht abgedunkelt werden, so dass eine Reflektion des
Lichts von der Lichtquelle nicht mehr möglich ist. Somit
kann durch Einstellen unterschiedlicher Werte des elektromagnetischen Parameters
ein Reflexionsverhalten des Reflektors verändert werden.
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Dies
bedeutet, dass sich die Teilchen innerhalb der Schicht relativ zu
der Schicht bewegen können, wobei optische, d. h. reflexive
und/oder transparente Eigenschaften, der mindestens einen Schicht durch
den elektromagnetischen Parameter eingestellt werden. Je nach detaillierter
Ausbildung der mindestens einen Schicht kann die optische Eigenschaft
der mindestens einen Schicht auch nach Abschalten des elektromagnetischen
Parameters beibehalten werden und sich erst wieder dann ändern, wenn
die Schicht mit einem Wert, der einem ursprünglichen Wert
des elektromagnetische Parameters entgegengesetzt ist, beaufschlagt
wird. Eine Änderung der optischen Eigenschaften kann auch
eine Veränderung der Lichtdurchlässigkeit oder
der Farbe der Schicht umfassen.
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Bei
einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Teilchen, die
bspw. als Kügelchen ausgebildet sind, auf einer ersten
Halbkugel eine Oberfläche mit einer ersten optischen Eigenschaft
und auf einer zweiten Halbkugel eine Oberfläche mit einer zweiten
optischen Eigenschaft aufweisen. Dies kann bedeuten, dass die erste
Oberfläche der ersten Halbkugel eines Kügelchens
bspw. verspiegelt und eine zweite Oberfläche der zweiten
Halbkugel eines Kügelchens bspw. schwarz ist. Ist bei Betrieb
des Scheinwerfers nun vorgesehen, dass ein Abschnitt des Reflektors,
auf dem die Schicht angeordnet ist, Licht von der Lichtquelle reflektieren
soll, so kann der elektromagnetischen Parameter derart eingestellt werden,
dass die ersten, reflektierenden Oberflächen der Kügelchen
der Lichtquelle zugewandt werden, so dass das Licht von der Lichtquelle
von der Schicht reflektiert werden kann. Bei Einstellung eines anderen Werts
für den elektromagnetischen Parameter werden die als Kügelchen
ausgebildeten Teilchen derart relativ zu der Oberfläche
der Schicht angeordnet, dass nunmehr die zweiten, schwarzen Oberflächen an
den zweiten Halbkugeln der Lichtquelle zugeordnet sind, so dass
eine Reflektion des Lichts von der Lichtquelle nicht mehr möglich
ist. Teilchen bzw. Kügelchen, die Oberflächen
mit zwei unterschiedlichen optischen Eigenschaften, d. h. verspiegelt
und schwarz, aufweisen, können weiterhin Magnete umfassen,
die sich unter Bereitstellung eines Magnetfelds als elektromagnetischen
Parameter relativ zu der Oberfläche der mindestens einen
Schicht und/oder des Reflektors ausrichten.
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Die
Teilchen der mindestens einen Schicht können demnach als
Kügelchen ausgebildet sein, die dazu ausgebildet sind,
sich in Abhängigkeit des elektromagnetischen Parameters
relativ zu der Oberfläche der mindestens einen Schicht
zu drehen.
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Die
Anordnung kann weiterhin mindestens ein Modul aufweisen, das einen
Wert des elektromagnetischen Parameters einstellen und somit verändern
kann. Bei dem elektromagnetischen Parameter kann es sich um eine
vektorielle Größe handeln. Hierbei kann als elektromagnetischer
Parameter ein elektrisches Feld oder ein magnetisches Feld vorgesehen
sein, wobei ein derartiges Feld weitgehend senkrecht zu der Oberfläche
der mindestens einen Schicht und somit des Reflektors orientiert
ist, so dass eine gewünschte optische Eigenschaft der Schicht
eine geeignete Richtungswirkung aufweist. In einer Ausgestaltung
kann die mindestens eine Schicht als elektronisches Papier, das
die beschriebenen Teilchen üblicherweise umfasst, ausgebildet sein.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die mindestens
eine Schicht Flüssigkristalle und somit ebenfalls physikalisch
bewegliche Teilchen auf.
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Bei
beiden möglichen Ausgestaltungen der mindestens einen Schicht,
unabhängig davon, ob diese nun als elektronisches Papier
ausgebildet ist oder Flüssigkristalle aufweist, ist vorgesehen,
dass durch Einwirkung des elektromagnetischen Parameters physikalische
Eigenschaften der Schicht, die sich durch Bewegung der Teilchen
innerhalb der Schicht ergeben, ändern, wodurch wiederum
die optischen Eigenschaften der Schicht verändert werden. Diese
Teilchen innerhalb einer jeweiligen Schicht umfassen üblicherweise
mehrere Freiheitsgrade, die Bewegungen der Teilchen in verschiedene
Raumrichtungen sowie Drehungen der Teilchen um eigene Drehachsen
ermöglichen.
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Somit
unterscheidet sich die Erfindung von dem aus dem Stand der Technik
bekannten Einsatz von elektrochromen Elementen, bei denen chemische
Eigenschaften beeinflusst werden und sich optische Eigenschaften
durch angepasste chemische Eigenschaften einstellen. Bei derartigen
elektrochromen Elementen ist jedoch im Unterschied zu der Erfindung
nicht vorgesehen, dass bspw. durch Bewegen der Teilchen physikalische
Eigenschaften der Schicht verändert werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin einen Scheinwerfer, der mindestens
eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst.
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Dieser
Scheinwerfer ist bspw. als ein Außenscheinwerfer für
ein Fahrzeug ausgebildet. Optische Eigenschaften mindestens einer
Schicht des Scheinwerfers können durch Beeinflussung einer
physikalischen Eigenschaft mittels eines elektromagnetischen Parameters
verändert werden. Dadurch lassen sich weiterhin Reflexionseigenschaften
des Reflektors des Scheinwerfers beeinflus sen, so dass es je nach Steuerung
des elektromagnetischen Parameters möglich ist, dass der
Scheinwerfer im Straßenverkehr bspw. Fernlicht oder Abblendlicht
bereitstellt. Es ist jedoch auch denkbar, dass die beschriebene
Anordnung auch bei anderen Arten von Scheinwerfern, bspw. für
eine Innenraumbeleuchtung eines Fahrzeugs, zum Einsatz kommt. Der
Einsatz der Anordnung bietet sich üblicherweise dann an,
wenn für einen Scheinwerfer mit der beschriebenen Anordnung unterschiedliche
Lichtabstrahlungen bereitzustellen sind.
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Die
Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers
mit einem Reflektor, auf dem mindestens eine Schicht angeordnet ist.
Dabei werden physikalische Eigenschaften der mindestens einen Schicht
durch einen Wert eines elektromagnetischen Parameters beeinflusst.
Weiterhin wird eine optische Eigenschaft der mindestens einen Schicht
durch den Wert des elektromagnetischen Parameters eingestellt.
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Bei
der Umsetzung des Verfahrens bewegen sich innerhalb der Schicht
Teilchen, falls der elektromagnetische Parameter einen hierfür
geeigneten Wert aufweist. Demnach wird auf Grundlage eines Werts
des elektromagnetischen Parameters als physikalische Eigenschaft
der mindestens einen Schicht üblicherweise eine kinematische
Eigenschaft der Teilchen innerhalb der Schicht beeinflusst. Durch
diese kinematische Eigenschaft wird weiterhin die optische Eigenschaft
eingestellt.
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Mit
der Erfindung kann demnach u. a. eine adaptive Fahrlichtsteuerung
durch elektromagnetische Reflektorabdeckung des Scheinwerfers realisiert
werden. Hierzu wird in einer Variante der Erfindung eine elektromagnetisch
ansteuerbare Schicht oder Folie, die eine zumindest partielle Abdeckung des
Reflektors ermöglicht oder eine zumindest partiell reflektierende
Schicht erzeugt, auf dem Reflektor aufgebracht oder angeordnet.
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Üblicherweise
werden zur Steuerung von Reflexionseigenschaften des Scheinwerfers
aufwendige mechanische Steuerungselemente verwendet, die schnell
verschmutzen und altern können. Diese mechanischen Steuerungselemente
sind üblicherweise wartungsanfällig. Eine Reparatur
der Steuerungselemente ist aufgrund vieler mechanischer Komponenten üblicherweise
kostenintensiv. Derartige Steuerungselemente können durch
Vorsehen der erfindungsgemäßen Anordnung ersetzt
werden.
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Innerhalb
des Scheinwerfers ist somit nur eine Glühbirne oder ein
Glühfaden als Lichtquelle erforderlich. Eine Beeinflussung
der optischen Eigenschaften des Reflektors erfolgt durch die mindestens eine
darauf aufgebrachte Schicht. Da im Rahmen der Erfindung eine Steuerung
der reflektiven Eigenschaften des Scheinwerfers nunmehr elektromagnetisch und
nicht mehr mechanisch erfolgt, kann für den Fall eines
Einsatzes der Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs das
Fahrlicht schnell an die Streckenverhältnisse angepasst
werden, wobei je nach Erfordernis ein Fernlicht, ein Kurvenlicht
oder eine Abblendlicht bei Auftreten von Gegenverkehr bereitgestellt
wird.
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Weiterhin
ist bei einer weiteren Anwendung der Erfindung eine automatische
Höhenverstellung des Scheinwerfers je nach Beladung des
Kofferraums und/oder eine dynamische Höhenverstellung des
Scheinwerfers bei geländebedingten Lageveränderungen
des Kraftfahrzeugs möglich. Im letzten Fall kann die Höhe
einer Ausleuchtung eines von dem Scheinwerfer bereitgestellten Lichtkegels
konstant gehalten werden, was sich bei einer Fahrt auf unebenem
Gelände anbietet. Somit ist insgesamt eine schnelle horizontale
und/oder vertikale Nachführung eines Lichtkegels des Scheinwerfers
möglich.
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Das
mindestens eine Modul zur Bereitstellung und/oder Einstellung des
elektromagnetischen Parameters kann bspw. als eine transparente
Elektrode ausgebildet sein, die derart an der Schicht angeordnet
ist, dass ein Feld, über das der elektromagnetische Parameter
in Ausgestaltung bereitgestellt werden kann, senkrecht zu der Oberfläche
der Schicht und somit zu der Oberfläche des Reflektors orientiert
ist. Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung der mindestens
einen Schicht ist diese als sogenanntes elektronisches Papier ausgebildet.
In diesem Fall sind kleine Kügelchen und somit Teilchen zwischen
zwei transparenten Folien, die die mindestens eine Schicht begrenzen,
angebracht. Diese Kügelchen sind zur Hälfte weiß oder
reflektieren bzw. schwarz gefärbt.
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Durch
Anlegen einer Spannung drehen sich die Kügelchen entweder
mit der schwarzen oder der weißen Schicht in Blickrichtung.
Zur Umsetzung der Funktion in einem Scheinwerfer wird mindestens eine
Schicht oder Folie aus elektrischem Papier auf dem Reflektor des
Scheinwerfers angeordnet, wobei die Kügelchen so geführt
werden, dass eine Seite der Kügelchen gerichtet reflektiert
und die andere Seite bzw. Hälfte schwarz absorbierend ist.
Die Kügelchen drehen sich durch Anlegen der Spannung entweder mit
der schwarzen, nicht reflektierenden Seite bzw. der reflektierenden
Seite zu der Lichtquelle. Somit wird eine partiell reflektierende
Schicht bereitge stellt, mit der eine Steuerung eines Strahlenverlaufs
der Lichtquelle möglich ist. Es ist auch möglich,
die Kügelchen nur teilweise zu drehen, wodurch u. a. die Richtung
des reflektierten Lichts gesteuert werden kann.
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Im
Rahmen einer zweiten Variante ist die mindestens eine Schicht der
Anordnung als sogenanntes Foliendisplay, das Flüssigkeitskristalle
umfasst, ausgebildet. Eine derart ausgebildete Schicht ist ebenfalls
auf dem Reflektor angeordnet. Je nach eingestellter physikalischer
Eigenschaft der Schicht und somit der Flüssigkristalle
kann die Schicht für das Licht durchlässig bzw.
gesperrt geschaltet werden, so dass wiederum ein Strahlengang der
Lichtquelle gesteuert werden kann.
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Die
beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche
Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei
können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen
Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin
können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen
Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt
werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn
das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind,
ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen
Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt wird.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombina tionen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers, der eine
erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung aufweist, in einer ersten Betriebssituation.
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2 zeigt
den Scheinwerfer aus 1 in einer zweiten Betriebssituation.
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3 zeigt
in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer
Schicht, die als Komponente einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung ausgebildet
ist.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Die
Figuren werden zusammenhängend und übergreifend
beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers 2 weist
eine Lichtquelle 4 und einen parabolisch geformten Reflektor 6 auf.
Weiterhin umfasst der Scheinwerfer eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung, die hier eine
auf dem Reflektor 6 angeordnete Schicht 8 umfasst.
Bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform des Scheinwerfers 2 bzw.
der Anordnung weist die Schicht bewegliche Teilchen auf, die dazu
ausgebildet sind, sich unter Einfluss eines elektromagnetischen
Parameters, mit dem die Schicht beaufschlagt wird, innerhalb der
Schicht relativ zu einer Oberfläche der Schicht zu bewegen
und sich weiterhin unter einer Vorzugsrichtung relativ zu der Oberfläche
der Schicht 8 anzuordnen und folglich zu orientieren.
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Bei
der ersten Betriebssituation des Scheinwerfers 2, die in 1 dargestellt
ist, ist vorgesehen, dass Primärstrahlen 10, die
von der Lichtquelle 4 abgestrahlt werden, von dem Reflektor 8 des
Scheinwerfers 2 vollständig als Sekundärstrahlen 12 reflektiert
werden. In diesem Fall ist vorgesehen, dass die Schicht 8 für
die Primärstrahlen 10 vollständig transparent
ist, so dass die Sekundärstrahlen 12 auf einer verspiegelten
Oberfläche des Reflektors 6 reflektiert werden.
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Bei
der in 2 gezeigten zweiten Betriebssituation ist vorgesehen,
dass ein oberer Abschnitt der Schicht 8 durch einen elektromagnetischen
Parameter, hier durch ein elektrisches Feld, derart beaufschlagt
wird, dass dieser obere Abschnitt der Schicht 8 für
die Primärstrahlen 10 undurchlässig wird.
Demnach können in dem oberen Abschnitt des Scheinwerfers 2 die
von der Lichtquelle 4 ausgesandten Primärstrahlen 10 nicht
als Sekundärstrahlen reflektiert werden. Allerdings ist
in der zweiten Betriebssituation 2 weiterhin vorgesehen,
dass der untere Abschnitt der Schicht 8 für die
Primärstrahlen 10 transparent ist, so dass auch
diese auf die verspiegelte Oberfläche des Reflektors 6 auftreffen
und als Sekundärstrahlen 12 abgestrahlt werden.
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3 zeigt
in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung 20,
die eine Schicht 22 umfasst, die dazu ausgebildet ist,
zumindest abschnittsweise auf einem Reflektor eines hier nicht weiter
gezeigten Scheinwerfers angeordnet zu werden. Hierbei können
physikalische Eigenschaften dieser Schicht 22 durch einen
elektromagnetischen Parameter, hier durch ein elektrisches Feld 24,
das durch Pfeile dargestellt ist, beeinflusst werden. Dabei werden
optische Eigenschaften, insbesondere auf einer Oberfläche
der Schicht 22, durch einen Wert des elektromagnetischen
Parameters eingestellt. In der vorliegenden Ausführungsform
ist die Schicht 22 als ein elektronisches Papier ausgebildet.
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Innerhalb
der Schicht 22 sind als Teilchen kleine Kügelchen
mit unterschiedlich gefärbten Oberflächenabschnitten
angeordnet. Diese Kügelchen drehen sich in Abhängigkeit
eines Werts des elektrischen Felds 24 relativ zu der Oberfläche
der Schicht 22. In der vorliegenden Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das elektrische Feld 24 auf einer
rechten Seite der Schicht 22 durch transparente Elektroden 26 bereitgestellt
wird. Durch Anlegen des elektrischen Felds 24 werden die
Kügelchen innerhalb der Schicht 22 derart ausgerichtet,
dass ein weißer Oberflächenabschnitt der Kügelchen
nach oben in Richtung des Betrachters orientiert ist. In dem linken
Abschnitt der Schicht 22 ist im Unterschied hierzu vorgesehen,
dass bei Nichtvorhandensein des elektrischen Felds 24 schwarze
Oberflächenabschnitte der Kügelchen dem Betrachter
zugewandt sind.
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Falls
die hier beschriebene Anordnung mit der Schicht 22 und
den Elektroden 26 an einem Reflektor eines Scheinwerfers
angeordnet ist, kann durch Steuerung einer Ausrichtung der Kügelchen
innerhalb der Schicht 22 erreicht werden, dass Licht auf
dem Reflektor je nach Anforderung zumindest teilweise reflektiert
oder zumindest teilweise nicht reflektiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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