-
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Aus der
DE 10 2012 107 426 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung bekannt. Die Optikeinheit umfasst eine Linse mit einer lichteintrittsseitigen Oberfläche und mit einer lichtaustrittsseitigen Oberfläche. In einem Teilbereich der lichteintrittsseitigen Oberfläche oder der lichtaustrittsseitigen Oberfläche sind Mikrooptikelemente als optische Elemente angeordnet, die einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtbündels in einen Bereich oberhalb einer Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung ablenken zur Erkennung von hochgesetzten Verkehrsschildern (Overhead Signs). Dadurch, dass die Mikrooptikelemente relativ klein dimensioniert sind und sich gleichmäßig über den relativ großen Teilbereich der lichteintrittsseitigen Oberfläche oder der lichtaustrittsseitigen Oberfläche erstrecken, sind die Mikrooptikelemente für einen Betrachter von außen nicht wahrnehmbar. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist jedoch, dass der Herstellungsaufwand relativ groß ist, die Mikrooptikstrukturen gleichförmig auszuformen.
-
Aus der
DE 40 31 352 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einer Optikeinheit bekannt. Die Optikeinheit umfasst eine Linse, deren lichtaustrittsseitige Oberfläche durchgehend mit einer Wellenprofilierung versehen ist. Die Wellenprofilierung weist bogenförmige Erhebungen und zwischen denselben verlaufende Auslaufabschnitte auf. Ein Übergang der Erhebungen zu einer Hauptfläche der lichtaustrittsseitigen Oberfläche ist nicht vorgesehen.
-
Aus der
FR 2 770 617 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einer Optikeinheit enthaltend eine Linse bekannt, wobei die Linse in einem Teilbereich einer lichtaustrittsseitigen Oberfläche eine Wellenprofilierung aufweist. Die Wellenprofilierung weist mehrere unmittelbar nebeneinander angeordnete Erhebungen auf, die jeweils torusförmig ausgebildet sind.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen mit einer Linse versehenen Scheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise unterschiedliche lichttechnische Anforderungen erfüllt werden, wobei insbesondere der Herstellungsaufwand begrenzt bzw. reduziert ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
-
Nach der Erfindung ist in einem Teilbereich einer lichteintrittsseitigen Oberfläche und/oder einer lichtaustrittsseitigen Oberfläche einer Linse der Optikeinheit eine Wellenprofilierung vorgesehen, die mindestens eine bogenförmige Erhebung und vorzugsweise benachbart zu derselben verlaufende bogenförmige Auslaufabschnitte aufweist. Die Erhebung geht hierbei stetig in die bogenförmigen Auslaufabschnitte über. In Wellenrichtung ergibt sich somit eine kontinuierliche Fläche ohne das Vorhandensein von Kanten. Durch die Wellenprofilierung lässt sich herstellungstechnisch auf einfache Weise eine Streuung eines Teils des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtbündels erzielen. Je nach Anordnung der Wellenprofilierung auf der lichteintrittsseitigen und lichtaustrittsseitigen Oberfläche der Linse lässt sich eine Zusatzlichtverteilung zur Erkennung von hochgesetzten Verkehrsschildern bzw. eine Aufweichung eines Teillichtbündels im Bereich der Hell-/Dunkelgrenze erreichen.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die bogenförmige Erhebung der Wellenprofilierung eine Länge auf, die größer ist als eine Länge des Auslaufabschnitts. Vorzugsweise ist die Länge der bogenförmigen Erhebung größer als die doppelte Länge des Auslaufabschnitts, so dass die bogenförmige Erhebung im Wesentlichen die Streuung des Lichtes bestimmt, während der Auslaufabschnitt lediglich den kontinuierlichen Übergang zu einer weiteren bogenförmigen Erhebung oder zu einer Hauptfläche der lichteintrittsseitigen Oberfläche bzw. lichtaustrittsseitigen Oberfläche ermöglicht.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich der Teilbereich der lichteintrittsseitigen Oberfläche in einem Bereich unterhalb der optischen Achse der Linse, indem ein genügender Lichtstrom in einem passenden Winkelbereich vorhanden ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich der Teilbereich der lichtaustrittsseitigen Oberfläche in der Nähe einer optischen Achse der Linse, in der die Streuung des Lichtes vergleichsweise gering bzw. einfach Winkeländerungen vorgenommen werden können.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Wellenprofilierung lediglich eine einzige bogenförmige Erhebung auf, die sich in dem Teilbereich der lichteintrittsseitigen Oberfläche befindet. Der Radius der bogenförmigen Erhebung ist derart ausgebildet, dass ein Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtbündels, der auf die bogenförmige Erhebung trifft, so gestreut wird, dass er in einem Bereich oberhalb einer Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung zur Erkennung von hochgesetzten Verkehrsschildern dienen kann. Die Wellenprofilierung ist auf der lichteintrittsseitigen Oberfläche der Linse angeordnet, die von einer Abschlussscheibe des Scheinwerfers abgewandt angeordnet ist.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der bogenförmige Auslaufabschnitt einen einzigen Radius auf, der sich an die bogenförmige Erhebung der Wellenprofilierung zur Erkennung von hochgesetzten Verkehrsschildern anschließt. Der Auslaufabschnitt ermöglicht einen kontinuierlichen Übergang zu der Hauptfläche der Lichteintrittsfläche der Linse. Darüber hinaus kann dieser Radius durch Werkzeuge einfach hergestellt werden. Die Erhebungen sind so ausgelegt, dass eine Streuung des Lichtes in vertikaler Richtung nach oben bis 6° erfolgt.
-
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Wellenprofilierung mindestens zwei bogenförmige Erhebungen aus einem Teilbereich der lichtaustrittsseitigen Oberfläche der Linse auf, die einen solchen Radius bzw. eine Länge aufweisen, dass ein Teil der von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtbündels, das zur Ausleuchtung an Grenzen zu der Hell-/Dunkelgrenze dient, in vertikaler Richtung gestreut wird. Vorteilhaft lässt sich hierdurch eine Aufweichung der Hell-/Dunkelgrenze bewirken, die vorzugsweise eine Streuung in vertikaler Richtung von +/- 0,1° bewirkt. Damit kann ein relativ scharfer Übergang im Bereich der Hell-/Dunkelgrenze abgemildert werden, der durch Abbildung einer Blendenkante erfolgt, wenn der Scheinwerfer als ein Projektionsmodul ausgebildet ist.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Radius des Auslaufabschnitts in entgegengesetzter Richtung zu dem Radius der benachbarten Erhebung ausgerichtet. Auf diese Weise kann herstellungstechnisch einfach, beispielsweise mittels eines Fräswerkzeugs, die Wellenprofilierung hergestellt werden.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Wellenprofilierung durchgehend zumindest von einem seitlichen Rand der lichteintrittsseitigen Oberfläche bzw. der lichtaustrittsseitigen Oberfläche zu einem gegenüberliegenden seitlichen Rand derselben. Auf diese Weise ergibt sich eine symmetrische Oberflächenstruktur der Linse bezüglich einer vertikalen Mittelebene derselben. Die Linsenoberfläche weist somit eine relativ homogene Struktur auf.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Scheinwerfers mit einer Wellenprofilierung auf einer lichteintrittsseitigen Oberfläche und einer lichtaustrittsseitigen Oberfläche einer Linse,
- 2 eine Rückansicht der Linse mit der Wellenprofilierung auf der lichteintrittsseitigen Oberfläche und
- 3 eine Vorderansicht der Linse mit der Wellenprofilierung auf der lichtaustrittsseitigen Oberfläche.
-
Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge dient zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, beispielsweise einer Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung. Der Scheinwerfer nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den 1 bis 3 weist eine Lichtquelle 1 und eine Optikeinheit 2 auf, wobei die Optikeinheit 2 lediglich durch eine Linse 3 gebildet ist. Die Lichtquelle 1 besteht aus einen oder mehreren halbleiterbasierten Leuchtelementen, beispielsweise LED-Leuchtelementen, die auf einem Träger bzw. einer Leiterplatte angeordnet sind.
-
In Hauptabstrahlung H vor der Lichtquelle 1 ist die als plankonvexe Linse ausgebildete Linse 3 angeordnet. Die Linse 3 ist vorzugsweise symmetrisch zu einer vertikalen Mittelebene ausgebildet. Die Linse 3 weist eine lichteintrittsseitige Oberfläche 4 auf, die auf einer der Lichtquelle 1 zugewandten Seite der Linse 3 angeordnet ist. Ferner weist die Linse 3 eine lichtaustrittsseitige Oberfläche 5 auf, die auf einer der Lichtquelle 1 abgewandten Seite der Linse 3 bzw. auf einer nicht dargestellten Abschlussscheibe des Scheinwerfers zugewandten Seite angeordnet ist. Die Linse 3 weist ferner eine Deckfläche 6 und eine Bodenfläche 7 auf, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind und die lichteintrittsseitige Oberfläche 4 und die lichtaustrittsseitige Oberfläche 5 obenseitig und untenseitig miteinander verbinden. Ferner weist die Linse 3 gegenüberliegende, vorzugsweise vertikal verlaufende Seitenflächen 8, 8' auf, die die lichteintrittsseitige Oberfläche 4 und die lichtaustrittsseitige Oberfläche 5 verbinden.
-
In einem Teilbereich 9 der lichteintrittsseitigen Oberfläche 4, der in der Nähe einer optischen Achse 10 der Linse 3 und unterhalb der optischen Achse 10 angeordnet ist, ist eine Wellenprofilierung 11 vorgesehen zur Erzeugung eines Lichtbündels, mittels dessen hochgesetzte Verkehrsschilder erkannt werden können. Die Wellenprofilierung 11 weist eine einzige bogenförmige Erhebung 12 auf, die erhaben zu einer ebenen Hauptfläche 13 der lichteintrittsseitigen Oberfläche 4 ausgebildet ist. Zu beiden Seiten der bogenförmigen Erhebung 12, also an einem oberen Rand und einem unteren Rand derselben, schließt sich jeweils ein bogenförmiger Auslaufabschnitt 14 an, dessen freies Ende stetig in die Hauptfläche 13 übergeht. An der lichteintrittsseitigen Oberfläche 4 ergibt sich somit eine Wellenrichtung 15, die in vertikaler Richtung bzw. senkrecht zu der optischen Achse 10 verläuft. Die bogenförmige Erhebung 12 geht stetig in die angrenzenden bogenförmigen Auslaufabschnitte 14 über.
-
Die bogenförmige Erhebung 12 weist eine Länge IE1 auf, die größer ist als eine Länge IA1 des Auslaufabschnitts 14 ist. Vorzugsweise ist die Länge IE1 der bogenförmigen Erhebung 12 mehr als doppelt so groß als die Länge IA1 des Auslaufabschnitts 14, siehe 2. Die Länge IE1 der bogenförmigen Erhebung 12 liegt in einem Bereich zwischen 0,8 mm und 1,2 mm. Vorzugsweise weist die bogenförmige Erhebung 12 eine Länge IE1 von 1 mm auf.
-
Die Wellenprofilierung 11 bzw. die bogenförmige Erhebung 12 bzw. die bogenförmigen Auslaufabschnitte 14 sind quer zur Wellenrichtung 11 geradlinig und durchgehend in horizontaler Richtung erstreckend angeordnet. Die Wellenprofilierung 11 erstreckt sich von einem seitlichen Rand 16 der lichteintrittsseitigen Oberfläche 4 zu einem gegenüberliegenden seitlichen Rand 16' derselben. Vorzugsweise setzt sich die Wellenprofilierung 11 über den seitlichen Rand 16, 16' hinaus fort in einen Teilbereich der Seitenflächen 8, 8'.
-
Die bogenförmige Erhebung 12 weist einen Radius rE1 in einem Bereich von 0,5 mm bis 2 mm auf. Vorzugsweise beträgt der Radius rE1 der Erhebung 12 1,3 mm. Der Auslaufabschnitt 14 weist einen Radius rA1 in einem Bereich von 0,08 mm bis 0,12 mm auf. Vorzugsweise beträgt der Radius rA1 des Auslaufabschnitts 14 0,1 mm. Beispielsweise ist der Radius (rA1) des an einer Seite der bogenförmigen Erhebung 12 verlaufenden Auslaufabschnitts 14 der Wellenprofilierung 11 nicht gleich ist zu dem Radius rA1 des an einer gegenüberliegenden anderen Seite der bogenförmigen Erhebung 12 verlaufenden Auslaufabschnitts 14 der Wellenprofilierung 11 ausgebildet.
-
Der Radius rA1 des Auslaufabschnitts 14 ist entgegengesetzt zu dem Radius rE1 der Erhebung 12 orientiert angeordnet. Es ergibt sich somit ein kontinuierlicher und stetiger Verlauf der Wellenprofilierung 11 zwischen gegenüberliegenden Rändern derselben, die an der Hauptfläche 13 der lichteintrittsseitigen Oberfläche 4 angrenzen.
-
Die Wellenprofilierung 11 ermöglicht somit eine Streuung eines Teils der von der Lichtquelle 1 abgesandten Lichtbündels in vertikaler Richtung nach oben bis zu 6°. Auf diese Weise wird der auf die Wellenprofilierung 11 treffende Teil des Lichtbündels in einen Bereich oberhalb einer Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung gerichtet, der die Erkennung von hochgesetzten Verkehrsschildern ermöglicht.
-
Die lichtaustrittsseitige Oberfläche 5 weist in einem oberhalb der optischen Achse 10 angeordneten Teilbereich 17, der in der Nähe der optischen Achse 10 angeordnet ist, eine Wellenprofilierung 18 zur Aufweichung eines Lichtbündels der Lichtquelle 1 von plus/minus 0,1° im Bereich der Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung auf. Hierzu weist die Wellenprofilierung 18 zwei bogenförmige Erhebungen 19 auf, die über einen bogenförmigen Auslaufabschnitt 20 miteinander verbunden sind und über den gleichen Auslaufabschnitt 20 zu einer Hauptfläche 21 der lichtaustrittsseitigen Oberfläche 5 übergehen.
-
Die Wellenprofilierung 18 verläuft in vertikaler Richtung, also in Wellenrichtung 15, stetig, d. h. ohne das Auftreten von Kanten. Auch weist die Wellenprofilierung 18 - wie die Wellenprofilierung 11 der lichteintrittsseitigen Oberfläche 4 - in Wellenrichtung 15 keine geraden bzw. ebenen Konturen auf.
-
In horizontaler Richtung verläuft die Wellenprofilierung 18 durchgehend bzw. geradlinig bzw. dem Konturverlauf der konvexen lichtaustrittsseitigen Oberfläche 5 folgend von der Seitenfläche 8 zu der gegenüberliegenden Seitenfläche 8'. Vorzugsweise erstreckt sich die Wellenprofilierung 18 über einen seitlichen Rand 22, 22' der lichtaustrittsseitigen Oberfläche 5 hinaus in einen Teilbereich der Seitenflächen 8, 8'. Beispielsweise kann die Wellenprofilierung 18 an den Seitenflächen 8, 8' bis in eine vertikale Ebene verlaufen, an der auch die Wellenprofilierung 11 zur Erkennung der hochgesetzten Verkehrsschilder endet.
-
Die bogenförmige Erhebung 19 weist eine Länge IE2 auf, die größer ist als eine Länge IA2 des Auslaufabschnitts 20. Vorzugsweise ist die Länge IE2 der bogenförmigen Erhebung 19 größer als die doppelte Länge IA2 des Auslaufabschnitts 20.
-
Die Länge IE2 der bogenförmigen Erhebung 19 kann in einem Bereich von 1,2 mm bis 1,8 mm liegen. Vorzugsweise beträgt die Länge IE2 der bogenförmigen Erhebung 8 1,5 mm.
-
Die bogenförmige Erhebung 19 weist einen Radius rE2 in einem Bereich von 0,5 mm bis 30 mm auf. Vorzugsweise kann der Radius rE2 der bogenförmigen Erhebung 19 ca. 23 mm betragen.
-
Der Auslaufabschnitt 20 weist einen Radius rA2 in einem Bereich von 0,5 mm bis 350 mm auf. Vorzugsweise ist der Radius rA2 des an einer Seite der bogenförmigen Erhebung 19 verlaufenden Auslaufabschnitts 20 der Wellenprofilierung 18 nicht gleich ist zu dem Radius rA2 des an einer gegenüberliegenden anderen Seite der bogenförmigen Erhebung 19 verlaufenden Auslaufabschnitts 20 der Wellenprofilierung 18 ausgebildet. Die an der bogenförmigen Erhebung 19 angrenzenden Auslaufabschnitte 20 weisen somit unterschiedliche Krümmungen auf; die Übergangsradien rA2 können unterschiedlich in die asphärische Fläche 5 übergehen.
-
Der Radius rA2 ist in entgegengesetzter Richtung zu dem Radius rE2 der bogenförmigen Erhebung 19 orientiert angeordnet, so dass von der bogenförmigen Erhebung 19 ein kontinuierlicher bzw. stetiger Übergang zu der nächsten bogenförmigen Erhebung 19 bzw. zu der Hauptfläche 21 der lichtaustrittsseitigen Oberfläche 5 erfolgt.
-
Die Auslaufabschnitte 20 und die Erhebungen 19 sind jeweils gleich ausgebildet.
-
Die Linse 3 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise PMMA.
-
Die Wellenprofilierungen 11, 18 bilden eine Riffelstruktur in vertikaler Richtung.
-
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Wellenprofilierungen 11, 18 auch mehr als die in 1 bis 3 dargestellten Erhebungen 12, 19 bzw. bogenförmige Auslaufabschnitte 14, 20 aufweisen. Wesentlich ist, dass sich die bogenförmigen Auslaufabschnitte 14, 20 zu beiden Seiten direkt an die Erhebungen 12, 19 anschließen.
-
Gegebenenfalls kann der Übergang von der Wellenprofilierung 11, 18 zu der Hauptfläche 13, 21 der lichteintrittsseitigen Oberfläche 4 bzw. lichtaustrittsseitigen Oberfläche 5 auch ohne Auslaufabschnitt 14, 20 erfolgen, wenn die Hauptfläche 13, 21 eine entsprechende Wölbung aufweist. In diesem Fall erfolgt der Übergang direkt von der Erhebung 12, 19 auf die Hauptfläche 13, 21.
-
Nach einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der Scheinwerfer als ein Projektionsmodul ausgebildet sein, wobei das Projektionsmodul zusätzlich einen Reflektor und eine Blende mit einer Blendkante aufweist, die mittels der Linse 3 zu der Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung abgebildet wird.
-
Nach einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Linse 3 auch entweder nur die Wellenprofilierung 11 oder nur die Wellenprofilierung 18 aufweisen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lichtquelle
- 2
- Optikeinheit
- 3
- Linse
- 4
- lichteintrittsseitige Oberfläche
- 5
- lichtaustrittsseitige Oberfläche
- 6
- Deckfläche
- 7
- Bodenfläche
- 8,8'
- Seitenflächen
- 9
- Teilbereich
- 10
- optische Achse
- 11
- Wellenprofilierung
- 12
- bogenförmige Erhebung
- 13
- Hauptfläche
- 14
- bogenförmiger Auslaufabschnitt
- 15
- Wellenrichtung
- 16,16'
- seitlicher Rand
- 17
- Teilbereich
- 18
- Wellenprofilierung
- 19
- bogenförmige Erhebung
- 20
- bogenförmiger Auslaufabschnitt
- 21
- Hauptfläche
- 22,22'
- seitlicher Rand
- lE1,lA1,lE2,lA2
- Länge
- H
- Hauptabstrahlung
- rE1,rA1
- Radius