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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe für
einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs. Die Gasentladungslampe
umfasst einen Lampensockel zur Befestigung der Lampe an einem Reflektor
des Scheinwerfers und einen Brenner mit einem sich entlang einer
Längsachse der Lampe erstreckenden Glaskolben, in dem bei
eingeschalteter Lampe ein Lichtbogen ausgebildet wird.
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Die
Erfindung betrifft außerdem einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs
umfassend eine Gasentladungslampe zum Aussenden von Licht und einen
Reflektor zum Bündeln des ausgesandten Lichts.
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Derartige
Gasentladungslampen und Scheinwerfer sind seit vielen Jahren in
unterschiedlichen Ausführungsformen und von unterschiedlichen Herstellern
bekannt. Alle derzeit am Markt verfügbaren Gasentladungslampen
erfüllen die in den ECE-Regelungen 98 und 99 angegebenen
technischen Anforderungen. In der ECE-Regelung 98 werden
die Vorschriften für Scheinwerfer mit Gasentladungslampen
zusammengefasst, und in der ECE-Regelung 99 sind
die Vorschriften für die Lampen der Scheinwerfer aus Regelung
98 angegeben. Die ECE-Regelung 99 umfasst
unter anderem auch genau vorgegebene Abmessungen der Lampen sowie
eine Vielzahl anderer den Brenner betreffende Parameter der Lampen.
Der vorgegebene Abstand zwischen einer Auflagefläche an
einer zum Glaskolben gewandten Vorderseite des Lampensockels (der sog.
Bezugsebene) und der Mitte des Lichtbogens in Richtung der Längsachse
der Lampe betrachtet beträgt genau 27,1 Millimeter. Die
beiden Regelungen 98 und 99 erwähnen
zwar unterschiedliche Typen von Gasentladungslampen, allerdings
unterscheiden sich die als „R”-Type und „S”-Type
bezeichneten Lampen lediglich durch einen auf die Außenseite
des Glaskolbens aufgedruckten Schatter (Blende). Die angegebenen
Abmessungen gelten für alle Typen von derzeit in Kraftfahrzeugscheinwerfern
eingesetzten Gasentladungslampen.
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Für
die nachfolgenden Ausführungen wird der Scheitelpunkt des
Reflektors definiert: An der Stelle des Scheitelpunkts des Reflektors
befindet sich bei den heute üblichen Lichtmodulen, bei
denen die Lampe von hinten parallel zur optischen Achse in den Reflektor
eingesetzt wird, eine Öffnung zur Aufnahme des Glaskolbens
der Lampe. Der Scheitelpunkt des Reflektors existiert also nicht
real. Als Scheitelpunkt wird deshalb der imaginäre oder
virtuelle Scheitelpunkt der dem Reflektor zugrundeliegenden Basisfläche
bezeichnet. Selbst bei sogenannten Freiformreflektoren liegt der
Form des Reflektors eine Basisfläche zugrunde, von der
dann zur Erzielung der Freiform an bestimmten Punkten mehr oder weniger
abgewichen wird, um eine gewünschte Lichtverteilung zu
erzielen. Die Basisfläche kann man auch durch Interpolation
der Reflektorfläche erhalten.
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Seit
dem Entstehen der ECE-Regelung 99 hat sich die
Beleuchtungstechnik stark weiterentwickelt. Heutige Scheinwerfer
sind technisch derart weiter entwickelt, dass der Reflektor mit
sehr kleiner und kompakter Brennweite ausgestattet werden kann,
das heißt der Abstand zwischen dem virtuellen Reflektorscheitel
und der Position des Lichtbogens im Brennpunkt ist klein, jedenfalls
deutlich kleiner als die in der ECE-Regelung 99 angegebenen
27,1 mm. Dies gilt für Reflexionssysteme (Scheinwerfer
mit Reflexionsmodul) und für Projektionssysteme (Scheinwerfer
mit Projektionsmodul) gleichermaßen, wobei der Trend zu
Reflektoren mit kleineren Brennweiten bei Projektionssystem besonders
stark ausgeprägt ist.
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Um
in Scheinwerfern mit Reflektoren mit kleinen Brennweiten die Gasentladungslampen
mit dem Abstand von 27,1 mm zwischen der Bezugsebene und der Mitte
des Lichtbogens verwenden zu können, muss die am Lampensockel
ausgebildeten Auflagefläche weit hinter den Scheitelpunkt
des Reflektors verschoben werden. Die Gasentladungslampe ragt also
viel weiter nach hinten über die Reflektorrückwand
hinaus als es aufgrund der optischen Anordnung eigentlich erforderlich
wäre. Das bedeutet, dass trotz aller Bemühungen,
die Größe von Lichtmodulen zu verringern, bspw.
durch Effizienzsteigerungen im Bereich des Reflektors und anderer
optisch wirksamer Komponenten des Lichtmoduls, und der daraus resultierenden
Möglichkeit, die Brennweite des Reflektors zu verringern,
die Größe der Lichtmodule tatsächlich
kaum kleiner wird, da bei einem Reflektor mit kleinerer Brennweite
die Gasentladungslampe weiter über die Reflektorrückwand
nach hinten hinausragt als bei einem herkömmlichen Reflektor
mit größerer Brennweite. Da die Lampe in der Regel beim
Wechsel parallel zur optischen Achse nach hinten aus dem Reflektor
gezogen wird, wird bedingt durch die lange Bauweise der Lampe auch
ein größerer Handlingbereich hinter dem Lichtmodul
benötigt.
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Ebenso
besteht für Lichtmodule, bei denen die Lampe nicht von
hinten, sondern seitlich in den Reflektor eingesetzt wird, das Bedürfnis
nach Gasentladungslampen mit einem Abstand zwischen der Auflagefläche
und der Mitte des Lichtbogens, der größer als
27,1 mm ist. Solche Lampen sind derzeit am Markt nicht verfügbar.
Aus diesem Grund müssen derzeit Lichtmodule mit seitlich
eingesetzten Lampen an die vorhandenen Lampen mit einem Abstand
von 27,1 mm angepasst werden, was zu Nachteilen hinsichtlich Abmessungen,
Effizienz und Wirkungsgrad des Lichtmoduls führen kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrund, eine Gasentladungslampe
der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden,
dass mit möglichst geringen Zusatzkosten mehr Flexibilität
bei dem Entwurf und der Herstellung von Lichtmodulen und Scheinwerfern
besteht. Insbesondere ist eine deutliche Verringerung der Größe
eines Scheinwerfers wünschenswert.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der Gasentladungslampe
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass sich der Aufbau der Lampe
durch eine Variation eines den Brenner der Lampe betreffenden Parameters
gegenüber bekannten Gasentladungslampen sowie durch eine
gegenüber den bekannten Lampen geänderte Codierung des
Lampensockels ergibt. Die bekannten Lampen sind durch die derzeit
gültige ECE-Regelung 99 definiert. Erfindungsgemäß werden
also Gasentladungslampen vorgeschlagen, die sich hinsichtlich mindestens
eines den Brenner betreffenden Parameters von den bekannten in ECE-Regelung
99 definierten Lampen unterscheiden. Als Brenner im Sinne
der vorliegenden Erläuterungen werden alle Teile der Lampe verstanden,
die von dem Lampensockel gehalten werden. Insbesondere sind dies
der Glaskolben, darin enthaltene Leitungen zur Energiezufuhr und
Elektroden, zwischen denen der Lichtbogen ausgebildet wird, sowie
die Füllung des Glaskolbens.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Gasentladungslampen. Das erfindungsgemäße
Prinzip kann jedoch ohne weiteres auch für Halogenlampen
eingesetzt werden. Die Ausführungen gelten in entsprechender
Weise also auch für Halogenlampen. Auch bei diesen kann
es sinnvoll sein, einen den Brenner der Lampe betreffenden Parameter
gegenüber bekannten Halogenlampen zu variieren und eine
Codierung des Lampensockels gegenüber bekannten Halogenlampen
zu ändern, um mehr Flexibilität bei dem Entwurf
und der Herstellung von Lichtmodulen mit Halogenlampen zu erzielen.
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Am
schnellsten und einfachsten lässt sich die Erfindung dadurch
realisieren, dass eine an sich bekannte Lampe hinsichtlich des mindestens
einen Parameters variiert wird. Durch Modifikation bzw. Parameterveränderung
einer an sich bekannten Lampe kann Zeit und Geld bei der technischen
Realisierung und der gesetzlichen Zulassung der Lampe gespart werden.
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Vorteilhafterweise
betrifft der Variationsparameter eine geometrische Anordnung des
Brenners. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Variationsparameter
einen Abstand zwischen einer Auflagefläche, mit der sich
die Lampe in einer definierten Position an dem Reflektor abstützt,
und der Mitte des Lichtbogens in Richtung der Längsachse
der Lampe betrachtet betrifft. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen
der Auflagefläche und der Mitte des Lichtbogens kleiner
als 27,1 Millimeter. Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Abstand
zwischen der Auflagefläche und der Mitte des Lichtbogens
größer als 27,1 Millimeter ist. Diese Alternative
ist insbesondere für seitlich in den Reflektor einzusetzende
Lampen von Bedeutung.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
der Abstand zwischen der Auflagefläche und der Mitte des
Lichtbogens in Richtung der Längsachse der Lampe betrachtet
in einem Bereich zwischen 10 und 22 Millimeter liegt. Besonders
bevorzugt liegt der Abstand in einem Bereich zwischen 15 und 20
Millimeter.
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Mit
der Gasentladungslampe gemäß dieser Weiterbildung
ist es erstmals möglich, besonders kleinbauende Lichtmodule
und damit auch besonders kleinbauende Scheinwerfer zu realisieren.
Dabei wird die kompakte Bauweise bzw. die geringe Brennweite von
Reflektoren moderner Lichtmodule für Kraftfahrzeugscheinwerfer
konsequent ausgenutzt. Die Auflagefläche der Gasentladungslampe kann
sehr dicht an der Rückwand des Reflektors positioniert
werden, so dass die mit der erfindungsgemäßen
Gasentladungslampe ausgestatteten Lichtmodule besonders kurzbauend
ausgebildet werden können. Die Auflagefläche ist
vorzugsweise an einer zum Glaskolben gewandten Vorderseite des Lampensockels
ausgebildet.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich beim Lampenwechsel parallel zur optischen
Achse nach hinten. Gasentladungslampen der bisherigen langen Bauart müssen
quasi-parallel zur optischen Achse sehr weit nach hinten bewegt
werden, bevor die Entnahmerichtung nach oben abgeknickt werden kann,
da der lange Glaskolben sonst gegen die Reflexionsfläche oder
andere Bereiche im Inneren des Reflektors stoßen würde.
Bei der Entnahme der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe
nach hinten kann die Entnahmerichtung aufgrund des verkürzten
Glaskolbens deutlich früher nach oben abgeknickt werden.
Dadurch kann der hinter dem Lichtmodul im Scheinwerfergehäuse
für den Lampenwechsel vorzusehende Bauraum deutlich verringert
werden und der Lampenwechsel ist einfacher durchzuführen
als bisher.
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Die
Erfindung schlägt vor, abweichend von dem in der ECE-Regelung
99 festgelegten Abstand weitere Typen von Gasentladungslampen
mit einem an die Brennweite des jeweils verwendeten Reflektors angepassten
Abstand bereitzustellen. Damit ist gewährleistet, dass
der von dem Lichtmodul benötigte Bauraum, insbesondere
der Bauraum hinter dem Reflektor, möglichst klein ist.
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Der
Variationsparameter kann beliebige Eigenschaften des Brenners der
Lampe betreffen. Vorzugsweise betrifft der Variationsparameter einen Durchmesser
des Glaskolbens, einen Lichtstrom der Lampe, eine Leuchtdichte der
Lampe, eine Leistung der Lampe, eine Lichtfarbe der Lampe, eine
Anzahl der Lichtbögen der Lampe, eine Orientierung des Lichtbogens
zur Längsachse der Lampe, eine laterale Lage des Lichtbogens
zur Längsachse der Lampe, eine Füllung des Glaskolbens
oder eine spektrale Transmission des Glaskolbens.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass der Abstand zwischen der Auflagefläche und der Mitte des
Lichtbogens entsprechend einer Brennweite des Reflektors des Scheinwerfers
gewählt ist, mit dem ein Einsatz der Lampe in dem Scheinwerfer
vorgesehen ist. Der Abstand wird also möglichst genau auf
die Brennweite des verwendeten Reflektors abgestimmt.
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Die
Gasentladungslampe weist vorzugsweise ein integriertes Zündgerät
auf. Integriert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Zündgerät
an der Rückseite der Gasentladungslampe angeordnet ist.
Der Glaskolben kann entweder fest oder lösbar im dem Zündgerät
verbunden sein. Besonders bevorzugt ist auch, dass eine Steuergerätefunktionalität
in das Zündgerät integriert ist. Das Steuergerät
erzeugt aus der Bordnetzspannung (6 V, 12 V, 24 V oder 42 V) des
Kraftfahrzeugs eine Eingangsspannung (ca. 1.000 V) für
das Zündgerät sowie eine Betriebsspannung für
den stationären Betrieb der Gasentladungslampe nach dem
Zünden des Lichtbogens. Das Zündgerät
wandelt die Eingangsspannung dann in eine Zündspannung
(ca. 25.000 V) zum Zünden des Lichtbogens um. Im stationären
Betrieb ist das Zündgerät vorzugsweise durchgeschaltet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass ein Standard-Zündgerät mit verschiedenen
Glaskolben mit unterschiedlichen Abständen zwischen der
Auflagefläche und der Mitte des Lichtbogens kombinierbar ist,
wobei die Gasentladungslampe das Standard-Zündgerät
und einen den gewünschten Abstand aufweisenden Glaskolben
aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform
wird also vorgeschlagen, dass beim Hersteller der Gasentladungslampen
ein Baukastensystem eingeführt wird. Der Hersteller kann
einen Typ von Stecker, Zündgerät und Steuergerät
auf seiner Fertigungseinrichtung mit Glaskolben (Brennern) unterschiedlicher
Längen kombinieren, so dass sich unterschiedliche Abstände
zwischen der Auflagefläche und der Mitte des Lichtbogens ergeben.
Stecker, Zündgerät und sogar Steuergerät
können zu einer kompakten Einheit zusammengefasst werden,
die an der Rückseite der Gasentladungslampe angeordnet
werden kann. Denkbar ist auch, dass die verschiedenen zum Einsatz
kommenden Glaskolben (Brenner) mit unterschiedlichen Füllungen
versehen sind, um die Eigenschaft des ausgesandten Lichts (z. B.
Farbe, Helligkeit, etc.) zu beeinflussen. Auf diese Weise kann ein
Baukastensystem realisiert werden, mit dem besonders einfach und
effizient eine Vielzahl unterschiedlicher Typen von Gasentladungslampen
hergestellt werden kann, allesamt mit gegenüber den bekannten
Gasentladungslampen verringertem Abstand zwischen der Auflagefläche
und der Mitte des Lichtbogens, aber jeder Typ für sich
optimal auf einen bestimmten Reflektor bzw. eine bestimmte Reflektorbrennweite
abgestimmt.
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Um
zu verhindern, dass einer der Gasentladungslampentypen in den falschen
Reflektor eingesetzt wird (Abstand zwischen Auflagefläche
und Lichtbogenmitte einerseits und Reflektorbrennweite andererseits
passen nicht zusammen), verfügt die Gasentladungslampe
vorzugsweise über eine Codierung im Bereich des Lampensockels.
Eine entsprechende Codierung muss an der Lampenfassung bzw. dem
Reflektorhals ausgebildet sein, welche(r) den Lampensockel aufnimmt.
Bei einem aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellten
Sockel können unterschiedliche Codierungen auf einfache
und kostengünstige Weise durch verschiedene Einlegeteile
für das Spritzgusswerkzeug für den Sockel erzielt
werden. Die Codierung stellt also sicher, dass ausschließlich
die richtige Lampe eines Sortiments in den Reflektor eingefügt
werden kann. Außerdem muss die Codierung auch den richtigen
Einbau der (richtigen) Lampe im Reflektor sicherstellen.
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Die
vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Gasentladungslampen,
die eine Leistung von höchstens 25 Watt aufweisen. Im Gegensatz
zu herkömmlichen Gasentladungslampen, die etwa 35 W Leistung
aufnehmen, erzeugt die Gasentladungslampe gemäß dieser
Ausführungsform weniger Abwärme, so dass eine
kompaktere Bauweise des Zündgeräts bzw. eines
kombinierten Zünd-Steuergeräts ohne thermische
Probleme möglich ist. Eine durch die geringere Leistungsaufnahme
eventuell verursachte geringere Lichtleistung kann durch eine Effizienzsteigerungen
im Bereich des Reflektors und anderer optisch wirksamer Komponenten
des Lichtmoduls weitgehend kompensiert werden. Für den Fahrer
des Kraftfahrzeugs ändert sich trotz der geringen Abmessung
der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe und der
geringeren Leistungsaufnahme gegenüber Scheinwerfern mit
herkömmlichen Gasentladungslampen nichts im Hinblick auf
eine helle und weitreichende Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug.
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Besonders
vorteilhaft ist es zudem, wenn die Gasentladungslampe einen maximalen
Lichtstrom von 2000 Lumen aufweist. Herkömmliche Gasentladungslampen
haben einen Lichtstrom von etwa 3200 lm. Um eine Blendung entgegenkommender
oder vorausfahrender Verkehrsteilnehmer zu verhindern, sind für
Scheinwerfer mit den bekannten Gasentladungslampen eine automatische
Leuchtweitenregelung (zur Vermeidung eines in bestimmten Fahrsituation
zu hoch eingestellten Scheinwerfers) und eine Scheinwerferreinigungsanlage
(zur Vermeidung von Streulicht aufgrund von Verschmutzungen auf
der Abdeckscheibe des Scheinwerfers) zwingend vorgeschrieben. Auf
die automatische Leuchtweitenregelung und die Scheinwerferreinigungsanlage
könnte ohne Blendgefahr für andere Verkehrsteilnehmer
bei Scheinwerfern mit einer Gasentladungslampe mit lediglich maximal
2000 lm Lichtstrom ohne weitres verzichtet werden. Dadurch ergeben
sich konstruktionsbedingt Vorteile, da die zur Realisierung dieser
Funktionen erforderlichen Komponenten entfallen können und
der frei werdende Bauraum anderweitig genutzt werden kann. Außerdem
ergeben sich deutliche Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen
Scheinwerfern. Eine durch den geringeren Lichtstrom eventuell verursachte
geringere Lichtleistung kann durch eine Effizienzsteigerungen im
Bereich des Reflektors und anderer optisch wirksamer Komponenten
des Lichtmoduls weitgehend kompensiert werden.
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Die
Gasentladungslampe und der Reflektor sind vorteilhafterweise Teil
eines Reflexionsmoduls. Besonders vorteilhaft sind die Gasentladungslampe und
der Reflektor jedoch Teil eines Projektionsmoduls (PES-Modul), wobei
das durch den Reflektor reflektierte Licht durch eine Projektionslinse
zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung auf eine Fahrbahn
vor das Kraftfahrzeug projiziert wird. Insbesondere bei Reflektoren
moderner Projektionsmodule können sich sehr kleine Abmessung
und Brennweiten der eingesetzten Reflektoren ergeben. Hierbei kommen
die Vorteile der Erfindung besonders zum Tragen, das sich besonders
kleinbauende Projektionsmodule realisieren lassen.
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Wenn
der Scheinwerfer ein Projektionsmodul aufweist und eine Lichtverteilung
mit einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze erzeugen soll, weist er vorzugsweise
eine Blendenanordnung mit einer Oberkante auf, wobei die Projektionslinse
die Oberkante als Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung auf die
Fahrbahn projiziert. Die Blendenanordnung kann aus mehrere relativ
zueinander bewegbaren Blendenelementen bestehen, wobei die Oberkanten
der einzelnen Blendenelementen die resultierende Oberkante der Blendenanordnung
bilden. Durch Bewegen der Blendenelemente relativ zueinander kann
die Position und der Verlauf der resultierenden Oberkante variiert
werden, so dass eine adaptive Lichtverteilung mit variabler Hell-Dunkel-Grenze
erzielt werden kann.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher
erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Lichtmodul eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
teilweise im Schnitt, mit einer erfindungsgemäßen
Gasentladungslampe;
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2 ein
Lichtmodul eines aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfers,
teilweise im Schnitt;
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3 eine
erfindungsgemäße Gasentladungslampe gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform;
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4 eine
erfindungsgemäße Gasentladungslampe gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform; und
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5 eine
erfindungsgemäße Gasentladungslampe gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform.
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In 2 ist
ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lichtmodul für
einen herkömmlichen Kraftfahrzeugscheinwerfer in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Lichtmodul 1 ist
als ein Projektionsmodul ausgebildet. Das Lichtmodul 1 wird
in an sich bekannter Weise entweder alleine oder zusammen mit anderen
Lichtmodulen (Projektionsmodul oder Reflexionsmodul) in einem Gehäuse
des Scheinwerfers angeordnet (nicht dargestellt). In Lichtaustrittsrichtung
weist das Scheinwerfergehäuse eine Lichtaustrittsöffnung
auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossen ist.
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Das
bekannte Lichtmodul 1 umfasst eine Lichtquelle 2 in
Form einer Gasentladungslampe. Die Gasentladungslampe 2 weist
einen Glaskolben 3 auf, der einen Bereich 3a umfasst,
in dem ein Lichtbogen 3c gezündet wird und während
des Betriebs der Lampe 2 aufrechterhalten bleibt. Der Lichtbogen 3c erstreckt
sich vorzugsweise entlang einer Längsachse des Glaskolbens 3.
Des weiteren umfasst die Gasentladungslampe 2 einen Lampensockel 4,
mit dem die Lampe 2 an einem Reflektor befestigt ist. Schließlich
umfasst die Lampe 2 ein Zündgerät 5,
welches aus einer Eingangsspannung eine Zündspannung (ca.
25.000 V) zum Zünden des Lichtbogens 3c im Bereich 3a erzeugt.
Die Eingangsspannung wird dem Zündgerät 5 über
eine Eingangsleitung 5a von einem Steuergerät
(nicht dargestellt) zugeführt. Das Steuergerät
generiert aus einer Bordnetzspannung (z. B. 6 V, 12 V, 24 V und/oder
42 V) die Eingangsspannung (ca. 1.000 V) für das Zündgerät 5 sowie
eine Betriebsspannung für den stationären Betrieb
der Gasentladungslampe 2 nach dem Zünden des Lichtbogens 3c.
Außerdem steuert bzw. regelt das Steuergerät den
Betrieb der Lampe 2 und sorgt bspw. nach einem kurzzeitigen
Spannungseinbruch und einer Unterbrechung des Lichtbogens 3c für
ein sofortiges erneutes Zünden des Lichtbogens 3c.
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Außerdem
umfasst das Lichtmodul 1 den Reflektor 6, der bspw.
als ein Freiformreflektor ausgebildet ist. Der Reflektor 6 ist
teilweise im Schnitt dargestellt, so dass der darin angeordnete
Glaskolben 3 der Lampe 2 sichtbar ist. An der
Rückseite des Reflektors 6 ist im Bereich des
Scheitels eine Öffnung ausgebildet, durch die der Glaskolben 3 der Gasentladungslampe 2 von
hinten in das Reflektorinnere eingeführt werden kann. Die Öffnung
wird durch einen Reflektorhals 6a umgeben, der eine Lampenfassung
bildet und in den der Lampensockel 4 eingeführt
wird. Zur Befestigung der Lampe 2 am Reflektor 6 wird
der Lampensockel 4 in dem Reflektorhals 6a verriegelt.
Des weiteren umfasst das Lichtmodul 1 eine Projektionslinse 7,
welche die vom Reflektor 6 reflektierten Lichtstrahlen
zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung in Lichtaustrittsrichtung 9 auf
die Fahrbahn vor das Kraftfahrzeug projiziert. Die Linse 7 ist
mittels einer geeigneten Halterung 8 am vorderen Rand 6b des
Reflektors 6 befestigt.
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Zwischen
dem Reflektor 6 und der Projektionslinse 7 ist
im Strahlengang eine Blendenanordnung 10 angeordnet, deren
Oberkante zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung durch
die Linse 7 auf die Fahrbahn projiziert wird. Die Oberkante
kann zum Umschalten zwischen Rechtsverkehr und Linksverkehr durch
Bewegen eines Blendenelements um eine parallel zur optischen Achse 11 verlaufende
Achse mittels eines Hebels 10a manuell umgeschaltet werden.
Außerdem kann die Blendenanordnung 10 um eine
horizontale, quer zur optischen Achse 11 verlaufende Achse
nach vorne geklappt werden, so dass die Oberkante der Blende 10 aus
dem Strahlengang heraus bewegt wird. Diese Klappbewegung wird durch
einen geeigneten Aktor 12 (Elektromagnet oder Elektromotor,
vorzugsweise Schrittmotor) bewirkt. Durch Klappen der Blende 10 kann
die Lichtverteilung zwischen einer Lichtverteilung ohne Hell-Dunkel-Grenze
(z. B. Fernlichtverteilung) und einer Lichtverteilung mit Hell-Dunkel-Grenze
(z. B. Abblendlicht- oder Nebellichtverteilung) umgeschaltet werden.
Andere Variationen der Position und des Verlaufs der Oberkante der
Blende 10 sind denkbar, bspw. durch Bewegen verschiedener
Blendenelemente relativ zueinander, insbesondere um eine parallel
zur optischen Achse verlaufende Drehachse. Dadurch kann eine adaptive
Lichtverteilung erzielt werden.
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Der
Reflektor 6 des bekannten Lichtmoduls 1 ist relativ
kompakt ausgebildet und weist eine relativ geringe Brennweite auf.
Der den Lichtbogen 3c erzeugende Bereich 3a der
Gasentladungslampe 2 sollte zumindest in axialer Richtung
genau im Brennpunkt des Reflektors 6 angeordnet sein. In
radialer Richtung kann der Bereich 3a etwas seitlich versetzt zur
optischen Achse 11 und damit auch zum Brennpunkt angeordnet
sein. Im Stand der Technik werden ausschließlich Gasentladungslampen 2 verwendet, die
einen Abstand a zwischen einer zum Glaskolben 3 gewandten
Vorderseite 4a des Lampensockels 4 (der Auflagefläche
oder Bezugsfläche) und der Mitte 3b des Lichtbogens 3c in
Richtung der Längsachse der Lampe 2 betrachtet
von genau 27,1 Millimeter aufweisen. An der Vorderseite des Lampensockels sind
vorzugsweise drei Auflagepunkte ausgebildet, welche die Auflagefläche 4a definieren
und über die sich der Sockel 4 am Reflektor 6 abstützt,
um eine genaue Positionierung der Lampe 2 in axialer Richtung
relativ zum Reflektor 6 zu ermöglichen. Damit trotz
dieses sehr langen Glaskolbens 3 der den Lichtbogen 3c erzeugende
Bereich 3a bzw. die Mitte 3b des Lichtbogens 3c im
Brennpunkt des Reflektors 6 angeordnet werden kann, muss
die Lampe 2 im Stand der Technik relativ weit nach hinten
(entgegen der Lichtaustrittsrichtung 9) verlagert werden.
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Dies
wird durch eine Verlängerung des Reflektorhalses 6a nach
hinten bewirkt. Nachteilig ist jedoch, dass das bekannte Lichtmodul 1 trotz
an sich kompakter Abmessungen der einzelnen Bauteile (Reflektor 6,
Linse 7, Aktor 12, etc.) relativ lang ist
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Um
hier Abhilfe zu schaffen, schlägt die Erfindung eine Gasentladungslampe 2 vor,
bei der der Abstand a zwischen der Auflagefläche 4a und
der Mitte 3b des Lichtbogens 3c in einem Bereich
zwischen 10 und 22 Millimeter, vorzugsweise zwischen 15 und 20 Millimeter,
liegt. Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe 2 ist
damit deutlich kürzer als die bekannten Gasentladungslampen.
Ein Lichtmodul 1 eines erfindungsgemäßen
Scheinwerfers mit einer solchen Gasentladungslampe 2 mit
verkürzter Länge ist in 1 gezeigt.
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In 1 sind
gleiche Bauteile wie in 2 mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Auf diese Bauteile wird nachfolgend nur dann gesondert
eingegangen, wenn sie sich von dem bekannten Lichtmodul 1 aus 2 unterscheiden.
Zunächst einmal fällt auf, dass der Abstand a
bei dem Lichtmodul 1 des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers aus 1 deutlich kürzer ausgebildet
ist als beim Stand der Technik. Dementsprechend können
die Auflagepunkte (welche die Auflagefläche 4a definieren)
der Gasentladungslampe 2 in Lichtaustrittsrichtung 9 weiter nach
vorne verlagert werden, so dass die Gasentladungslampe 2 nicht
mehr so weit nach hinten über die Reflektorrückwand
hinaussteht. Dies lässt sich dadurch realisieren, dass
der Reflektorhals 6a in axialer Richtung deutlich kürzer
ausgebildet ist als im Stand der Technik. Es wäre sogar
denkbar, den Reflektorhals 6a noch weiter als in 1 gezeigt
zu verkürzen, so dass die Lampenfassung quasi in die Reflektorrückwand
integriert wäre.
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Die
Verringerung des Abstands a der Gasentladungslampe 2 kommt
unmittelbar der Länge des Lichtmoduls 1 und damit
auch der Tiefe des Scheinwerfers zu gute. Wenn man von einer Länge
eines bekannten Lichtmoduls von der Vorderseite der Linse 7 bis
zur Rückwand des Zündgeräts 5 der
Gasentladungslampe 2 von etwa 16 cm ausgeht, kann mit der verkürzten
Gasentladungslampe die Länge des gesamten Moduls 1 um
mehr als 10% verringert werden. Durch die verkürzte Gasentladungslampe 2 kann
nicht nur die Länge der Lampe 2 verringert werden,
sondern es wird auch weniger Bauraum hinter dem Lichtmodul 1 zum
Lampenwechsel benötigt. Die Entnahmebewegung der Lampe 2,
die anfänglich im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 11 verläuft,
kann deutlich früher nach oben oder zu einer anderen Seite
hin abgeknickt werden, da der verkürzte Glaskolben 3 nicht
so schnell an die Reflexionsfläche oder an andere Teile
des Reflektors 6 stößt wie die längeren
Glaskolben der herkömmlichen Gasentladungslampen. Auf diese
Weise können hinter dem Lichtmodul 1 mehrere Zentimeter
an Bauraum eingespart werden, ohne den Lampenwechsel dadurch zu erschweren.
Insgesamt kann also die Tiefe eines Scheinwerfergehäuses
allein aufgrund der vorgeschlagenen verkürzten Gasentladungslampe 2 um mehrere
Zentimeter und damit um bis zu 30% gegenüber entsprechenden
Gehäusen mit herkömmlichen Gasentladungslampen
verringert werden.
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Die
Erfindung wird anhand eines Projektionsmoduls 1 näher
beschrieben. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße
Gasentladungslampe 2 nicht nur in einem Projektionsmodul 1,
sondern auch in einem Reflexionsmodul eingesetzt werden. Außerdem
ist es denkbar, dass die Lampe 2 nicht von hinten, sondern
seitlich in den Reflektor 6 eingesetzt wird.
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Vorzugsweise
verläuft eine Längsachse des Glaskolbens 3 dann
im Wesentlichen quer zur optischen Achse 11. Durch Anordnen
des Glaskolbens 3 unterhalb der optischen Achse 11 kann
zudem verhindert werden, dass die zur Erzeugung der Lichtverteilung
genutzten reflektierten Lichtstrahlen nochmals durch den Glaskolben 3 hindurchtreten
müssen, bevor sie den Reflektor 6 verlassen, was
zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads führen würde.
Des weiteren wäre es denkbar, dass die Lampe 2 zwar
von hinten parallel zur optischen Achse 11 in den Reflektor 6 eingesetzt
wird, die Längserstreckung des Lichtbogens 3c aber
nicht parallel zur optischen Achse 11, sondern schräg
oder quer dazu verläuft.
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Der
Abstand a zwischen der Auflagefläche 4a (Vorderseite
des Lampensockels 4) und der Mitte 3b des Lichtbogens 3c kann
entsprechend der Brennweite des Reflektors 6 des Lichtmoduls 1 gewählt
werden, mit dem ein Einsatz der Lampe 2 in dem Lichtmodul 1 vorgesehen
ist. Der Abstand a wird also aus dem beanspruchten Bereich von 10
mm bis 22 mm in Abhängigkeit von der Brennweite des verwendeten
Reflektors 6 gewählt, so dass stets ein möglichst
kompaktes Lichtmodul 1 realisiert werden kann. Es ist denkbar,
verschiedene Typen erfindungsgemäßer Gasentladungslampen 2 vorzuhalten,
bspw. mit einem Abstand a von 10, 12, 14, 16, 18, 20 und 22 mm und
für verschiedene Reflektoren 6 unterschiedlicher
Lichtmodule 1 in Abhängigkeit von der Brennweite
des Reflektors 6 aus diesem Sortiment jeweils die geeignete
Lampe 2 auszuwählen. Es ist denkbar, dass sich
die verschiedenen Lampentypen zusätzlich auch durch die
in den Glaskolben 3 enthaltenen Füllungen unterscheiden.
Diese können neben verschiedenen Gasen, insbesondere Edelgasen,
auch Salze und/oder Metalle, insbesondere Schwermetalle, umfassen.
Die Füllung ist aus Umweltgründen vorzugsweise frei
von Quecksilber.
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Die
erfindungsgemäße Gasentladungslampe 2 weist
ein integriertes Zündgerät 5 auf. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn eine Steuergerätefunktionalität
in das Zündgerät 5 integriert ist. In
diesem Fall würde dann die Leitung 5a nicht mehr
zum Steuergerät, sondern direkt zu einer Energiequelle
des Kraftfahrzeugbordnetzes führen. Es ist denkbar, ein Standard-Zündgerät 5 mit
verschiedenen Glaskolben 3 mit unterschiedlichen Abständen
a zwischen der Auflagefläche 4a und der Mitte 3b des
Lichtbogens 3c zu kombinieren. „Standard” bedeutet
hier nicht, dass es sich um eine herkömmliches, an sich
aus dem Stand der Technik bekanntes Zündgerät 5 handeln
muss. Vielmehr ist „Standard ein Hinweis auf einen modularen
Aufbau der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe 2,
wobei unterschiedlich dimensionierte Glaskolben 3 mit dem
gleichen Zündgerätetyp, nämlich dem Standard-Zündgerät 5,
kombiniert werden können. Das Standard-Zündgerät 5 kann
auch ein kombiniertes Standard-Zünd-Steuergerät
sein, das ebenfalls mit unterschiedlich dimensionierten Glaskolben 3 kombinierbar
ist. In diesem Fall umfasst die Gasentladungslampe 2 also
das Standard-Zündgerät 5 bzw. ein Standard-Zünd-Steuergerät
und einen den gewünschten Abstand a aufweisenden Glaskolben 3.
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Ein
besonders kompaktes Lichtmodul 1 mit der erfindungsgemäßen
Gasentladungslampe 2 lässt sich insbesondere dann
realisieren, wenn die Lampe 2 eine Leistung von etwa 25
Watt oder weniger und einen Lichtstrom von maximal 2000 Lumen aufweist. Eine
solche Lampe 2 erzeugt weniger Abwärme, so dass
die Einzelteile der Lampe 2, insbesondere die elektrischen
Bauteile des Zündgeräts 4 bzw. des kombinierten
Zünd-Steuergeräts besonders dicht und platzsparend
angeordnet werden können. Außerdem kann auf die
Funktionalität einer automatischen Leuchtweitenregelung
sowie auf eine Scheinwerferreinigungsanlage verzichtet werden, da
die Gefahr einer Blendung entgegenkommender Verkehrsteilnehmer bei
einer solchen Gasentladungslampe 2 nicht mehr besteht.
Aufgrund von Effizienzsteigerungen im Bereich des Reflektors 6 und
anderer optisch wirksamer Komponenten des Lichtmoduls 1,
haben Lichtmodule 1 mit den neuartigen Gasentladungslampen 2 trotz
des geringeren Lichtstroms eine mit herkömmlichen, stärkeren
Gasentladungslampen vergleichbare Beleuchtungsstärke.
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In
den 3 bis 5 sind verschiedene Ausführungsformen
von erfindungsgemäßen Gasentladungslampen 2 dargestellt.
Die Lampen 2 umfassen ein Zündgerät 4 bzw.
ein kombiniertes Zünd-Steuergerät, eine Lampenfassung 4 sowie
einen Glaskolben 3 mit dem Bereich 3a, in dem
der Lichtbogen 3c gezündet wird und aufrecht erhalten bleibt.
Die Lampen 2 der 3 bis 5 unterscheiden
sich voneinander durch verschieden große Abstände
a zwischen der Auflagefläche 4a und der Mitte 3b des
Lichtbogens 3c. Es ist denkbar, dass sich die verschiedenen
Lampen 2 zusätzlich auch durch die in den Glaskolben 3 enthaltenen
Füllungen unterscheiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ECE-Regelungen
98 [0003]
- - 99 [0003]
- - ECE-Regelung 98 [0003]
- - ECE-Regelung 99 [0003]
- - Regelung 98 [0003]
- - ECE-Regelung 99 [0003]
- - Regelungen 98 [0003]
- - 99 [0003]
- - ECE-Regelung 99 [0005]
- - ECE-Regelung 99 [0005]
- - ECE-Regelung 99 [0009]
- - ECE-Regelung 99 [0009]
- - ECE-Regelung 99 [0016]