-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionsmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Das Projektionsmodul umfasst mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht, mindestens eine Primäroptik zum Bündeln des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts und mindestens eine an einer Linsenhalterung gehaltene Projektionslinse. Die Linsenhalterung ist zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt. Außerdem betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Lichtmodul.
-
Scheinwerfer sind bekanntermaßen im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet und dienen neben der Verkehrssicherheit durch eine Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer insbesondere der Ausleuchtung eines Bereichs vor dem Fahrzeug, z.B. in Form einer Lichtverteilung zur Erzeugung eines Abblend-, Fern- oder Nebellichts sowie in Form von an bestimmte Umgebungsbedingungen und/oder Fahrsituationen anpassbaren variablen Lichtverteilungen, wie bspw. einem statischen oder dynamischen Kurvenlicht, Schlechtwetterlicht, Stadtlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht, Teilfernlicht (aus einer Lichtverteilung werden gezielt Bereiche ausgeblendet, in denen sich andere Verkehrsteilnehmer befinden), Markerlicht (ein schmaler ausgeleuchteter Bereich oberhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung wird gezielt auf Objekte vor dem Fahrzeug gerichtet). Die Scheinwerfer umfassen mindestens eine Lichtquelle, bspw. in Form einer Glühlampe, Gasentladungslampe oder Halbleiterlichtquelle, zum Erzeugen von Licht. Ferner umfassen sie mindestens eine Primäroptik zum Bündeln des erzeugten Lichts. Die Primäroptik kann als ein Reflektor (Hohlspiegel) ausgebildet sein, der das Licht mittels herkömmlicher Spiegelreflexion reflektiert. Der Reflektor kann die Form eines Ellipsoids, eines Paraboloids oder einer beliebig anderen arithmetisch berechneten Freiform haben. Die Primäroptik kann aber auch als ein lichtdurchlässiger Körper aus Glas oder Kunststoff ausgebildet sein (sog. TIR (total internal reflection)-Vorsatzoptik), wobei die Bündelung des Lichts dann durch Brechung beim Eintritt in den Körper und/oder beim Austritt aus dem Körper und/oder durch Totalreflexion an äußeren Grenzflächen des Körpers erfolgt.
-
Die Scheinwerfer arbeiten z.B. nach einem Reflexionsprinzip, wobei von der Lichtquelle ausgesandtes Licht durch die als Reflektor ausgebildete Primäroptik zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug reflektiert wird.
-
Die Scheinwerfer können aber auch nach einem Projektionsprinzip arbeiten, wobei von der Lichtquelle ausgesandtes Licht nach der Bündelung durch die Primäroptik, durch eine Projektionsoptik (Sekundäroptik) zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug abgebildet wird. Die Projektionsoptik kann eine Projektionslinse umfassen, wobei die Projektionslinse üblicherweise als Sammellinse wirkt. Die Projektionslinse kann auch z.B. zu einer Verschiebung eines Fokuspunkts der Projektionslinse oder zu einer gezielten Farbkorrektur mehrteilig ausgebildet sein. Zur Farbkorrektur sind z.B. sog. Achromaten bekannt, die mindestens zwei in Lichtdurchtrittsrichtung hintereinander angeordnete Linsen umfassen und z.B. im Bereich einer auf die Fahrbahn projizierten Helldunkelgrenze bei einer abgeblendeten Lichtverteilung einen sog. Farblängsfehler kompensieren können. Die Projektionsoptik kann alternativ auch als ein Reflektor, vorzugsweise in einer Paraboloidform, ausgebildet sein.
-
Üblicherweise wird die Projektionslinse über eine Linsenhalterung, die aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein kann, an Teilen des im Scheinwerfer angeordneten Lichtmoduls, insbesondere am vorderen Rand eines Reflektors, befestigt. Insbesondere bei Verwendung von Halbleiterlichtquellen als Lichtquelle werden zur Gewichtsreduzierung des Scheinwerfers die Linsenhalterungen bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Die Linsenhalterung hat üblicherweise eine Hohlzylinder- oder Tubusform. Dabei sind in der Regel Öffnungen in der Wand des Hohlzylinders oder Tubus vorgesehen, bspw. zur Gewichtsreduktion, Materialeinsparung und um Wärme entweichen zu lassen.
-
Scheinwerfer umfassen ein Gehäuse, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse weist eine durch eine lichtdurchlässige Abdeckscheibe aus Glas oder Kunststoff verschlossene Lichtaustrittsöffnung auf, durch die das von dem Lichtmodul erzeugte Licht den Scheinwerfer verlassen kann. Die Abdeckscheibe kann zumindest bereichsweise optisch wirksame Elemente (z.B. Prismen, Zylinderlinsen, etc.) aufweisen und wirkt dann als sog. Streuscheibe. Sie kann aber auch ohne optisch wirksame Elemente ausgebildet sein (sog. klare Scheibe).
-
Die eigentliche Licht aussendende Einheit des Scheinwerfers ist zu einem Lichtmodul zusammengefasst. Ein nach dem Projektionsprinzip arbeitendes Lichtmodul wird auch als Projektionsmodul bezeichnet. Dieses umfasst die Lichtquelle, die Primäroptik und die Sekundäroptik und – sofern vorhanden – eine Blendenanordnung zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung. Ein Lichtmodul ist entweder alleine oder zusammen mit anderen Lichtmodulen in dem Gehäuse des Scheinwerfers angeordnet. Eine gewünschte Lichtverteilung kann dabei durch ein einziges Lichtmodul oder aber durch mehrere Lichtmodule und durch Überlagerung der von diesen ausgesandten Teillichtverteilungen erzeugt werden. Im Scheinwerfergehäuse können auch Leuchtenfunktionen, wie z.B. Blinklicht, Tagfahrlicht oder Positionslicht, realisiert werden, wobei die Leuchtenfunktionen in der Regel durch separates Lichtmodule erzeugt werden.
-
Bei Sonneneinstrahlung durch die Abdeckscheibe in das Innere des Scheinwerfers kann bspw. bei einem Projektionsmodul durch die Projektionslinse ein Brennglaseffekt auftreten, wobei die einfallenden Sonnenstrahlen in einem räumlich begrenzten Bereich stark gebündelt werden. Wenn dieser Bereich bspw. auf der Linsenhalterung liegt, können die gebündelten Sonnenstrahlen die Linsenhalterung in diesem Bereich lokal stark erhitzen. Dieser Effekt wird durch die fokussierte, energiereiche Infrarot-Strahlung des Sonnenlichts hervorgerufen, wobei die fokussierte Strahlung von dem Material der Linsenhalterung absorbiert wird. Dies kann, insbesondere bei einer Linsenhalterung aus Kunststoff, in der Folge zu einer sichtbaren Veränderung oder Beschädigung der Oberfläche, zu einer Verformung oder Spannungsrissen, zu einem Durchbrechen oder sogar zu einem Entzünden des Kunststoffmaterials der Linsenhalterung führen. Dadurch kann die Linsenhalterung und damit das gesamte Lichtmodul nicht nur unansehnlich, sondern sogar unbrauchbar werden, da die Linsenhalterung die Projektionslinse nicht mehr in der vorgesehenen Position hält und sich dadurch die resultierende Lichtverteilung verändert. Ein Feuer im Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs kann noch einen erheblich größeren Schaden anrichten.
-
Um dies zu verhindern, sind Lichtmodule bekannt, bei denen die Linsenhalterung und auch andere durch einfallende Sonnenstrahlen gefährdete Bauteile des Scheinwerfers durch separate Schutzbleche aus Metall bedeckt werden. Dadurch wird der Vorteil einer Gewichtsreduzierung aufgrund der Verwendung von Kunststoffmaterial für die Linsenhalterung zumindest teilweise wieder aufgehoben. Zudem erfordert das Aufbringen der Bleche auf die gefährdeten Bauteile zusätzliche Arbeitsschritte.
-
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Projektionsmodul der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die Linsenhalterung einerseits einfach und kostengünstig in der Herstellung ist und andererseits durch einfallende Sonnenstrahlen nicht beschädigt werden kann. Zur Lösung der Aufgabe wird ausgehend von dem Projektionsmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Linsenhalterung zumindest abschnittsweise auf einer zu einer optischen Achse des Projektionsmoduls gerichteten Seite eine auf die Linsenhalterung aufgebrachte Metallbeschichtung aufweist. Die Metallbeschichtung bildet dabei vorzugsweise eine Einheit mit der Linsenhalterung, das heißt, die Metallbeschichtung wird vorzugsweise während eines Herstellungsprozesses der Linsenhalterung auf dem Kunststoffmaterial der Linsenhalterung aufgetragen. Nach dem Auftragen der Metallschicht und evtl. einer Wartezeit für ein Aushärten der aufgebrachten Metallschicht ist diese unlösbar mit der Linsenhalterung verbunden. Wenn durch die Projektionslinse Sonnenstrahlen in das Lichtmodul gelangen und diese im Bereich der Linsenhalterung fokussiert werden, wird die dabei die lokal begrenzt erzeugte Hitze durch die Metallbeschichtung abgeleitet und auf eine größere Fläche verteilt. Über die große Fläche der Metallbeschichtung kann die Wärme besonders gut an die Umgebung abgegeben werden. Dabei wird ausgenutzt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Metall üblicherweise wesentlich besser ist als die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff. Insbesondere wird das Eindringen von energiereicher Infrarot-Strahlung in das Kunststoffmaterial der Linsenhalterung durch die Metallschicht verhindert.
-
Die Dicke und Größe der Metallschicht wird so gewählt, dass eine ausreichende Wärmeableitung selbst bei besonders starker Sonneneinstrahlung sichergestellt werden kann. Insbesondere müssen die lokal auftretenden Temperaturen im Kunststoffmaterial der Linsenhalterung stets unterhalb eines Temperaturgrenzwerts bleiben, bei dem das Kunststoffmaterial beschädigt werden könnte. Außerdem sollten zu große Temperaturdifferenzen in dem Linsenhalter vermieden werden, damit keine Spannungsrisse entstehen. Durch das unlösbare Auftragen der Metallschicht auf die Linsenhalterung kann auf den zusätzlichen Fertigungsschritt zur Fixierung eines Metallblechs als Wärmeschutz verzichtet werden.
-
Die Metallbeschichtung kann dabei auf unterschiedliche Weise auf das Kunststoffmaterial der Linsenhalterung aufgebracht werden. Möglich ist dabei z.B. ein Aufdampfen oder Aufsprühen eines metallischen Werkstoffs. Bekannt ist auch bspw. ein thermisches Spritzen, bei dem durch Aufheizen von metallischem Beschichtungsmaterial ein Herauslösen von Metallpartikeln erreicht wird, die anschließend auf die Linsenhalterung aufgesprüht werden und dann auf der Kunststoffoberfläche erstarren (sog. thermisches Spritzen), wobei Schichtdicken von > 50 µm erzielt werden können. Möglich ist auch ein Eintauchen des Kunststoffmaterials in ein geeignetes Bad, z.B. in ein galvanisches Bad (sog. Kunststoffgalvanisierung), wobei Schichtdicken von < 50 µm, insbesondere von 10 µm bis 40 µm erzielt werden können.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Metallbeschichtung durch Sputtern aufgebracht ist. Sputtern, auch Kathodenzerstäubung genannt, ist ein an sich aus dem Stand der Technik bekannter Prozess, der auf physikalische Vorgänge beruht. Dabei werden in einem Hochvakuum aus einem Festkörper durch Beschuss mit energiereichen Ionen (bevorzugt Edelgasionen) Atome herausgelöst, die dann in eine Gasphase übergehen. Mit diesen herausgelösten Atomen wird das zu beschichtende Kunststoffmaterial beschossen, wobei sich dort anschließend eine feste Schicht bildet. In der Regel werden dabei Schichtdicken von 3 bis 5 µm erzeugt. Vorteilhafterweise wird nicht die gesamte Oberfläche der Linsenhalterung mit einer Metallschicht beschichtet. Es ist in der Regel ausreichend, wenn nur die zur optischen Achse des Lichtmoduls gerichtete Seite der Linsenhalterung beschichtet wird, da die durch die Projektionslinse in das Lichtmodul einfallenden Sonnenstrahlen nur auf diese Seite der Linsenhalterung gelangen können. Ferner kann es unter Umständen ausreichend sein, die Metallbeschichtung nur auf unterhalb einer die optische Achse des Lichtmoduls umfassenden Horizontalebene oder einer dazu parallelen Horizontalebene liegenden Abschnitten der Linsenhalterung aufzubringen. Da die Sonnenstrahlung in der Regel von oberhalb der Horizontalebene von außen auf die Projektionslinse trifft, wird sie nach dem Durchtritt durch die Projektionslinse in aller Regel auf Teile der Linsenhalterung fallen, die unterhalb der Horizontalebene liegen. Allerdings kann es sinnvoll sein, auch die Abschnitte oberhalb der Horizontalebene mit der Metallschicht zu beschichten, um evtl. an der Metallbeschichtung reflektierte Sonnenstrahlen abzuhalten, bzw. deren Wärmeanteil wiederum über eine größere Metallfläche zu verteilen. Die gleiche schädliche Auswirkung auf die Linsenhalterung ist möglich, wenn das Kraftfahrzeug bspw. auf einem Autotransporter transportiert wird und dabei die Scheinwerfer nach oben zeigen. In diesem Fall wäre es denkbar, dass Sonnenstrahlen flach und evtl. sogar von unten in den Scheinwerfer einfallen. Um einer Schädigung des Lichtmoduls vorzubeugen, kann es sinnvoll sein, die Metallbeschichtung auch auf oberhalb der die optische Achse umfassenden Horizontalebene liegende Abschnitte der Linsenhalterung aufzubringen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Metallbeschichtung eine spiegelnde Oberfläche bildet. Durch die spiegelnde Oberfläche werden auf die Linsenhalterung fallende Sonnenstrahlen größtenteils reflektiert, wobei eine Absorption der Sonnenstrahlen durch das Kunststoffmaterial der Linsenhalterung weitgehend vermieden wird. Die Sonnenstrahlen können dabei auf weniger wärmeempfindliche Bereiche des Lichtmoduls gelenkt werden, z.B. auf die Rückseite einer Blendenanordnung des Lichtmoduls, auf einen der Lichtquelle zugeordneten Kühlkörper oder auf Öffnungen in der Linsenhalterung.
-
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Metallbeschichtung mattiert ist. Durch die mattierte Oberfläche wird erreicht, dass die auf die Metallbeschichtung auftreffenden Sonnenstrahlen gestreut werden. Dadurch werden die zunächst von der Projektionslinse fokussierten Sonnenstrahlen wieder auf einen größeren räumlichen Bereich aufgefächert und die in den Sonnenstrahlen enthaltene Energie auf den größeren Bereich verteilt, was zu einer Verringerung der lokalen Erwärmung führt.
-
Dieser Effekt kann dadurch weiter unterstützt werden, dass die Linsenhalterung in dem Bereich der Metallbeschichtung Rillen aufweist. Die Rillen können in beliebiger Richtung verlaufen und führen zu einer noch größeren Streuung der auftreffenden Sonnenstrahlen. Denkbar ist dabei auch, dass die Metallbeschichtung eine kissenförmige oder eine beliebig andere Struktur aufweist, die den gleichen Effekt auslöst. So wäre bspw. eine Struktur mit mehreren neben- und/oder übereinander angeordneten Pyramiden, Quadern o.ä. denkbar.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Linsenhalterung aus einem temperaturfesten Kunststoff gefertigt ist. Für die Sicherheit und Zuverlässigkeit beim Betreiben des Lichtmoduls ist es trotz aller Schutzmaßnahmen durch die Metallschicht vorteilhaft, wenn die Linsenhalterung relative hohen Temperaturen und relativ großen Temperaturschwankungen ohne Beschädigung standhalten kann. Bevorzugt sind dazu z.B. Fluorpolymere wie bspw. Polytetrafluorethylen (PTFE), Polybutylenterephthalat (PBT), Perfluoralkoxylalkan (PFA), Polyphenylenether (PPE) oder Polyimid (PI) verwendbar. Die Kunststoffe können auch noch mit Glasfasern oder Glaskugeln gemischt sein.
-
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Projektionslinse mehrteilig ausgebildet ist. Die Projektionslinse kann z.B. zur Verschiebung eines Fokuspunkts der Projektionslinse oder zur gezielten Farbsaumkorrektur mehrere einzelne Linsen umfassen, die zusammenwirken. Die Einzellinsen sind vorzugsweise in Lichtdurchtrittsrichtung hintereinander angeordnet. Selbstverständlich kann die Projektionslinse auch einteilig ausgebildet sein.
-
Denkbar ist auch, dass die Projektionslinse in mehrere Teillinsen untergliedert ist, die auch beabstandet zueinander angeordnet sein können. Die Gesamtheit der zusammengesetzten Teillinsen bildet dabei die komplette Projektionsoptik. Dabei ist es möglich, dass jeder Teillinse bspw. eine Halbleiterlichtquelle zugeordnet ist und eine einzige Halbleiterlichtquelle oder ein Verbund von mehreren Halbleiterlichtquellen eine gewünschte Lichtverteilung auf die Fahrbahn projiziert.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers in einem Längsschnitt.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers 5 im Längsschnitt. Der Scheinwerfer 5 umfasst ein Gehäuse 17, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse 17 weist in Lichtaustrittsrichtung 16 eine Lichtaustrittsöffnung 19 auf, die mit einer lichtdurchlässigen Abdeckscheibe 15 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 15 besteht aus Glas oder Kunststoff und kann mit oder ohne optisch wirksame Elemente, insbesondere Streuelemente, ausgebildet sein.
-
Im Inneren des Gehäuses 17 ist ein Lichtmodul angeordnet, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist. Der Scheinwerfer 5 könnte auch mehrere Lichtmodule umfassen, wobei neben Scheinwerferfunktionen, wie z.B. Abblendlicht, Fernlicht oder Nebellicht, auch Leuchtenfunktionen, wie z.B. Blinklicht, Tagfahrlicht, Positionslicht, etc. in dem Scheinwerfer 5 integriert sein können. Das Lichtmodul 7 kann entweder starr oder beweglich, insbesondere um eine horizontale Drehachse und/oder um eine vertikale Drehachse drehbar, in dem Gehäuse 17 gelagert sein. Die Bewegung des Lichtmoduls 7 kann zur Realisierung einer Leuchtweiteregelung, eines Kurvenlichts oder anderer variabler Lichtverteilungen (z.B. Markerlicht oder Teilfernlicht) dienen.
-
Das Lichtmodul 7 weist eine als Reflektor 10 ausgebildete Primäroptik auf. Der Reflektor 10 weist bevorzugt eine Ellipsoidform oder eine einer Ellipsoidform ähnliche Freiform auf. Selbstverständlich kann die Primäroptik auch als eine Vorsatzoptik, insbesondere als eine TIR (total internal reflection)-Vorsatzoptik ausgebildet sein. Eine optische Achse des Lichtmoduls 7 ist mit 11 bezeichnet. In einem seiner möglichen Brennpunkte ist eine Lichtquelle 12 angeordnet. Der Reflektor 10 bündelt das von der Lichtquelle 12 ausgesandte Licht. Die in 1 dargestellte Lichtquelle 12 stellt eine Halogenlampe dar. Die Lichtquelle 12 kann in einer bevorzugten Ausführungsform auch als mindestens eine Halbleiterlichtquelle (z.B. mindestens eine Leuchtdiode, LED) ausgebildet sein. Eine Gasentladungslampe als Lichtquelle 12 ist auch möglich. Der Reflektor 10 kann aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Er ist in einer Halterung 14 angeordnet und kann zur Erzeugung einer dynamischen Lichtverteilung horizontal und/oder vertikal verstellbar in dem Gehäuse 17 gelagert sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Halterung 14 jedoch fest mit dem Gehäuse 17 des Scheinwerfers 5 verbunden.
-
In einer Lichtaustrittsrichtung 16 nach dem Reflektor 10 und mit Abstand von diesem ist im Strahlengang des von dem Reflektor 10 reflektierten Lichts eine Projektionsoptik in Form einer Sammel- oder Projektionslinse 18 angeordnet. Das Lichtmodul 7 ist also als ein sog. Projektionsmodul ausgebildet, wobei die Projektionslinse 18 zumindest einen Teil des von dem Reflektor 10 gebündelten Lichts zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Die Projektionslinse 18 kann auch z.B. zu einer Verschiebung eines Fokuspunkts der Projektionslinse 18 oder zu einer gezielten Farbsaumkorrektur mehrteilig ausgebildet sein kann (nicht dargestellt). Zur Farbkorrektur sind z.B. sog. Achromaten bekannt, die mindestens zwei Linsen umfassen und z.B. im Bereich einer auf die Fahrbahn projizierten Hell-Dunkelgrenze bei einer abgeblendeten Lichtverteilung einen Farblängsfehler kompensieren können.
-
Die Projektionslinse 18 ist über eine Linsenhalterung 20 an einem vorderen Rand des Reflektors 10 und damit an dem restlichen Lichtmodul 7 befestigt. Die Linsenhalterung 20 ist vorzugsweise aus einem temperaturfesten Kunststoff (z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), Polybutylenterephthalat (PBT), Perfluoralkoxylalkan (PFA) oder Polyphenylenether (PPE)) gefertigt. Die Kunststoffe können auch noch mit Glasfasern oder Glaskugeln gemischt sein, um deren Stabilität und Temperaturbeständigkeit zu verbessern. Denkbar ist auch, dass die Linsenhalterung 20 direkt am Gehäuse 17 befestigt ist. Die Linsenhalterung 20 hat in der Regel eine Hohlzylinder- oder Tubusform, wobei in der Mantelfläche des Hohlzylinders oder Tubus Aussparungen vorgesehen sein können. In dem in der Figur dargestellten Projektionsmodul 7 ist die Linsenhalterung 20 vorzugsweise durch einen im Wesentlichen geschlossenen Tubus 21 gebildet.
-
Im Inneren des Scheinwerfers 5 ist zudem eine Zier- oder Abdeckblende 22 vorgesehen, welchen das Lichtmodul 7 bzw. insbesondere die Projektionslinse 18 umgibt und den hinteren Teil des Lichtmoduls 7 bei einer Sicht von außen durch die Abdeckscheibe 15 in das Innere des Gehäuses 17 vor Blicken schützt. Der Abdeckrahmen 22 ist durch seine Ausgestaltung (Form, Farbe, Oberflächenbeschaffenheit, etc.) für den ästhetischen Eindruck und somit das Design des Scheinwerfers 5 mit verantwortlich, vor allem bei ausgeschalteter Lichtquelle 12.
-
Im Innern des Lichtmoduls 7 kann eine Blendenanordnung 24 vorgesehen sein, die zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung, z.B. eines Abblendlichts oder eines Nebellichts, dient. Dabei wird eine Oberkante der Blendenanordnung 24 durch die Projektionslinse 18 als horizontale Helldunkelgrenze der resultierenden Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Die Blendenanordnung 24 schattet einen Teil des vom Reflektor 10 reflektierten Lichts ab, das in der Lichtverteilung sonst in einen Bereich oberhalb der Helldunkelgrenze gelangen würde. Die Blendenanordnung 24 kann in den Strahlengang des Lichts hinein- und herausbewegt werden. Auf diese Weise kann die Lichtverteilung z.B. zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet oder eine Lichtverteilung mit variabler Helldunkelgrenze erzielt werden. Die Blendenanordnung 24 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt.
-
Je nach einer Stellung der Sonne relativ zur Lichtaustrittsöffnung 19 des Scheinwerfers 5 und abhängig von der Ausrichtung und Neigung der Abdeckscheibe 15 können sowohl bei fahrendem als auch bei stehendem Kraftfahrzeug Sonnenstrahlen 26, die einen energiereichen Infrarotstrahlungsanteil aufweisen, durch die Abdeckscheibe 15 in das Innere des Gehäuses 17 fallen. Dort können die Sonnenstrahlen 26 bspw. auf die Projektionslinse 18 oder andere Licht fokussierende Bauteile treffen. Eine oben weit nach hinten über die Projektionslinse 18 gezogene Abdeckscheibe 15, wie sie häufig bei modernen Kraftfahrzeugen mit flachen, windschlüpfrigen Fronten vorhanden sind, begünstigt diesen Effekt noch. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Abdeckscheibe 15, bspw. mit einer entsprechenden Wölbung und/oder optisch wirksamen Elementen, kann sogar die Abdeckscheibe 15 selbst als Licht fokussierendes Bauteil fungieren. Ferner ist es denkbar, dass auch der Reflektor 10 für einfallende Sonnenstrahlen fokussierend wirken kann.
-
Wenn die Sonnenstrahlen 26 auf die Projektionslinse 18 treffen, können sie von dieser fokussiert werden. Im weiteren Verlauf treffen die fokussierten Sonnenstahlen 26 auf Bauteile des Scheinwerfers 5, insbesondere auf Bauteile im Inneren des Lichtmoduls 7. Dies können Teile der Linsenhalterung 20, insbesondere des Tubus 21 sein, da diese unmittelbar an die Projektionslinse 18 angrenzen.
-
Um eine wärmebedingte Beschädigung der Linsenhalterung 20 bzw. des Tubus 21 durch die fokussierten, energiereichen Sonnenstahlen 26 zu verhindern, weist die Linsenhalterung 20 bzw. weist der Tubus 21 des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 5 zumindest auf der zur optischen Achse 11 des Projektionsmoduls 7 gewandten Seite eine Metallbeschichtung 28 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Metallschicht 28 auf alle zur optischen Achse 11 weisenden Oberflächen der Linsenhalterung 20 bzw. des Tubus 21 aufgebracht. Es ist jedoch denkbar, dass die Metallschicht 28 nur auf Teilbereiche der Halterung 20 bzw. des Tubus 21 aufgebracht wird. Ferner ist es denkbar, dass nur auf denjenigen Teil der Linsenhalterung 20 bzw. des Tubus 21 eine Metallschicht 28 aufgebracht wird, die sich unterhalb einer die optische Achse 11 umfassenden Horizontalebene oder einer zu dieser parallelen Ebene befinden. Die Metallbeschichtung 28 ist insbesondere überall dort aufgetragen, wo fokussierende Sonnenstrahlen 26 auf die Linsenhalterung 20 auftreffen können.
-
Vorzugsweise wird die Metallbeschichtung 28 bereits während eines Herstellungsprozesses der Linsenhalterung 20 unlösbar auf das Kunststoffmaterial der Linsenhalterung 20 aufgetragen. Die Metallbeschichtung 28 kann dabei auf unterschiedliche Weise auf das Kunststoffmaterial der Linsenhalterung 20 bzw. des Tubus 21 aufgebracht werden. Möglich ist dabei z.B. ein Aufdampfen oder Aufsprühen eines metallischen Werkstoffs. Denkbar ist auch bspw. ein thermisches Spritzen, bei dem durch Aufheizen von metallischem Beschichtungsmaterial ein Herauslösen von Partikeln erreicht wird, die anschließend auf die Kunststoffoberfläche aufgespritzt werden und dort erstarren. Möglich ist auch ein Eintauchen des Kunststoffmaterials in ein geeignetes Bad (sog. Kunststoffgalvanisierung).
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Metallbeschichtung 28 durch Sputtern aufgebracht. Beim Sputtern, auch Kathodenzerstäubung genannt, werden in einem Hochvakuum aus einem metallischen Festkörper durch Beschuss mit energiereichen Ionen (bevorzugt Edelgasionen) Metallatome herausgelöst, die dann in eine Gasphase übergehen. Mit diesen herausgelösten Atomen wird das zu beschichtende Material beschossen, wobei sich dort anschließend eine feste Metallschicht 28 bildet. In der Regel werden dabei Schichtdicken von 3 bis 5 µm erzeugt.
-
Durch die Metallbeschichtung 28 wird erreicht, dass die Wärme, die durch die auf die Linsenhalterung 20 auftreffenden, fokussierten Sonnenstrahlen 26 erzeugt wird, auf eine große Fläche verteilt wird. Dabei wird ausgenutzt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Metall wesentlich größer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff.
-
Der Wärmeschutz der Linsenhalterung 20 kann weiter verbessert werden, indem die Metallbeschichtung 28 eine spiegelnde Oberfläche bildet. Dadurch können die fokussierten Sonnenstrahlen 26 an der Metallbeschichtung 28 reflektiert werden, wobei eine Absorption der Sonnenstrahlen 26 im Kunststoffmaterial der Linsenhalterung 20 vermieden wird. Die Sonnenstrahlen 26 können dabei auf weniger wärmeempfindliche Bereiche des Lichtmoduls 7 gelenkt werden, z.B. auf die Blendenanordnung 24 des Lichtmoduls 7 (vgl. die gestrichelt eingezeichneten reflektierten Strahlen 30). Andere mögliche Ziele für die von der Metallbeschichtung 28 umgelenkten Sonnenstrahlen 30 kann z.B. ein der Lichtquelle 12 zugeordneter Kühlkörper sein.
-
Alternativ kann die Metallbeschichtung 28 mattiert sein. Durch die mattierte Oberfläche werden die reflektierten Sonnenstrahlen 26 zusätzlich gestreut und die energiereichen Strahlen auf einen größeren Bereich verteilt, was zu einer Verringerung der lokalen Erwärmung führt.
-
Dieser Effekt kann noch dadurch unterstützt werden, dass die Linsenhalterung 20 bzw. der Tubus 21 im Bereich der Metallbeschichtung 28 Rillen aufweisen, was zu einer besonders starken Streuung der reflektierten Sonnenstrahlen 26 führt. Die Rillen können dabei in beliebiger Richtung verlaufen. Denkbar ist auch, dass die Metallbeschichtung statt Rillen eine kissenförmige oder eine beliebig anders ausgebildete Struktur aufweist, die den gleichen Effekt auslöst. Als mögliche Strukturelemente kommen bspw. Pyramiden oder Quader in Betracht.
