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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Diese
Offenbarung betrifft ein Fahrzeugscheinwerfersystem und insbesondere
ein Scheinwerfersystem, das eine Hochdruck-Gasentladungslampe verwendet,
in der drei verschiedene Beleuchtungsfunktionen oder -betriebsarten
in einer einzelnen Anordnung integriert sind. Ausgewählte
Aspekte dieser Offenbarung können in verwandten Scheinwerferanordnungen
Anwendung finden, und sie können gegebenenfalls auch außerhalb
der Scheinwerfertechnik angewendet werden.
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Gasentladungs-Fahrzeuglichtquellen
sind in der Technik bekannt und werden herkömmlich als Xenonlampen
bezeichnet. Diese Gasentladungs-Lichtquellen werden aufgrund der
nützlichen Vorteile einer höheren Lichtintensität,
höheren Leuchtdichte sowie eines geringeren Leistungsverbrauchs
infolge des äußerst hohen Wirkungsgrads der Entladungslampen
mit zunehmendem Durchsetzungsgrad in dem Fahrzeugbeleuchtungsmarkt
eingesetzt.
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Ein
Nachteil der Xenonlampen ist mit den hohen Kosten des Beleuchtungssystems
verbunden. Als Beleuchtungssystem enthält ein Beleuchtungssystem
gemäß dieser Offenbarung die Lampe, die Scheinwerfereinheit
(Reflektor, Linsen, etc.) und die Ansteuerelektronik der Lampe.
Die erhöhten Kosten, die mit Gasentladungs-Lichtquellen
verbunden sind, haben die Eindringung dieser Arten von Lampen in Fahrzeugklassen
im mittleren und niedrigen Preissegment beschränkt. Zum
Teil muss eine effektive Entladungsscheinwerferanordnung in der
Lage sein, mit einer einzelnen Einheit mehrere Aufgaben oder Funktionen
zu erfüllen oder in mehreren Betriebsarten bzw. -modi zu
arbeiten. Einige Lösungen sehen gesonderte Lichtquellen
für Abblendlicht- und Fernlichtanwendungen oder -funktionen
vor. In jüngster Zeit führen sog. Bi-Xenon-Scheinwerfereinheiten
Abblendlicht- und Fernlichtfunktionen aus, indem sie ein einzelnes
Xenon-Lampensystem anwenden und die Scheinwerfersystemarchitektur
mechanisch umschalten, so dass ein Wechsel von einem Fernlicht-Betriebsmodus
ohne Abschneidung zu einem Abblendlicht-Betriebsmodus mit Strahlabschneidung auftritt.
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US-Patentschrift Nr. 7 029 155 lehrt
einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der es ermöglicht, mit
einer einzelnen Struktur wenigstens zwei Funktionen, nämlich
eine Tagfahrlicht(TFL)-Funktion/einen TFL-Modus und eine Infrarotstrahlfunktion/einen
Infrarotstrahlmodus, zu erhalten. Insbesondere empfängt
ein Reflektor Licht von einer Hochdruck-Gasentladungslichtquelle
und lenkt das Licht in einem Strahl, wobei ein Filter wahlweise
in dem Lichtpfad oder Lichtstrahl positioniert wird. Der Filter
stellt eine ausreichend hohe Absorption und Streuung des Lichtbündels
sicher. Somit arbeitet die Scheinwerferanordnung in einem ersten
Modus ohne den Filter, und sie arbeitet dann in einem zweiten Modus,
wenn der Filter in dem Lichtpfad angeordnet ist. In einem dritten
Betriebsmodus ist in dem Lichtpfad ein Infrarotfilter wahlweise
angeordnet, so dass nur ein Infrarotstrahl geliefert wird.
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In
anderen Beispielen wird eine gesonderte Glühlichtquelle
verwendet, um einen Fernlichtbetrieb bereitzustellen, während
der Hochdruck-Entladungsbetrieb für den Abblendbetrieb
vorgesehen ist. Alternativ ist eine Glühlichtquelle als
eine Hilfslichtquelle vorgeschlagen und entweder innerhalb oder
außerhalb der Scheinwerfereinheit angeordnet worden, um den
TFL-Betriebsmodus auszuführen. Es ist verständlich,
dass die Verwendung einer gesonderten Glühlichtquelle,
unabhängig davon ob diese innerhalb der Scheinwerferanordnung
oder extern in Bezug auf diese eingebaut ist, noch weitere Kosten
zu dem Beleuchtungssystem hinzufügt. Die zusätzliche Lichtquelle
schränkt ferner die Geometrie und Konstruktion des Scheinwerfers
ein, erhöht Kosten für die Scheinwerferverdrahtung
und beschränkt den Konstruktionsfreiheitsgrad. Obwohl also
ein Bi-Xenon-Entladungsscheinwerfersystem einen Teil einer Lösung
eines einzelnen Scheinwerfersystems zwischen einem Fernlicht- und
einem Abblendlicht-Betriebsmodus darstellen kann, sind Entladungslampen,
insbesondere Hochdruck-Gasentladungslampen, wie beispielsweise Xenon-Kraftfahrzeuglampen,
schwer zu dimmen. Ein Dimmen auf Leistungsniveaus unterhalb von
sechzig bis siebzig Prozent (60–70%) kann den Bogen bei
Leistungsniveaus, die deutlich unterhalb des Auslegungswertes liegen,
gegebenenfalls auslöschen. Ferner verschärft ein
Dimmen auf einen TFL-Betriebsmodus, in dem viel weniger Licht erforderlich
ist, weiter das Konstruktionsproblem der Erzeugung einer geringen
Lichtstärke in dem Scheinwerfer, die für den TFL-Betriebsmodus noch
ausreicht, um bei dem erforderlichen Sicherheitsniveau durch einen
entgegenkommenden Autofahrer wahrnehmbar zu sein, bei gleichzeitiger
Verwendung desselben Scheinwerfersystems, um sowohl Abblendlicht-
als auch Fernlicht-Betriebsmodi zu erreichen.
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Somit
existiert ein Bedarf nach einem dimmbaren Dreimodus-Scheinwerfersystem,
der diesen Bedarf und andere auf eine effiziente, effektive und kostengünstige
Weise deckt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
dimmbare Dreimodus-Scheinwerferanordnung verwendet eine dimmbare
Entladungslichtquelle, die durch eine einstellbare Vorschaltgerät/Zündvorrichtungs-Einheit
angesteuert ist. Eine Lichtprojektionseinheit enthält eine
erste optische Komponente, um die Lichtverteilung für die
Abblendlichtanwendung zu modifizieren, und eine zweite optische
Komponente, die gemeinsam mit Dimmen die Lichtverteilung für
die Tagesfahrlichtanwendung (TFL-Anwendung) modifiziert.
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Das
Scheinwerferlichtsystem enthält eine Entladungslichtquelle,
einen Reflektor, der Licht von der Lichtquelle nach außen
als ein Lichtstrahlbündel lenkt, einen relativ zu dem Reflektor
bewegbaren Verschluss, um zwischen einem Abblend- und einem Fernlichtmodus
umzuschalten, sowie eine zwischen einer ersten und einer zweiten
Position bewegbare Einrichtung zur Veränderung einer Divergenz
des Lichtstrahls zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und einem
Tagesfahrlicht-Modus (TFL-Modus).
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Das
Scheinwerfersystem weist ferner eine Einrichtung zum wahlweisen
Dimmen der Entladungslichtquelle beim Einsatz in dem TFL-Modus auf.
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Das
System enthält einen Verschluss, der wahlweise wenigstens
einen Teil des Lichtstrahls in dem Abblendlichtmodus sperrt.
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Das
Scheinwerfersystem weist einen Verschluss auf, der zwischen dem
Abblend- und dem Fernlichtmodus wahlweise drehbar montiert ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform gleitet der Verschluss
wahlweise, um den Abblend- und Fernlichtmodus zu erzielen.
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Die
Einrichtung zur Veränderung der Lichtstrahldivergenz enthält
vorzugsweise eine Linse oder einen Aktuator zur Bewegung der Lichtquelle
des Reflektorspiegels im Wesentlichen in der axialen Richtung. Die
Linse kann zur wahlweisen Verdrehung zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus
und dem TFL-Modus montiert sein, oder sie lässt sich wahlweise
zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und dem TFL-Modus verschieben.
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In
einer weiteren Ausführungsform weist die Linse eine in
einer Radialrichtung variierende Lichtdurchlässigkeit auf.
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Die
Linse kann eine Beschichtung enthalten, die hinsichtlich ihrer Dicke
in einer Radialrichtung variiert.
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Das
Verfahren zur Erzielung von Abblendlicht-, Fernlicht- und TFL-Funktionen
mit einer einzelnen Scheinwerferanordnung, die eine Gasentladungslichtquelle
aufweist, enthält ein wahlweises Sperren eines Teils des
Lichtstrahlbündels, um zwischen der Fernlicht- und der
Abblendlichtfunktion umzuschalten. Ein gezieltes Verändern
der Divergenz des Lichtstrahls zwischen dem Fern-/Abblendlichtmodus
und dem TFL-Modus wird ebenfalls erzielt.
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Ein
wahlweises Dimmen der Entladungslichtquelle trägt ebenfalls
zu dem TFL-Betriebsmodus bei.
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Ein
Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung
eines einzigen Scheinwerfersystems, das in drei gesonderten Betriebsmodi bzw.
-arten, nämlich einem Fernlicht-, einem Abblendlicht- und
einem Tagesfahrlicht(TFL)-Modus, effektiv arbeitet.
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Ein
weiterer Vorteil liegt in der Einfachheit, mit der das System zwischen
diesen Funktionen umschaltet.
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Ein
weiterer Vorteil führt zu verringerten Herstellungskosten.
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Ein
noch weiterer Vorteil beruht in dem verringerten Raumbedarf für
den Scheinwerfer.
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Ein
noch weiterer Vorteil besteht darin, dass, weil eine Entladungslichtquelle
in der Lage sein muss, beim Start einem starken Temperaturwechsel zu
widerstehen, eine längere Lebensdauer der Lichtquelle erreicht
wird. Das heißt, dass die Entladungslichtquelle in allen
drei Modi eingesetzt wird, und wenn sie für einen TFL-Modus
eingeschaltet und anschließend zu einem Hochleistungs-Betriebsmodus umgeschaltet
wird, kann der letztere Betriebsmodus in effektiver Weise viel schneller
und bei geringerem Temperaturwechsel erreicht werden.
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Noch
weitere Vorteile und Nutzen dieser Offenbarung erschließen
sich beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Perspektivansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform
des Scheinwerfersystems.
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2 zeigt
eine der 1 ähnliche Ansicht, wobei
jedoch Linsenteile verwendet werden, die gegensinnig gedreht werden.
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3 zeigt
eine Perspektivansicht einer noch weiteren Ausführungsform,
bei der ein Verschluss gedreht wird und Linsen wahlweise in Stellung
eingeschoben werden.
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4 zeigt
eine Draufsicht auf eine vierte bevorzugte Ausführungsform
mit einem wahlweise drehbaren Verschluss und einer axial bewegbaren Linse.
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5 zeigt
eine graphische Darstellung der Lampenleistung relativ zu Lampenströmen
in Lumens in Zusammenhang mit einer Hochdruck-Gasentladungslampe.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine Scheinwerferanordnung
100, die ein Gehäuse
102 enthält,
das eine Lichtquelle, vorzugsweise eine Hochdruck-Bogenentladungslichtquelle
104 umschließt.
Die Bogenentladungslichtquelle kann eine beliebige herkömmliche
Bogenentladungslampe sein, die für eine Fahrzeugbeleuchtungsanwendung
geeignet ist, oder sie kann eine HID-Lichtquelle der Bauart sein,
wie sie in dem Bi-Xenon-Scheinwerfersystem offenbart ist, das in den
erteilten Patenten
EP
1 177 939 B1 ,
US 5 769 525 und
EP 0 816 749 B1 beschrieben
ist, deren Einzelheiten hiermit unter ausdrücklicher Bezugnahme mit
aufgenommen sind. Eine lichtdurchlässige Umhüllung,
wie beispielsweise eine Quarzhülle, umschließt
eine Füllung, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung
zwischen den im Abstand gegenüberliegenden Elektroden wahlweise
unter Spannung gesetzt wird, um einen Bogen zu erzeugen. Wie in
1 veranschaulicht,
sind die Elektroden in der bevorzugten Ausführungsform
im Wesentlichen entlang einer Linie längs einer Längsachse
ausgerichtet, die mit derjenigen des Gehäuse und insbesondere
der Reflektorfläche
106 zusammenfällt.
Jedoch könnte diese Anordnung der Elektroden oder der Bogenrichtung
in einigen speziellen Lampenkonstruktionen anders sein. Die Reflektorfläche
ist allgemein eine Rotationsfläche, z. B. ein Paraboloid,
Ellipsoid oder eine sonstige sphäroidische Fläche,
die deformiert sein kann, um nicht rotationssymmetrisch zu werden, aber
nicht muss oder die abgeschnitten sein kann, wie durch die Ebene
108 veranschaulicht,
aber nicht muss. Der Reflektor empfängt Licht, das von
der Lichtquelle
104 ausgeht, und lenkt das empfangene Licht
nach außen in einer gewünschten Richtung, um ein
Lichtstrahlbündel zu erzeugen. Beispielsweise ist es wichtig,
dass das Licht kein Blendlicht enthält, das zu entgegenkommenden
Fahrern hin gerichtet ist, und das spezielle Strahlmuster ist gewöhnlich
auch durch existierende Vorschriften bestimmt.
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Wie
zu verstehen ist, liefert die Lichtquelle bei den momentanen Hochdruck-Gasentladungslichtquellen
für eine Fahrzeugbeleuchtung zwischen 2700 und 3600 Lumens
für einen Abblendlicht- und einen Fernlichtbetrieb. Die
Ausgabe der Lichtquelle selbst wird zwischen diesen beiden Betriebsmodi nicht
verändert. Vielmehr sorgt ein Licht undurchlässiger
Verschluss, der hier als eine Verschlussklappe 120 vorgesehen
ist, für eine Steuerung der Lichtabgabe von dem System.
Der Verschluss ist an dem Gehäuse derart montiert, dass
er sich wahlweise rings um eine Achse 122 drehen lässt,
und wenn er in der durch den Bezugspfeil 124 angezeigten
Richtung vollständig nach oben gedreht ist, deckt er ungefähr
die untere Hälfe der Öffnung 126 in dem
Gehäuse ab. Wenn der Verschluss so in Stellung positioniert
ist, wird in etwa die Hälfte des Lichts von der Entladungslichtquelle
effektiv daran gehindert, aus dem Gehäuse auszutreten.
Somit arbeitet die Scheinwerferanordnung effektiv in dem Abblendlichtmodus,
wenn der Verschluss sich in einer aufrechten oder betätigten
bzw. aktivierten Stellung befindet. Wenn der Fahrzeugführer
einen Fernlichtbetrieb benötigt, wird dieser Modus erreicht,
indem der Verschluss 120 in eine deaktivierte bzw. nicht
betätigte oder unwirksame Stellung überführt
wird, in der die gesamte Öffnung 126 verwendet
wird, um zu dem Lichtstrahl beizutragen. Bei dem derzeitigen Modell eines
Bi-Xenon-Reflektors dient ein einzelner Metallverschluss als ein
optischer Umschalter zwischen dem Fernlichtmodus und dem Abblendlichtmodus. Beim
Umschalten bewegt sich diese Metallverschlussplatte nach oben und
nach unten, wodurch sie in dem Abblendlichtmodus annähernd
die Hälfte des Strahls sperrt und in dem Fernlichtmodus
dem ganzen Strahl ermöglicht, durch die Frontlinse 130 hindurch
zu treten. Es ist ferner zu verstehen, dass der Fern-/Abblendlichtverschluss 120 ein
Verschluss sein könnte, der durch einen Aktuator ins Inne re
des Strahls gedrückt oder zur Außenseite des Strahls
gezogen wird, d. h. mit einer Verschiebebewegung bewegt wird.
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Um
zu dem TFL-Modus umzuschalten, muss auch die Strahldivergenz oder
Strahlintensitätsverteilung verändert werden.
Um dies zu erreichen, wird ein Fachmann verstehen, dass die Lichtquelle
relativ zu dem Reflektor bewegt werden könnte. Dies ist eine
Möglichkeit, um die Lichtquelle in Bezug auf den Reflektor
zu „defokussieren” und dadurch den Strahlausgangswinkel
von der Entladungslampe zu modifizieren. Eine Bewegung der Lichtquelle
in einer Axialrichtung, um das Strahlbündel zu modifizieren
und dieses divergenter zu gestalten, stellt für einen Ingenieur
und Hersteller eine mehr herausfordernde Konstruktionsart dar. Andererseits,
und wie in 1 veranschaulicht, kann eine
Linse wahlweise in dem Lichtstrahlpfad angeordnet werden. Hier sind
ein erster und ein zweiter Linsenteil 140, 142 an
dem Gehäuse drehbar montiert. Diese Linsenteile sind in 1 in
einer offenen Konfiguration veranschaulicht, obwohl die Bezugszeichen 144 die
gewünschte Richtungsbewegung veranschaulichen, bei der
die Linsenteile um die jeweiligen Achsen 146 schwenken und
bei der die Verschlüsse anschließend in eine ausgerichtete,
bedeckende Anordnung relativ zu der Öffnung 126 in
dem Gehäuse gebracht werden. Zwischen dem ersten und dem
zweiten Linsenteil ist eine Trennungslinie 148 vorhanden,
wenn diese betätigt sind, so dass sie sich in einer die Öffnung 126 bedeckenden
und quer zu dem Lichtstrahlausgang von dem Scheinwerfer ausgerichteten
Stellung befinden. Wie hier veranschaulicht, sind die Linsenteile
durch zwei zusammenpassende Hälften gebildet, die in Stellung
gedreht werden. Alternativ könnten die Linsen auch durch
eine einzelne oder einstückige Linse gebildet sein, oder
es kann eine größere Anzahl von Linsenteilen als
zwei verwendet werden, um den Strahl zu defokussieren und seine
Divergenz zu erhöhen. Die Linse soll aus einem lichtdurchlässigen Material
ausgebildet sein, um keine wesentlichen Verluste an Strahlenergie
zu ergeben, sondern vielmehr nur die Strahldivergenz für
den Einsatz des Scheinwerfers in dem TFL-Modus zu verändern.
Es kann beispielsweise erwünscht sein, die Linsenfläche
mit einem Material zu beschichten, dessen Dicke in der Radialrichtung
variiert und das sich in der Radialrichtung ändert. Beispielsweise
würde eine erhöhte Dicke der Beschichtung an den
Rändern die Lichtdurchlässigkeit der Linse benachbart
zu ihrem Rand herabsenken. In der Optik wird dies als Apodisation
bezeichnet und effektiv eingesetzt, um die Lichtbeugung von dem
Rand der Linse zu reduzieren. In jedem Fall könnte die
transparente Beschichtung an der Linse verwendet werden, um die
Intensitätsverteilung des Lichtstrahls zu modifizieren
und folglich die gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich der TFL-Strahldivergenz
sowie Intensitätsanforderungen zu erfüllen.
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Wie
oben erwähnt, kann eine Strahldivergenz auch verändert
werden, indem die große Frontlinse 130 in einer
Axialrichtung bewegt wird, um den Strahl zu defokussieren. Dies
hat denselben Effekt, als wenn die Lichtquelle aus dem Brennpunkt
heraus bewegt würde oder der Spiegel relativ zu der Lichtquelle
axial bewegt würde, erneut um zu erzielen, dass die Lichtquelle
sich absichtlich außerhalb des Fokus befindet. Wenn eine
zusätzliche Linse eingesetzt wird, wobei die Linse gewöhnlich
eine divergente, konkave Linse ist, oder wenn eine Halblinse in
den Lichtstrahl eingebracht wird, kann die Ausführungsform
gemäß 1 oder können alternative
Ausführungsformen gemäß den 2 bis 4 verwendet werden.
Noch weiter kann eine Defokussierung erreicht werden, indem drei
gesonderte Linsenelemente eingesetzt werden, von denen wenigstens
eines sich relativ zu den anderen beiden Linsen bewegt, wie dies
in einem herkömmlichen Zoomobjektivsystem angewandt wird.
Beispielsweise könnte eine der Linsen die Frontlinse 130 des
Reflektors sein. Eine Defokussierung wird dann erreicht, indem entweder die
zentrale Linse relativ zu den anderen beiden Linsen bewegt wird
oder die erste und die dritte Linse relativ zu der ortsfesten zweiten
Linse in dem System bewegt werden und die effektive Brennweite des Zoomobjektivsystems
verändert wird.
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In
der Darstellung nach 2 ist der Verschluss 158 in
schematisierter Weise veranschaulicht, und der Schwerpunkt liegt
auf der alternativen Konfiguration der Halblinsen. Halblinsen 160, 162 drehen
sich wahlweise in der durch Pfeile 164 veranschaulichten
Richtung rings um die jeweiligen Achsen 166. Hier sind
die Achsen 166 in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung
oder unter neunzig Grad (90°) relativ zu den Achsen 146 der
Ausführungsform nach 1 angeordnet.
In im Wesentlichen jeder weiteren Hinsicht sind die Struktur und Funktionsweise
gemäß 2 denjenigen der Ausführungsform
nach 1 identisch. Wenn die Linsenteile vollständig
in den Pfad des Lichtstrahls hinein gedreht sind, ist zwischen den
Linsenteilen eine Trennungslinie 168 gebildet. Es ist auch
vorgesehen, dass der zweite oder untere Linsenteil 162 ein
Verschluss ist, der die Lichtausgabe aus dem unteren halbkreisförmigen
Abschnitt der Öffnung 126 effektiv sperrt. Da
Licht dann nur durch die obere Hälfte der Öffnung
austreten wird, muss nur der erste oder obere Linsenteil 160 wahlweise
in den Lichtstrahl eingebracht werden, um die Divergenz des Lichts
für einen Betrieb in dem TFL-Modus zu verstellen.
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3 zeigt
eine noch weitere Ausführungsform, bei der ein erster und
ein zweiter Linsenteil 180, 182 dazu vorgesehen
sind, wahlweise in den Pfad des Lichtstrahls hinein verschoben zu
werden. In diesem speziellen Fall kennzeichnen die Richtungspfeile 184 die
Betätigungsbewegung des ersten und des zweiten Linsenteils 180, 182 in
eine entlang der Trennlinie 186 aneinander stoßende
Anordnung hinein. Ferner wird ein Verschluss 188 wahlweise
gedreht, wie dies durch den Richtungs pfeil 190 ausgewiesen
ist, um erneut den unteren halbkreisförmigen Abschnitt
der Öffnung für einen Abblendlichtbetrieb erneut
zu versperren. Wie zu erkennen ist, wird der Verschluss 188 in
dem Fernlichtmodus aus dem Lichtstrahl heraus bewegt, so dass er
den Ausgangslichtstrahl nicht beeinflusst. Erneut wird der Verschluss 188 in
dem TFL-Modus aufwärts gedreht, um einen wesentlichen Teil
des durch die Öffnung 126 ausgegebenen Lichts
zu blockieren, und die Linsen 180, 182 werden
angeordnet, um die Divergenz des Lichtstrahls zu verändern.
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Die
Ausführungsform nach 4 ermöglicht eine
geänderte Divergenz in dem TFL-Modus durch Bewegung einer
einzelnen Linse 200 in einer Axialrichtung. Somit liefert
die Linse in einer ersten oder äußerst linken
Stellung 202, wie in 4 veranschaulicht,
die gewünschte Divergenz für den Fernlichtmodus.
Für einen Abblendlichtmodus wird ein Verschluss 204 in
der durch den Richtungspfeil 206 angezeigten Richtung nach
oben in den Pfad des unteren halbkreisförmigen Abschnitts
der Öffnung 126 des Scheinwerfergehäuses
hinein gedreht. In der aktivierten bzw. betätigten Verschlussposition
arbeitet der Scheinwerfer dann in dem Abblendlichtmodus. Für
den dritten Modus oder TFL-Modus wird die Linse 200 in
die zweite oder rechte Stellung 208 überführt.
Außerdem kann der Verschluss 204 auch nach oben
bewegt werden, um die Menge des Lichts, das die Scheinwerferanordnung
verlässt, zu reduzieren.
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Alternativ
kann 4 auch ein Zoomobjektivsystem repräsentieren,
auf das oben hingewiesen worden ist. D. h., das Bezugszeichen 202 kann
sich auf die erste Linse beziehen, während sich das Bezugszeichen 208 auf
einen bewegbaren Objektivteil beziehen könnte und die äußere
Linse 210 als die dritte Linse der Anordnung dienen könnte.
Dies bedeutet, dass die erste und die dritte Linse 202, 210 in ihrer
Position ortsfest bleiben würden, während die dazwischen
befindliche Linse 208 den Fokus oder die Divergenz des
Ausgangslichtstrahls verändern würde.
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Die
für einen Fernlicht-, Abblendlicht- und TFL-Modus erforderliche
Lichtintensität kann in verschiedenen physikalischen Einheiten
ausgedrückt werden. Beispielsweise veranschaulicht die
Kurve gemäß 5 die Lampenleistung
im Vergleich zu den Lampenlumens (Lampenlichtströmen),
wobei eine HID-Fahrzeuglampe hinunter bis auf Lichtstromniveaus
gedimmt wird, die den momentan eingesetzten Glühlampen
für TFL-Anwendungen entsprechen. Das gedimmte Helligkeitsniveau
von 300 bis 400 Lumens ist für einen TFL-Betriebsmodus
effektiv. Ein Lichtstromniveau in einem Bereich zwischen 2700 und
3600 Lumens wird sowohl für die Fernlicht- als auch für
die Abblendlichtanwendung verwendet. Es ist jedoch zu beachten,
dass das erforderliche Lichtstromniveau von der Reflektorkonstruktion
abhängig ist. Dies bedeutet, dass die Reflektoreffizienz
und -geometrie beide zu der Reflektorkonstruktion beitragen und
das erforderliche Lichtstromniveau einer speziellen Scheinwerferanordnung
verändern können. Alternativ werden Helligkeitsniveaus
in dem Fernlicht- und dem Abblendlichtmodus in Einheiten von Lux
angegeben, das eine Illuminanzeinheit ist, die die Beleuchtungsstärke
(in Watt pro Quadratmeter (W/m2)) eines
Referenzschirms beschreibt. Für das Fernlicht stellt das
Zentrum des Lichtstrahls den hellsten Teil dar, und es muss die
durch die derzeitigen Standards vorgeschriebene Spezifikation von 100
Lux erfüllen. In dem Abblendlichtmodus ist die Illuminanzverteilung
komplexer, und es werden verschiedene Punkte an dem Referenzschirm
definiert. Einige von diesen haben einen minimalen Lux-Wert, d.
h. wo der Fahrer die Straße sehen will, während andere
mit einem maximalen Lux-Wert versehen sind, z. B. in der Richtung
des entgegenkommenden Verkehrs. In dem TFL-Modus stellt die Lichtstrahlstärke
das relevante physikalische Maß dar, das in Candella als
Einheiten angegeben wird. Dies bedeutet, dass das Ziel des TFL-Modus
nicht darin liegt, die Straßenoberfläche vor dem
Fahrzeug zu beleuchten, sondern eher das Fahrzeug unter Verwendung
des TFL-Scheinwerferbetriebsmodus für andere Fahrzeuge
in dem Verkehrsstrom wahrnehmbar oder detektierbar zu machen.
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Zusammengefasst
ist eine Entladungslampe hoher Intensität auf der Basis
eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfersystems geschaffen, die drei unterschiedliche
Beleuchtungsfunktionen enthält, die in einer einzelnen
Scheinwerfereinheit integriert sind. Die Fahrerelektronik der dimmbaren
Entladungslampe kann auch verwendet werden, um die Ausgangsleistung
der Lampe in dem TFL-Modus zu reduzieren. Die drei Funktionen sind
Abblendlicht, Fernlicht und Tagesfahrlicht, die alle dieselbe Scheinwerferanordnung
mit einer Reihe von Schließern bzw. Verschlüssen
und einer Linse oder Linsen verwenden, um die gewünschte
Lichtausgabe, -divergenz und -intensität zu erzielen. Es
ist leicht, durch Veränderung der Position der Linsen oder
Verschlüsse, d. h. durch Verschiebung oder Verdrehung zwischen
einer aktivierten und einer deaktivierten Stellung, zwischen diesen
Modi umzuschalten. Dies modifiziert die Lichtverteilung in effektiver
Weise und erreicht dadurch einen standardgemäßen
Fern-/Abblendlichtbetrieb oder die hinzugefügte TFL-Lichtverteilung
in einem dritten Betriebsmodus.
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Zusätzlich
kann die Lichtausgabe in einem weiten Bereich der Lichtquelle durch
Anpassung der elektrischen Ausgangsleistung des Vorschaltgerätes gedimmt
werden, um die Verteilung und Intensität des Fern-/Abblendlichtstrahls
oder TFL-Lichtes zu erzielen. Diese Lösung beseitigt die
Verwendung einer gesonderten Glüh- oder Halogenglühlichtquelle, wie
sie häufig als eine Hilfslichtquelle zur Verwendung entweder
innerhalb oder außerhalb der Scheinwerfereinheit für
den TFL-Betriebsmodus vorgeschlagen werden. Somit zeichnet sich
die Lichtpro jektionseinheit durch zwei optische Komponenten aus.
Die erste optische Komponente modifiziert die Lichtverteilung für
eine Abblendlichtanwendung, während die zweite optische
Komponente die Lichtverteilung für eine TFL-Anwendung modifiziert,
und dies gemeinsam mit Dimmen. Der TFL-Lichtverteilungsmodus kann
erreicht werden, indem weitere Linsen eingesetzt werden, die in
verschiedenen Modi bewegt und verwendet werden. Die Linsen können wahlweise
sich in den Projektionslichtpfad drehen lassen, oder die Linsen
können wahlweise in den Projektionslichtpfad verschoben
werden. Alternativ wird die Linse in einer Axialrichtung des Projektionslichtpfades
bewegt. Unter Verwendung eines Linearaktuators kann die Lichtquelle
ebenfalls aus der Stellung des Fern- und Abblendlicht-Betriebsmodus heraus
wegbewegt werden, um eine geänderte Lichtverteilung zu
erzeugen.
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Da
die Lichtquelle für alle drei Modi stets eingeschaltet
ist, ist die Lichtquelle vorgeheizt, und sie kann einfach in einen
Betriebsmodus hoher Leistung mit geringerem Wärmeschock
umschalten. Wenn die Linse in den Projektionslichtpfad hineinbewegt
wird, können einfache Aktuatoren die Linse in Stellung
axial verschieben oder die Linse oder Linsenteile in Stellung verdrehen.
In gleicher Weise kann ein elektromagnetischer Aktuator oder Piezo-Umsetzer
verwendet werden, um diese Funktion zu bewerkstelligen.
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Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben. Es ist offensichtlich, dass sich anderen beim Lesen
und Verstehen der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen
und Veränderungen erschließen. Es besteht die
Absicht, dass die Erfindung derart ausgelegt werden soll, dass sie
all derartige Modifikationen und Veränderungen mit umfasst.
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Es
ist ein Hochdruck-Gasentladungslampen-Kraftfahrzeugscheinwerfersystem 100 für
drei unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen vorgesehen. Das Scheinwerfersystem
ist durch eine einzige Einheit gebildet, die eine Abblendlicht-,
Fernlicht- und Tagesfahrlicht(TFL)-Funktion vorsieht. Es werden zwei
optische Komponenten verwendet, um einfach und effektiv zwischen
den verschiedenen Betriebsmodi umzuschalten. Die erste optische
Komponente ist ein Verschluss 158, der gezielt einen Teil
des Ausgangslichtstrahls blockiert. Zweitens kann entweder eine
einzelne Linse 200 oder können Linsenteile 180, 182 entweder
innerhalb des Lichtstrahlpfads oder in den Lichtstrahlpfad hinein
bewegt werden, um die Divergenz zu verändern.
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- 100
- Scheinwerferanordnung
- 102
- Gehäuse
- 104
- Bogenentladungslichtquelle
- 106
- Reflektorfläche
- 108
- Ebene
- 120
- Schließer,
Verschluss
- 122
- Achse
- 124
- Bezugspfeil
(Aufwärtsrichtung)
- 126
- Öffnung
- 130
- Frontlinse
- 140
- Erster
Linsenteil
- 142
- Zweiter
Linsenteil
- 144
- Richtungsbewegung
- 146
- Achsen
- 148
- Trennungslinie
- 158
- Verschluss
- 160
- Halblinse
- 162
- Halblinse
- 164
- Richtungspfeile
- 166
- Achsen
- 168
- Trennungslinie
- 180
- Erster
Linsenteil
- 182
- Zweiter
Linsenteil
- 184
- Richtungspfeil
- 186
- Trennlinie
- 188
- Verschluss
- 190
- Richtungspfeil
- 200
- Linse
- 202
- Erste
(äußerst linke) Position
- 204
- Verschluss
- 206
- Richtungspfeil
- 208
- Zweite
(rechte) Position
- 210
- Äußere
Linse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 7029155 [0004]
- - EP 1177939 B1 [0029]
- - US 5769525 [0029]
- - EP 0816749 B1 [0029]