DE102016006604A1

DE102016006604A1 - Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102016006604A1
Application number: DE102016006604.0A
Authority: DE
Inventors: Mozafarri-Afshar Mohsen; Siemen Kühl; Manuel Tessmer; Dr. Wintzer Wolfram
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen blankgepressten Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels in die Lichteintrittsfläche eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen einstückigen Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist.
Die WO 2012/072193 A1 offenbart einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer ersten Lichtquelle, mit zumindest einer zweiten Lichtquelle und mit einer ersten der ersten Lichtquelle zugeordneten Scheinwerferlinse, die einen einstückigen Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der einstückige Körper zumindest einen Lichttunnel und einen Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in den Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels von der ersten Lichtquelle in die Lichteintrittsfläche der ersten Scheinwerferlinse eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts übergeht. Der Fahrzeugscheinwerfer umfasst zudem zumindest eine zweite, der zweiten Lichtquelle zugeordnete Scheinwerferlinse, die einen einstückigen Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der einstückige Körper zumindest einen Lichttunnel und einen Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in den Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels von der ersten Lichtquelle in die Lichteintrittsfläche der zweiten Scheinwerferlinse eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts übergeht.
Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, anzugeben. Es ist insbesondere wünschenswert, die Herstellung von Scheinwerferlinsen bzw. die Herstellung von Kraftfahrzeugscheinwerfern zu vereinfachen.
Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine, optional optisch wirksame, Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels in die Lichteintrittsfläche eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts übergeht,

– wobei die Oberfläche des Lichttunnels im Bereich des Knicks zumindest zum Teil konvex gekrümmt ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die konvex gekrümmte Oberfläche des Lichttunnels eine nach unten gerichtete Oberfläche des Lichttunnels ist, oder
– wobei eine nach unten gerichtete Oberfläche des Lichttunnels oder ein Teil der nach unten gerichteten Oberfläche des Lichttunnels konvex gekrümmt ist.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Krümmung quer zur optischen Achse verläuft. Die Krümmung verläuft insbesondere nicht entlang der optischen Achse.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die konvex gekrümmte (den Lichttunnel nach unten begrenzende) Oberfläche des Lichttunnels nicht schwächer gekrümmt, als eine Krümmung mit einem Krümmungsradius von 50 cm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die konvex gekrümmte Oberfläche des Lichttunnels nicht stärker gekrümmt, als eine Krümmung mit einem Krümmungsradius von 0,3 cm.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die konvex gekrümmte Oberfläche des Lichttunnels entsprechend einer Bezierkurve gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung gilt:

– 0.3·d₁ ≤ s₁ ≤ 0.7·d₁ und/oder
– 0.5 mm ≤ s₂ ≤ 6 mm und/oder
– 10 mm ≤ d₁ ≤ 30 mm und/oder
– –3 mm ≤ d₂ ≤ 3 mm und/oder
– –0.3 mm ≤ d₂ ≤ 0.3 mm und/oder
– 0.4 ≤ g ≤ 0.6,

– der Startpunkt der Bezierkurve die Koordinaten 0, 0 besitzt,
– sich die erste Koordinate (im Wesentlichen) (bei bestimmungsgemäßem Gebrauch) horizontal erstreckt und (im Wesentlichen) orthogonal zur optischen Achse der Scheinwerferlinse, zur optischen Achse des Lichttunnels und/oder zur optischen Achse der Lichtaustrittsfläche verläuft,
– sich die zweite Koordinate im Wesentlichen (bei bestimmungsgemäßem Gebrauch) vertikal erstreckt und (im Wesentlichen) orthogonal zur ersten Koordinate verläuft,
– der Endpunkt der Bezierkurve die Koordinaten d₁, d₂ besitzt,
– der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Koordinaten s₁, s₂ besitzt, und
– der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Gewichtung g besitzt.

Die Lichtaustrittsfläche weist optional einen zylindrischen Bereich auf oder ist zylindrisch. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Lichtaustrittsfläche nicht rotationssymmetrisch ist. Es ist weiterhin insbesondere vorgesehen, dass sich die Lichtaustrittsfläche in horizontaler Richtung um mehr als das 1,5-Fache ihrer Ausdehnung in vertikaler Richtung erstreckt. Die Lichtaustrittsfläche besitzt optional einen Astigmatismus in nachfolgend definierter x-Richtung bzw. in Richtung nachfolgend definierter x-Koordinate bzw. in horizontaler Richtung.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtaustrittsfläche einen (im Wesentlichen) durch eine Funktion (Abstandsfunktion, Abstandsfunktion von der y-Koordinate/y-Achse, Parameterisierungsfunktion)
definiert ist (oder durch diese Funktion mit ihren Parametervariationen begrenzt ist), wobei Φ ein (von einer z-Koordinate ausgehender) Winkel bzw. eine (von einer z-Koordinate ausgehende (Φ = 0 in z-Richtung)) Polarkoordinate in einer durch eine/die z-Koordinate und eine x-Koordinate aufgespannten Ebene ist, wobei

– z eine Koordinate in Richtung einer oder der optischen Achse des Lichttunnels und/oder in Längsrichtung des Lichttunnels und/oder Scheinwerferlinse und/oder des Lichtdurchleitteils und/oder eines Segments der Lichtaustrittsfläche und/oder der Lichtaustrittsfläche,
– y eine Koordinate in vertikaler Richtung und/oder eine Rotationsachse,
– und x eine Koordinate orthogonal zur y-Richtung und orthogonal zur z-Richtung und/oder in horizontaler Richtung

₀

Es kann vorgesehen sein, dass die optisch wirksame Lichtaustrittsfläche, insbesondere zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, insbesondere drei, insbesondere nicht mehr als fünf, Segmente umfasst, wobei zumindest ein Segment (insbesondere ein Segment, das keine Mittelsegment ist, und/oder insbesondere ein Segment, durch das die optische Achse des Lichtdurchleitteils bzw. der Scheinwerferlinse nicht verläuft, und/oder insbesondere ein Segment, durch das die z-Achse bzw. die z-Richtung nicht verläuft, und/oder insbesondere ein Randsegment und/oder insbesondere ein nicht-mittiges Segment insbesondere ein nicht-zentrales Segment) der optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche einen (im Wesentlichen) durch eine Funktion (Abstandsfunktion, Abstandsfunktion von der y-Koordinate/y-Achse Parameterisierungsfunktion)
definiert ist (oder durch diese Funktion mit ihren Parametervariationen begrenzt ist), wobei Φ ein (von einer z-Koordinate ausgehender) Winkel bzw. eine (von einer z-Koordinate ausgehende (Φ = 0 in z-Richtung)) Polarkoordinate in einer durch eine/die z-Koordinate und eine x-Koordinate aufgespannten Ebene ist, wobei n die Brechzahl bzw. Brechungsindex des transparenten Materials ist, und wobei f(Φ) gleich r(Φ, y = 0) mit
ist, wobei Φ₀ ein Schnittpunkt zweier Segmente der optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche bei y = 0 ist, und wobei
55 mm ≤ N ≤ 65 mm und/oder
0.2 ≤ m ≤ 0.3 und/oder
1.0 ≤ X ≤ 4.0 und/oder
1.0 < X ≤ 4.0 und/oder
1.1 ≤ X ≤ 4.0 und/oder
1.2 ≤ X ≤ 4.0 und/oder
1.5 ≤ X ≤ 4.0 und/oder
0 < Y ≤ 1 und/oder
0.1 ≤ Y ≤ 1
ist. Die andere Seite der Lichtaustrittsfläche, also die Seite, für die Φ negativ ist, ist mit entsprechend angepassten Vorzeichen auszugestalten.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine oder die rechte Seitenfläche des Lichttunnels und/oder eine oder die linke Seitenfläche des Lichttunnels (zumindest zum Teil) konkav gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine oder die rechte und/oder eine oder die linke Seitenfläche des Lichttunnels (zumindest zum Teil) entsprechend einer Bezierkurve gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung gilt:

– 0.3·d₁ ≤ s₁ ≤ 0.7·d₁ und/oder
– 0.4·d₂ ≤ s₂ ≤ 1.5·d₂ und/oder
– 1.5 ≤ d₁/d₂ ≤ 10 und/oder
– 0.3 ≤ g ≤ 0.7,

– der Startpunkt der Bezierkurve die Koordinaten 0, 0 besitzt,
– sich die erste Koordinate (im Wesentlichen) (bei bestimmungsgemäßem Gebrauch) horizontal erstreckt und (im Wesentlichen) entlang oder parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse, zur optischen Achse des Lichttunnels und/oder zur optischen Achse der Lichtaustrittsfläche verläuft,
– sich die zweite Koordinate im Wesentlichen (bei bestimmungsgemäßem Gebrauch) horizontal erstreckt und (im Wesentlichen) orthogonal zur ersten Koordinate verläuft,
– der Endpunkt der Bezierkurve die Koordinaten d₁, d₂ besitzt,
– der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Koordinaten s₁, s₂ besitzt, und/oder
– der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Gewichtung g besitzt.

Eine Seitenfläche eines Lichttunnels im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine dem Lichttunnel seitlich begrenzende Oberfläche.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichttunnel trichterförmig, wobei er sich in Richtung auf die Lichteintrittsfläche verjüngt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bilden die rechte und die linke Seitenfläche des Lichttunnels ein Teil eines Trichters, der sich in Richtung auf die Lichteintrittsfläche verjüngt. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die linke Seitenfläche des Lichttunnels nicht symmetrisch zur rechten Seitenfläche des Lichttunnels. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die linke Seitenfläche des Lichttunnels gegenüber der optischen Achse des Lichttunnels geneigt. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die rechte Seitenfläche des Lichttunnels gegenüber der optischen Achse des Lichttunnels geneigt.
Eine optisch wirksame Lichteintrittsfläche bzw. eine optisch wirksame Lichtaustrittsfläche ist eine optisch wirksame Oberfläche des einstückigen Körpers. Eine optisch wirksame Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Oberfläche des transparenten Körpers, an der es bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Scheinwerferlinse zur Lichtbrechung kommt. Eine optisch wirksame Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Oberfläche, an der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Scheinwerferlinse die Richtung von Licht, das durch diese Oberfläche durchtritt, (gezielt) geändert wird.
Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere anorganisches Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Silikatglas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas, wie es in der PCT/EP2008/010136 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere
0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,
60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO.
Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine optisch wirksame Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser optisch wirksamen Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass eine blankgepresste Oberfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird.
Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass an seinen seitlichen (insbesondere oben, unten, rechts und/oder links) Oberflächen im Wesentlichen Totalreflexion stattfindet, sodass durch die Lichteintrittsfläche eintretendes Licht durch den Tunnel als Lichtleiter geführt wird. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Lichtleiter. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Lichttunnel, insbesondere im Bereich des Knicks, keine spiegelnde Beschichtung aufweist.
Ein Knick im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein gekrümmter Übergang. Ein Knick im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein mit einem Krümmungsradius von nicht weniger als 50 nm gekrümmter Übergang. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knick keine Unstetigkeit, sondern eine Krümmung aufweist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knick eine Krümmung, insbesondere mit einem Krümmungsradius der Krümmung im Knick von nicht weniger als 50 nm, aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Krümmungsradius nicht größer als 5 mm. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Krümmungsradius nicht größer als 0,25 mm, insbesondere nicht größer als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer als 0,1 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Krümmungsradius der Krümmung im Knick zumindest 0,05 mm. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knickbereich blankgepresst ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Orthogonale der Lichteintrittsfläche gegenüber der optischen Achse des Lichtdurchleitteils, insbesondere in einem Winkel zwischen 85° und 20°, zum Beispiel in einem Winkel zwischen 70° und 40°, geneigt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Länge der Scheinwerferlinse in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 9 cm.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Lichteintrittsfläche im Sinne der Erfindung und/oder eine Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung eine Licht streuende Struktur aufweist. Eine Licht streuende Struktur im Sinne der Erfindung kann z. B. eine Struktur sein, wie sie in der DE 10 2005 009 556 A1 und der EP 1 514 148 A1 bzw. der EP 1 514 148 B1 offenbart ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung beschichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung mit einer reflektierenden Schicht beschichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verspiegelt ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei der Fahrzeugscheinwerfer eine – insbesondere eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassende – Scheinwerferlinse sowie eine Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in die Lichteintrittsfläche aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtquelle zumindest eine LED oder eine Anordnung von LEDs. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtquelle zumindest eine OLED oder eine Anordnung von OLEDs. Die Lichtquelle kann zum Beispiel auch ein flächiges Leuchtfeld sein. Die Lichtquelle kann auch Leuchtelemente-Chips umfassen, wie sie die DE 103 15 131 A1 offenbart. Eine Lichtquelle kann auch ein Laser sein. Ein verwendbarer Laser ist in ISAL 2011 Proceedings, Seite 271 ff. offenbart.
Es kann vorgesehen sein, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer in Verbindung mit einem zumindest einem weiteren („weitere” ist in diesem Absatz synonym für „zweite” oder „zumindest zweite”) Kraftfahrzeugscheinwerfer ein Abblendlicht implementiert. Dabei umfasst der weitere Kraftfahrzeugscheinwerfer eine weitere Scheinwerferlinse mit einem weiteren, insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen weiteren Lichttunnel und ein weiteres Lichtdurchleitteil mit zumindest einer weiteren optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der weitere Lichttunnel zumindest eine, optional optisch wirksame, weitere Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem weiteren Knick in das weitere Lichtdurchleitteil zur Abbildung des weiteren Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels in die weitere Lichteintrittsfläche eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts übergeht. Der weitere Kraftfahrzeugscheinwerfer umfasst zudem eine weitere Lichtquelle, insbesondere eine LED, zur Einkopplung bzw. zum Einstrahlen von Licht in die weitere Lichteintrittsfläche.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Fahrzeugscheinwerfer keine der Scheinwerferlinse zugeordnete Sekundäroptik auf. Eine Sekundäroptik im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Optik zur Ausrichtung von Licht, das aus der Lichtaustrittsfläche bzw. der letzten Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse austritt. Eine Sekundäroptik im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein von der Scheinwerferlinse getrenntes und/oder nachgeordnetes optisches Element zur Ausrichtung von Licht. Eine Sekundäroptik im Sinne der Erfindung ist insbesondere keine Abdeck- bzw. Schutzscheibe, sondern ein optisches Element, das zur Ausrichtung von Licht vorgesehen ist. Ein Beispiel für eine Sekundäroptik ist zum Beispiel eine Sekundärlinse, wie sie die DE 10 2004 043 706 A1 offenbart.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Abstand der Lichtquelle vom Mittelpunkt der Lichtaustrittsfläche in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 12 cm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Länge des Fahrzeugscheinwerfers (beschränkt auf Lichtquelle und Scheinwerferlinse) in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 12 cm.
Es können eine oder mehrere weitere Lichtquellen vorgesehen sein, deren Licht in das Durchleitteil und/oder einen Teil des Lichttunnels zur Implementierung von Signlight, Fernlicht und/oder Kurvenlicht eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird. Bei der Einkopplung von derartigem zusätzlichem Licht in den Lichttunnel ist insbesondere vorgesehen, dass dies in der Hälfte des Lichttunnels erfolgt, die dem Lichtdurchleitteil näher ist und/oder in der nicht die Lichteintrittsfläche vorgesehen ist.
Es können eine oder mehrere weitere Lichtquellen vorgesehen sein, deren Licht in das Durchleitteil und/oder einen Teil des Lichttunnels zur Implementierung von Signlight, Fernlicht und/oder Kurvenlicht eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird. Bei der Einkopplung von derartigem zusätzlichem Licht in den Lichttunnel ist insbesondere vorgesehen, dass dies in der Hälfte des Lichttunnels erfolgt, die dem Lichtdurchleitteil näher ist und/oder in der nicht die Lichteintrittsfläche vorgesehen ist. Es können insbesondere zusätzliche Lichtquellenanordnungen vorgesehen sein, wie sie in der WO 2012/072192 A1 beschrieben bzw. beansprucht sind. Zusätzliche Lichtquellenanordnungen sind dabei insbesondere in den 10, 14, 15, 18, 19, 20 und 21 der WO 2012/072192 A1 beschrieben. Die erfindungsgemäße Scheinwerferlinse kann insbesondere auch in Arrays mit gegeneinander geneigten optischen Achsen verwendet werden, wie es beispielsweise in der WO 2012/072193 A2 , insbesondere in 24 der WO 2012/072193 A2 , offenbart (bzw. beansprucht) ist. Zudem oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Scheinwerferlinse in Fahrzeugkonfigurationen zum Einsatz kommt, wie sie in der WO 2012/072191 A2 offenbart bzw. beansprucht sind.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtquelle und die (erste) Lichteintrittsfläche derart aufgestaltet und zueinander angeordnet, dass Licht der Lichtquelle mit einer Lichtstromdichte von zumindest 75 lm/mm² in die Lichteintrittsfläche eintritt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Lichttunnel einen Bereich auf seiner den Lichttunnel (bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Scheinwerferlinse bzw. des Fahrzeugscheinwerfers) nach oben begrenzenden Oberfläche, der im Wesentlichen einem Teil der Oberfläche eines Ellipsoiden entspricht, wobei der Ellipsoid einen ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt aufweist, wobei die Lichteintrittsfläche

– (im Wesentlichen) vertikal und/oder
– (im Wesentlichen) orthogonal zur optischen Achse der Scheinwerferlinse
– (im Wesentlichen) orthogonal zur optischen Achse des Lichttunnels
– (im Wesentlichen) orthogonal zur Längsachse des Lichttunnels
– (im Wesentlichen) orthogonal zur optischen Achse des Lichtdurchleitteils
– (im Wesentlichen) orthogonal zur optischen Achse der Lichtaustrittsfläche

Vorgenannte Aufgabe wird durch einen – eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden – Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle und einer Scheinwerferlinse gelöst, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine, optional optisch wirksame, Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze durch mittels der Lichtquelle in die Lichteintrittsfläche eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts übergeht, wobei der Lichttunnel einen Bereich auf seiner den Lichttunnel (bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Scheinwerferlinse bzw. des Fahrzeugscheinwerfers) nach oben begrenzenden Oberfläche umfasst, der im Wesentlichen einem Teil der Oberfläche eines Ellipsoiden entspricht, wobei der Ellipsoid einen ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt aufweist, wobei die Lichteintrittsfläche

Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugscheinwerfers zur Verwendung in dem Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer perspektivischen Frontansicht,
3 eine Scheinwerferlinse des Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß 2 in einer perspektivischen Rückansicht,
4 eine Seitenansicht der Scheinwerferlinse gemäß 3,
5 eine Rückansicht der Scheinwerferlinse gemäß 3,
6 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt der Rückansicht der Scheinwerferlinse gemäß 5,
7 eine vergrößerte Darstellung des Übergangs zwischen Lichttunnel und Lichtdurchleitteil der Scheinwerferlinse gemäß 3,
8 ein Ausführungsbeispiel einer Bezierkurve, die eine konvexe Krümmung der Unterseite des Lichttunnels der Scheinwerferlinse gemäß 3 beschreibt,
9 ein Ausführungsbeispiel einer Bezierkurve, die eine konkave Krümmung der Seitenwände des Lichttunnels der Scheinwerferlinse gemäß 3 beschreibt,
10 ein Ausführungsbeispiel eines zusätzlichen Kraftfahrzeugscheinwerfers zur Verwendung in dem Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer perspektivischen Frontansicht,
11 eine ausschnittsweise Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer alternativen Ausgestaltung eines Lichttunnels für die Scheinwerferlinse gemäß
3 bzw. für die Scheinwerferlinse gemäß 10 in einer Seitenansicht,
12 ein Ausführungsbeispiel für einen Ellipsoiden,
13 den Ellipsoiden gemäß 12 mit einer überlagerten Darstellung eines Teils des in 11 dargestellten Lichttunnels in Querschnittsdarstellung und
14 die Ausleuchtung einer Fahrbahn mittels eines Kraftfahrzeugscheinwerfers als Kombination des Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß 1 und des Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß 10.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeuges 1 mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer 10. 2 zeigt den Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 in einer Draufsicht mit einer Scheinwerferlinse 100, jedoch ohne Gehäuse, Halterungen und Energieversorgung. 3 zeigt die Scheinwerferlinse 100 in einer perspektivischen Rückansicht. 4 zeigt die Scheinwerferlinse 100 in einer Seitenansicht und 5 zeigt die Scheinwerferlinse 100 in einer Rückansicht, die in 6 in einer vergrößerten Ansicht dargestellt ist. Die Scheinwerferlinse 100 umfasst einen blankgepressten einstückigen Körper aus anorganischem Glas, insbesondere Glas, das
0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,
60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO,
umfasst. Der blankgepresste einstückige Körper umfasst einen Lichttunnel 108, der auf der einen Seite eine Lichteintrittsfläche 101 aufweist und auf einer anderen Seite mit einem in 7 vergrößert dargestellten, als gekrümmten Übergang ausgestalteten Knick 107 in ein Lichtdurchleitteil 109 (des blankgepressten einstückigen Körpers) übergeht, das eine Lichtaustrittsfläche 102 aufweist, wobei

– z eine Koordinate in Richtung der optischen Achse des Lichttunnels 108 und/oder in Längsrichtung des Lichttunnels 108 und/oder der optischen Achse der Scheinwerferlinse 100 und/oder des Lichtdurchleitteils 109 und/oder der optischen Achse der Lichtaustrittsfläche 102,
– y eine Koordinate in vertikaler Richtung und/oder eine Rotationsachse, und
– x eine Koordinate orthogonal zur y-Richtung und orthogonal zur z-Richtung und/oder in horizontaler Richtung

Die Scheinwerferlinse 100 ist insbesondere derart ausgestaltet, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche 101 in die Scheinwerferlinse 100 eintritt und im Bereich des Knicks 107 von dem Lichttunnel 108 in das Lichtdurchleitteil eintritt, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse 100 aus der Lichtaustrittsfläche 102 austritt. Der Knick 107 ist durch Blankpressen geformt und als stetig gekrümmter Übergang ausgestaltet. Das Lichtdurchleitteil 109 (bzw. die Lichtaustrittsfläche 102) bildet den Knick 107 als Hell-Dunkel-Grenze ab, wobei mittels einer auf einem Träger 11A angeordneten und als LED ausgestalteten Lichtquelle 11 zur Implementierung eines Abblendlichts oder zur anteiligen Implementierung eines Abblendlichts Licht in die Lichteintrittsfläche 101 des Lichttunnels 108 gestrahlt bzw. eingekoppelt wird. Der Lichttunnel 108 weist einen Übergangsbereich auf, in dem die den Lichttunnel 108 nach oben begrenzende Oberfläche 108O in Richtung auf das Lichtdurchleitteil 109 ansteigt (und optional in dem die den Lichttunnel 108 nach unten begrenzende Oberfläche in etwa horizontal bzw. parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse 100 verläuft).
Der Lichttunnel 108 weist an seiner nach oben begrenzten Oberfläche 108O eine quer zur Längsrichtung des Lichttunnels 108 verlaufende Kerbe 108K auf. Die den Lichttunnel 108 nach oben begrenzende Oberfläche 108O weist in ihrem vorderen Bereich, d. h. dem der ((im wesentlichen) vertikal bzw. orthogonal zur optischen Achse (des Lichttunnels 108, des Lichtdurchleitteils 109 bzw. Lichtaustrittsfläche 102) ausgerichteten Lichteintrittsfläche 101 zugewandten Seite einen Bereich 108E aufweist, der Teil eines Ellipsoiden ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Bereich 108E zwischen der Lichteintrittsfläche 101 und der Kerbe 108K erstreckt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Flanke der Kerbe 108K Teil des Bereichs 108E ist. Die Lichtquelle 11 ist (im Lichtpfad) zwischen den beiden Foki/Brennpunkten des Ellipsoiden angeordnet.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 kann um weitere Lichtquellen ergänzt sein, wie sie in der WO 2012/072188 A1 und der WO 2012/072192 A1 offenbart sind. So kann z. B. mittels einer wahlweise zur Implementierung eines Signlights oder eines Fernlichts zuschaltbaren Lichtquelle entsprechend der in der WO 2012/072188 A1 offenbarten Lichtquelle 12 Licht in eine Unterseite 108U des Lichttunnels 108 und/oder in die dem Lichttunnel 108 zugewandte Oberfläche des Lichtdurchleitteils 109 eingekoppelt bzw. eingestrahlt werden.
Die Unterseite 108U (die den Lichttunnel 108 nach unten begrenzende Oberfläche 108U) des Lichttunnels 108 ist zumindest im Bereich des Knicks 107 orthogonal zur Längsrichtung des Lichttunnels 108 konvex gekrümmt. Dabei ist die Unterseite 108U des Lichttunnels 108 vorteilhafterweise entsprechend einer in 8 dargestellten Bezierkurve gekrümmt. Dabei bezeichnet (mit x als erster Koordinator und y als zweiter Koordinate)

– P₁ den Startpunkt der Bezierkurve mit den Koordinaten 0, 0,
– P₂ den Endpunkt der Bezierkurve mit den Koordinaten d₁, d₂,
– P₃ den Steuerpunkt der Bezierkurve mit den Koordinaten s₁, s₂, und
– g die Gewichtung des Steuerpunktes P₃.

In vorteilhafter Ausgestaltung gilt:

Die seitlichen Oberflächen 108L und 108R des Lichttunnels 108 bilden einen Teil eines Trichters, der sich in Richtung auf die Lichteintrittsfläche 101 verjüngt. Dabei sind die seitlichen Oberflächen 108L und 108R des Lichttunnels 108 konkav gekrümmt. Nachfolgend sind die seitlichen Oberflächen 108L und 108R des Lichttunnels 108 auch als Seitenflächen bezeichnet. Dabei ist in vorteilhafter Ausgestaltung die Seitenfläche 108R des Lichttunnels 108 entsprechend einer in 9 dargestellten Bezierkurve gekrümmt. Die Krümmung der Seitenfläche 108L ist dabei optional spiegelsymmetrisch zur Seitenfläche 108R ausgestaltet. In 9 bezeichnet (mit z als erster Koordinate und x als zweiter Koordinate)

– P₁ den Startpunkt der Bezierkurve mit den Koordinaten 0, 0,
– P2 den Endpunkt der Bezierkurve mit den Koordinaten d₁, d₂,
– P₃ den Steuerpunkt der Bezierkurve mit den Koordinaten s₁, s₂, und
– g die Gewichtung des Steuerpunktes P₃.

In vorteilhafter Ausgestaltung gilt:

– 0.3·d₁ ≤ s₁ ≤ 0.7·d₁ und/oder
– 0.4·d₂ ≤ s₂ ≤ 1.5·d₂ und/oder
– 1.5 ≤ d₁/d₂ ≤ 10 und/oder
– 0.35 ≤ g ≤ 0.7.

10 zeigt – in einer perspektivischen Frontansicht – ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 20 mit einer Scheinwerferlinse 200, jedoch ohne Gehäuse, Halterung und Energieversorgung. Die Scheinwerferlinse 200 umfasst ebenso wie die Scheinwerferlinse 100 einen (blankgepressten) einstückigen Körper aus anorganischem Glas, insbesondere Glas, das
0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,
60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO,
umfasst. Der (blankgepresste) einstückige Körper umfasst einen Lichttunnel 208, der auf der einen Seite eine der Lichteintrittsfläche 101 entsprechende Lichteintrittsfläche aufweist und auf einer anderen Seite mit einem dem Knick 107 entsprechenden Knick 207 in ein Lichtdurchleitteil 209 (des einstückigen Körpers) übergeht, das eine Lichtaustrittsfläche 202 aufweist.
Die Scheinwerferlinse 200 ist insbesondere derart ausgestaltet, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche in die Scheinwerferlinse 200 eintritt und im Bereich des Knicks 207 von dem Lichttunnel 208 in das Lichtdurchleitteil eintritt, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse 200 aus der Lichtaustrisfläche 202 austritt. Der Knick 207 ist ebenso wie Knick 107 (durch Blankpressen geformt und) als (stetig) gekrümmter Übergang ausgestaltet. Das Lichtdurchleitteil 209 bildet den Knick als Hell-Dunkel-Grenze ab, wobei mittels einer auf einem Träger 21A angeordneten und als LED ausgestalteten Lichtquelle 21 zur Implementierung eines Abblendlichts oder zur anteiligen Implementierung eines Abblendlichts Licht in die Lichteintrittsfläche 201 des Lichttunnels 208 gestrahlt bzw. eingekoppelt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 und der Kraftfahrzeugscheinwerfer 20 zu einem Abblendlicht ergänzt. Das heißt, der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 und der Kraftfahrzeugscheinwerfer 20 bilden gemeinsam einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Implementierung eines Abblendlichts zur Projektion einer in 14 dargestellten Hell-Dunkel-Grenze auf eine Fahrbahn.
11 zeigt eine ausschnittsweise Darstellung einer Seitenansicht eines Lichttunnels 108' zur alternativen Ausgestaltung des Lichttunnels 108 bzw. des Lichttunnels 208. Bezugszeichen 101' bezeichnet die Lichteintrittsfläche des Lichttunnels 108' und Bezugszeichen 11' bezeichnet eine Lichtquelle analog zur Lichtquelle 11 bzw. 21. Der obere Teil des in 11 abgebildeten Teils des Lichttunnels 108' ist als Ellipsoid 150 ausgestaltet, wie er in 12 dargestellt ist. Zur Verdeutlichung dieser Ausgestaltung ist in 13 ein Teil des Querschnitts des Lichttunnels 108 der Darstellung des Ellipsoids 150 überlagert. Für den in 12 und 13 dargestellten Ellipsoiden 150 gilt:
Dabei ist (siehe oben)

z: eine Koordinate in Richtung der optischen Achse des Lichttunnels (A → B),
x: eine Koordinate orthogonal zur Richtung der optischen Achse des Lichttunnels und
y: eine Koordinate orthogonal zur Richtung der optischen Achse des Lichttunnels und zur x-Richtung (D → C).

a, b und damit c sind so gewählt, dass alle Lichtstrahlen, die durch den Fokus F1 gehen, sich wieder nach dem Spiegeln in der Ellipsoid-Oberfläche in dem Fokus F2 sammeln. Den Verlauf der Lichtstrahlen des Lichts der Lichtquelle 11', das in die Lichteintrittsfläche 101 eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird, verdeutlichen die in 11 dargestellten Lichtstrahlen 121 und 122. Bezugszeichen 120 in 11 bezeichnet die Orthogonale der Lichteintrittsfläche 101'. Der gemeinsame Schnittpunkt der Orthogonalen 120 der Lichteintrittsfläche 101' mit den Lichtstrahlen 121 und 122 ist mit Bezugszeichen 115 bezeichnet. Die Lage dieses Schnittpunktes 115 entspricht dem Fokus F1 in 12 und 13. Die Lichtquelle ist (Lichtpfad) zwischen dem Fokus F1 und dem Fokus F2 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/072193 A1 [0002]
EP 2008/010136 [0015]
DE 102005009556 A1 [0021]
EP 1514148 A1 [0021]
EP 1514148 B1 [0021]
DE 10315131 A1 [0022]
DE 102004043706 A1 [0024]
WO 2012/072192 A1 [0027, 0027, 0051]
WO 2012/072193 A2 [0027, 0027]
WO 2012/072191 A2 [0027]
WO 2012/072188 A1 [0051, 0051]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISAL 2011 Proceedings, Seite 271 ff. [0022]

Claims

Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels in die Lichteintrittsfläche eingestrahlten Lichts übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Lichttunnels im Bereich des Knicks zumindest zum Teil konvex gekrümmt ist.
Scheinwerferlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gekrümmte Oberfläche des Lichttunnels eine nach unten gerichtete Oberfläche des Lichttunnels ist.
Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels in die Lichteintrittsfläche eingestrahlten Lichts übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach unten gerichtete Oberfläche des Lichttunnels oder ein Teil der nach unten gerichteten Oberfläche des Lichttunnels konvex gekrümmt ist.
Scheinwerferlinse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gekrümmte Oberfläche des Lichttunnels nicht schwächer gekrümmt ist, als eine Krümmung mit einem Krümmungsradius von 50 cm.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gekrümmte Oberfläche des Lichttunnels nicht stärker gekrümmt ist, als eine Krümmung mit einem Krümmungsradius von 0,3 cm.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gekrümmte Oberfläche des Lichttunnels entsprechend einer Bezierkurve gekrümmt ist.
Scheinwerferlinse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – 0.3·d₁ ≤ s₁ ≤ 0.7·d₁ und/oder – 0.5 mm ≤ s₂ ≤ 6 mm und/oder – 10 mm ≤ d₁ ≤ 30 mm und/oder – –3 mm ≤ d₂ ≤ 3 mm und/oder – –0.3 mm ≤ d₂ ≤ 0.3 mm und/oder – 0.4 ≤ g ≤ 0.6, wenn – der Startpunkt der Bezierkurve die Koordinaten 0, 0 besitzt, – der Endpunkt der Bezierkurve die Koordinaten d₁, d₂ besitzt, – der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Koordinaten s₁, s₂ besitzt, und – der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Gewichtung g besitzt.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die rechte und/oder eine oder die linke Seitenfläche des Lichttunnels (zumindest zum Teil) konkav und/oder entsprechend einer Bezierkurve gekrümmt ist.
Scheinwerferlinse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – 0.3·d₁ ≤ s₁ ≤ 0.7·d₁ und/oder – 0.4·d₂ ≤ s₂ ≤ 1.5·d₂ und/oder – 1.5 ≤ d₁/d₂ ≤ 10 und/oder – 0.3 ≤ g ≤ 0.7, wenn – der Startpunkt der Bezierkurve die Koordinaten 0, 0 besitzt, – der Endpunkt der Bezierkurve die Koordinaten d₁, d₂ besitzt, – der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Koordinaten s₁, s₂ besitzt, und – der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Gewichtung g besitzt.
Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in die Lichteintrittsfläche aufweist.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 10 aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Hell-Dunkel-Grenze auf eine Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug anordbar ist, abbildbar ist.