DE102017113728A1

DE102017113728A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102017113728A1
Application number: DE102017113728.9A
Authority: DE
Inventors: Hubert Zwick
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) mit einem Leuchtmittel (22.1) zum Aussenden von Licht und mit einem Primärreflektor (12.1) zum Bündeln und Umlenken des ausgesandten Lichts in eine Lichtaustrittsrichtung (16). Um bei gegebenem Leuchtmittel (22.1) und gegebener Größe des Primärreflektors (12.1) die Lichtstärke zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass in dem Primärreflektor (12.1) mindestens eine Öffnung (28, 32) ausgebildet ist, durch die ein Teil des von dem Leuchtmittel (22.1) ausgesandten Lichts hindurchtritt, und dass der Scheinwerfer (10) mindestens einen Sekundärreflektor (30.1, 30.2) aufweist, der bezüglich der mindestens einen Öffnung (28, 32) derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass das durch die mindestens eine Öffnung (28, 32) hindurchtretende Licht (25, 26) auf den mindestens einen Sekundärreflektor (30.1, 30.2) trifft, der es in die Lichtaustrittsrichtung (16) umlenkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Scheinwerfer können mittels Reflektoren oder Projektionstechnik Scheinwerferfunktionen realisieren. Ein Kraftfahrzeugscheinwerfer umfasst ein undurchsichtiges Gehäuse, das in Lichtaustrittsrichtung eine durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossene Lichtaustrittsöffnung aufweist. Scheinwerfer, die die Scheinwerferfunktion mittels Reflektoren erzeugen, haben im Gehäuseinneren einen im Wesentlichen parabelförmigen Reflektor. Von einem Leuchtmittel, bspw. einer Gasentladungslampe, einer LED oder einer Laserlichtaussendungseinheit, das im Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist, ausgesandtes Licht wird durch den parabelförmigen Reflektor in Lichtaustrittsrichtung parallel zu der Parabelachse umgelenkt. Der Reflektor wird durch das Gehäuse, die Abdeckscheibe und eine Vielzahl weiterer Bauteile im Inneren des Gehäuses (z.B. Platine, Kühlelemente, Sensoren, Aktoren, Bauteile zur Stromversorgung) in seiner Ausdehnung eingeschränkt. Da sich die Lichtstärke als Produkt aus der Leuchtdichte des Leuchtmittels und der leuchtenden Fläche (projiziert auf eine Ebene senkrecht zur betrachteten Richtung bzw. der Lichtaustrittsrichtung) vermindert um den Reflexionskoeffizienten (ca. 0,85) ergibt, ist folglich die Lichtstärke und damit auch die Reichweite des von dem Reflektor reflektierten Lichts bei vorgegebenem Leuchtmittel durch die Größe der leuchtenden Fläche begrenzt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die leuchtende Fläche eines Reflektors zu vergrößern und dadurch bei vorgegebenem Leuchtmittel die Reichweite des reflektierten Lichts zu vergrößern.
Aus der DE 10 2005 045 685 A1 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt, bei dem ein einziger Reflektor vorhanden ist, der in mehrere Segmente unterteilt ist, die bezüglich einem Leuchtmittel mittels Zentralprojektion auf das Leuchtmittel zu bzw. von diesem weg verschoben werden, um den für den Reflektor erforderlichen Bauraum zu verringern. Die angestrebte Bauraumverringerung setzt voraus, dass mindestens eines der Segmente auf das Leuchtmittel zu verschoben wird. In der Summe aller Segmente bleibt dabei jedoch die leuchtende Reflexionsfläche des vorgeschlagenen Reflektors die gleiche wie bei einem herkömmlichen nicht segmentierten Reflektor. Eine Erhöhung der Lichtstärke und damit bei gegebenem Leuchtmittel auch der Reichweite des von dem Reflektor reflektierten Lichts kann mit dem vorgeschlagenen segmentierten Reflektor nicht erreicht werden.
Die oben genannte Aufgabe wird von dem Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer ein Leuchtmittel zum Aussenden von Licht und einen Primärreflektor mit einem Brennpunkt, zum Bündeln und Umlenken des ausgesandten Lichts in eine Lichtaustrittsrichtung auf. In einer Fläche des Primärreflektors ist mindestens ein Segment ausgeschnitten und mittels einer Zentralprojektion bezüglich des Brennpunkts des Primärreflektors von dem Brennpunkt weg, nach außen verschoben. Das mindestens eine ausgeschnittene und verschobene Segment bildet mindestens einen Sekundärreflektor und lässt in dem Primärreflektor mindestens eine Öffnung zurück, durch die ein Teil des von dem Leuchtmittel ausgesandten Lichts hindurchtritt und auf den mindestens einen Sekundärreflektor trifft, der es in die Lichtaustrittsrichtung umlenkt. Das mindestens eine Segment und damit auch der resultierende mindestens eine Sekundärreflektor weist eine Kontur auf und ist so weit von dem Brennpunkt weg verschoben, dass das von dem mindestens einen Sekundärreflektor in Lichtaustrittsrichtung umgelenkte Licht an dem Primärreflektor vorbei gelangt und entgegen der Lichtaustrittsrichtung betrachtet eine Vergrößerung einer leuchtenden Fläche des Scheinwerfers bewirkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein kleines Flächenstück (Segment) eines Primärreflektors mit relativ kurzer Brennweite entfernt und mittels Zentralprojektion von dem Brennpunkt des Primärreflektors weg verschoben. Aufgrund des Verschiebens des ausgeschnittenen Segments mittels Zentralprojektion hat der sich dadurch ergebende Sekundärreflektor eine wesentlich größere Reflexionsfläche als das ausgeschnittene Segment. Der Brennpunkt des Sekundärreflektors bleibt gleich, dessen Brennweite vergrößert sich jedoch. Licht, das durch die auf diese Weise entstandene Öffnung fällt, wird mittels eines Sekundärreflektors in dieselben oder nahe benachbarte Richtungen reflektiert, in die der Primärreflektor das auf ihn fallende Licht umlenkt (Lichtaustrittsrichtung). Da das von dem Leuchtmittel abgegebene Licht divergiert, kann mittels einer kleinen Öffnung im Primärreflektor eine große Fläche des Sekundärreflektors mit Licht beaufschlagt werden. Da die Lichtstärke und damit die Beleuchtungsstärke eines Reflektors proportional zur projizierten Fläche sind, ergibt sich auf diese Weise die Möglichkeit, die Reichweite des Reflektors bzw. der durch diesen erzeugten Scheinwerferfunktion ohne Erhöhung des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichtstroms deutlich zu erhöhen. Das mindestens eine Segment und damit auch der resultierende mindestens eine Sekundärreflektor weist eine Kontur auf und ist so weit von dem Brennpunkt weg verschoben, dass das von dem mindestens einen Sekundärreflektor in Lichtaustrittsrichtung umgelenkte Licht an dem Primärreflektor vorbei gelangt und entgegen der Lichtaustrittsrichtung betrachtet eine Vergrößerung der leuchtenden Fläche des Scheinwerfers bewirkt.
Es wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine aus der Fläche des Primärreflektors ausgeschnittene Segment und damit auch der resultierende mindestens eine Sekundärreflektor eine Kontur aufweist und so weit von dem Brennpunkt weg verschoben ist, dass das von dem mindestens einen Sekundärreflektor in Lichtaustrittsrichtung umgelenkte Licht an anderen Bauteilen im Inneren des Scheinwerfers vorbei gelangt. Die anderen Bauteile im Inneren des Scheinwerfers sind bspw. ein anderer Reflektor, eine Linse, eine Sichtschutzblende, ein Lichtleiter, ein Kühlkörper, mechanische Teile zum Bewegen von Teilen des Scheinwerfers, Aktoren oder Sensoren. Auf diese Weise werden unerwünschte Reflexionen und Lichtstreuungen verhindert.
der Primärreflektor die Form eines Paraboloids oder eine paraboloidähnliche Form aufweist. Eine paraboloidähnliche Form erhält man bspw. dadurch, dass ausgehend von einem paraboloidförmigen Reflektor einzelne Punkte des Reflektors (abhängig von der zu erzielenden Lichtverteilung) nach außen oder innen versetzt werden und dann die Reflexionsfläche durch Interpolation durch die einzelnen Punkte ermittelt wird. Ferner wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Sekundärreflektor die Form eines Paraboloids aufweist. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch mit Primär- und/oder Sekundärreflektoren realisiert werden, die keine exakte Paraboloidform haben.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Leuchtmittel mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere mindestens eine Leuchtdiode, umfasst. In diesem Fall wäre der Scheinwerfer also als ein LED-Scheinwerfer ausgebildet. Aber selbstverständlich kann die Erfindung auch mit anderen Arten von Lichtquellen realisiert werden. Wenn die Leuchtmittel mindestens eine LED umfassen, kann der Primärreflektor als Halbschalenreflektor ausgebildet sein, welcher lediglich einen 180°-Halbraum, in den die LED Licht aussendet, umgreift und das ausgesandte Licht in Lichtaustrittsrichtung umlenkt. Die Achse, bspw. die Parabelachse, eines Halbschalenreflektors liegt auf oder dicht bei einer Begrenzungsfläche des Reflektors. Auf oder dicht bei dieser Begrenzungsfläche ist auch das Leuchtmittel angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass im Inneren des Scheinwerfers eine Sichtschutzblende (sog. Bezel) angeordnet ist, welche einen Blick von außerhalb des Scheinwerfers durch die Abdeckscheibe hindurch zumindest auf einige Bauteile im Inneren des Scheinwerfers verwehrt, wobei der mindestens eine Sekundärreflektor einstückig mit der Sichtschutzblende ausgebildet ist. Ebenso wäre es denkbar, dass der mindestens eine Sekundärreflektor mit Reflektoren des Scheinwerfers einstückig ausgebildet ist. Diese Reflektoren können bspw. der Primärreflektor oder andere Reflektoren (bspw. von einem Leuchtenmodul) in dem Scheinwerfer sein.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Sekundärreflektor entgegen der Lichtaustrittsrichtung betrachtet hinter den anderen Reflektoren, insbesondere hinter dem Primärreflektor, in dem Scheinwerfer angeordnet. In diesem Fall wäre die mindestens eine Öffnung auf einem rückwärtigen Abschnitt des Primärreflektors ausgebildet. Im Falle eines Halbschalenreflektors ist es besonders bevorzugt, wenn die mindestens eine Öffnung in oder an einer Begrenzungsfläche ausgebildet ist, auf der der Halbschalenreflektor aufliegt.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der mindestens eine Sekundärreflektor entgegen der Lichtaustrittsrichtung betrachtet vollständig neben dem Primärreflektor und zu diesem beabstandet in dem Scheinwerfer angeordnet ist. Auf diese Weise kann für einen Betrachter subjektiv eine noch stärkere Vergrößerung der leuchtenden Fläche erreicht werden, da ein entgegen der Lichtaustrittsrichtung in den Scheinwerfer schauender Betrachter nicht nur die tatsächlich ausgeleuchteten Flächen des Primär- und des mindestens einen Sekundärreflektors als leuchtend Fläche wahrnimmt, sondern den Abstandsbereich zwischen dem Primär- und dem mindestens einen Sekundärreflektor optisch interpoliert, sodass der Abstandsbereich für ihn ebenfalls leuchtend erscheint, und er somit subjektiv meint, eine größere leuchtende Fläche zu erkennen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass sich eine Kontur des mindestens einen ausgeschnittenen Segments der Fläche des Primärreflektors und damit auch Grenzen der mindestens einen Öffnung in dem Primärreflektor als Schnittkurve eines Lichtkegels mit der Fläche des Primärreflektors ergeben, wobei der Lichtkegel das Leuchtmittel in seiner Spitze und eine Kontur entsprechend einem Rand des mindestens einen Sekundärreflektors aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Scheinwerfer mehrere Sekundärreflektoren aufweist und in dem Primärreflektor mehrere Öffnungen ausgebildet sind, durch die Licht auf die Sekundärreflektoren trifft. Vorzugsweise gehen die Öffnungen ineinander über.
Weiter Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugscheinwerfer vom Reflexionstyp;
2a eine Reflektoranordnung in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer Vorderansicht entgegen der Lichtaustrittsrichtung;
2b die Reflektoranordnung aus 2a in einer Draufsicht; und
3 die Reflektoranordnung aus den 2a und 2b in einer perspektivischen Ansicht.

Ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ist in seiner Gesamtheit in 1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Bei dem Scheinwerfer 10 aus 1 handelt es sich um einen aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfer vom Reflexionstyp, d.h. eine Haupt-Scheinwerferfunktion wird durch an mindestens einem Reflektor 12 reflektiertes Licht erzeugt. Der Scheinwerfer 10 umfasst ein Gehäuse 14, das vorzugsweise aus einem lichtundurchlässigen Kunststoffmaterial gefertigt ist. Die Größe und Form des Gehäuses 14 kann nahezu beliebig variieren und hängt von vielen Faktoren ab, wie bspw. von den Platzverhältnissen im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, der Größe und den Abmessungen einer Einbauöffnung für den Scheinwerfer 10 im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, den Eigenschaften der zu erzielenden Scheinwerferfunktion (Lichtstärke, Helligkeitsverteilung, Reichweite), Designaspekten, Vorgaben des Kraftfahrzeugherstellers, etc. Die Scheinwerferfunktion kann bspw. ein Abblendlicht, ein Fernlicht, ein Nebellicht oder eine beliebige adaptive Scheinwerferfunktion (z.B. blendfreies Fernlicht, Spotlight) sein. Das Gehäuse 14 weist in einer Lichtaustrittsrichtung 16 eine Lichtaustrittsöffnung 18 auf, die durch eine lichtdurchlässige Abdeckscheibe 20 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 20 ist vorzugsweise aus Glas oder einem transparenten Kunststoffmaterial gefertigt. Sie kann zumindest bereichsweise mit optisch wirksamen Profilen versehen sein, um eine Streuung des hindurchtretenden Lichts zu bewirken (sog. Streuscheibe). Sie kann aber auch ohne optisch wirksame Profile ausgebildet sein (sog. klare Scheibe). Ein Leuchtmittel 22, das bspw. als eine LED ausgebildet ist, ist in einem Brennpunkt des Reflektors 12 angeordnet. Der Reflektor 12 ist vorzugsweise parabelförmig bzw. als ein Paraboloid ausgebildet. Von dem Leuchtmittel 22 ausgesandtes Licht (vgl. den beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahl 24) wird durch den Reflektor 12 in Richtung der Parabelachse bzw. in Lichtaustrittsrichtung 16 umgelenkt. Der Scheinwerfer 10 hat bei vorgegebenem Leuchtmittel 22 und vorgegebenem Bauraum in dem Gehäuse 14 und damit auch bei vorgegebener Größe des Reflektors 12 nur eine begrenzte Lichtstärke. Mit der vorliegenden Erfindung soll bei einem vorgegebenen Leuchtmittel 22 und einem vorgegebenen Bauraum in dem Gehäuse 14 die Reichweite der Scheinwerferfunktion vergrößert werden.
2 zeigt eine Reflektoranordnung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers 10 in einer Vorderansicht (2a) und in einer Draufsicht (2b). 3 zeigt die Reflektoranordnung in einer perspektivischen Ansicht. Hinter einer Abdeckscheibe 20 sind zwei Reflektoren 12.1 und 12.2 angeordnet, die vorzugsweise beide die Form eines Paraboloids haben bzw. im Wesentlichen paraboloidförmig ausgebildet sind. Dabei wird der erste Reflektor 12.1 im Folgenden als Primärreflektor und der zweite Reflektor 12.2 als ein anderer Reflektor des Scheinwerfers 10 bezeichnet. Der andere Reflektor 12.2 kann bspw. Teil eines Leuchtenmoduls des Scheinwerfers 10 sein und eine Leuchtenfunktion (z.B. Blinklicht, Tagfahrlicht, Positionslicht) erzeugen. Es ist aber auch denkbar, dass das von dem anderen Reflektor 12.2 reflektierte Licht zur Erzeugung der Scheinwerferfunktion beiträgt. Die Reflektoren 12.1, 12.2 sind in diesem Beispiel als Halbschalten-Reflektoren ausgebildet, wobei sich die „Halbschale“ des Primärreflektors 12.1 nach vorne und unten und die „Halbschale“ des anderen Reflektors 12.2 nach vorne und oben öffnet. Die Leuchtmittel 22.1 und 22.2 sind als Halbleiterlichtquellen ausgebildet, insbesondere als eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs). Bei dem Primärreflektor 12.1 befindet sich das Leuchtmittel 22.1 unterhalb des Reflektors 12.1, und bei dem anderen Reflektor 12.2 befindet sich das Leuchtmittel 22.2 oberhalb des Reflektors 12.2, jeweils im Brennpunkt der Reflektoren 12.1, 12.2. Das von den Leuchtmitteln 22.1, 22.2 abgegebene Licht (vgl. die beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen 25, 26) wird von den Parabelreflektoren 12.1, 12.2 parallel zu deren Parabelachsen in Lichtaustrittsrichtung 16 umgelenkt.
Der Primärreflektor 12.1 weist nahe seiner unteren Begrenzungsfläche 15 mindestens eine Öffnung 28, 32 auf, durch die ein Teil des von dem Leuchtmittel 22.1 abgegebenen Lichts 25, 26 hindurchtreten kann. In diesem Beispiel sind zwei Öffnungen 28, 32 vorgesehen, die ineinander übergehen. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Öffnungen vorgesehen sein und können diese auch separat voneinander ausgebildet sein. Die Öffnungen 28, 32 ergeben sich dadurch, dass in einer Fläche des Primärreflektors 12.1 mindestens ein Segment ausgeschnitten und mittels einer Zentralprojektion bezüglich des Brennpunkts des Primärreflektors 12.1 von dem Brennpunkt weg, nach außen verschoben wird. In dem vorliegenden Beispiel wurden zwei Segmente ausgeschnitten, die jedoch ineinander übergehen bzw. aneinander grenzen. Die beiden ausgeschnittenen und verschobenen Segmente bilden zwei Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 und lassen in dem Primärreflektor 12.1 zwei Öffnungen 28, 32 zurück, die ineinander übergehen.
Das durch die Öffnungen 28, 32 hindurch gelangte Licht 25, 26 trifft auf die Sekundärreflektoren 30.1, 30.2, die nachfolgend als erster und zweiter Sekundärreflektor bezeichnet werden. Sie weisen vorzugsweise ebenfalls beide eine Parabelform bzw. eine im Wesentlichen paraboloidförmige Reflexionsfläche auf. Der Brennpunkt und eine Achsrichtung dieser Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 stimmen mit dem Brennpunkt und der Achsrichtung des Primärreflektors 12.1 überein, so dass die Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 das Licht in dieselbe Richtung 16 wie der Primärreflektor 12.1 lenken. Die Brennweiten der beiden Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 sind größer als die Brennweite des Primärreflektors 12.1.
Die Form des ersten Sekundärreflektors 30.1 ergibt sich folgendermaßen: die untere horizontale Begrenzung auf der Begrenzungsfläche 15 ist sinnvoll, weil die Leuchtdiode 22.1 im Brennpunkt des Primärreflektors 12.1 nur in den oberen 180°-Halbraum strahlt. Die vertikale seitliche Begrenzung zum Primärreflektor 12.1 hin ist so gewählt, dass die Bautiefe des Scheinwerfers 10 nicht zu groß wird. Anders ausgedrückt, ergibt sich die Position der vertikalen seitlichen Begrenzung aus dem im Inneren des Gehäuses 14 zur Verfügung stehenden Bauraum bzw. der Größe der Einbauöffnung in der Kraftfahrzeugkarosserie. Die gekrümmte Begrenzung zum anderen Reflektor 12.2 hin folgt dessen Begrenzung in einem konstanten Abstand. Insgesamt garantiert die Form des ersten Sekundärreflektors 30.1, dass kein achsparalleles Licht von dem Sekundärreflektor 30.1 unerwünscht auf die Rückseite des anderen Reflektors 12.2 gelangt und dort unkontrolliert reflektiert oder gestreut wird.
Die Grenzen der ersten Öffnung 28 in dem Primärreflektor 12.1 (vgl. 3), die den Lichtdurchtritt für Lichtstrahlen 25 zu dem ersten Sekundärreflektor 30.1 ermöglichen, ergeben sich als Schnittkurve eines Lichtkegels mit der Fläche des Primärreflektors 12.1. Der Lichtkegel umfasst das Leuchtmittel 22.1 in seiner Spitze und eine Kontur entsprechend dem Rand des ersten Sekundärreflektors 30.1.
Die Form des zweiten Sekundärreflektors 30.2 ergibt sich folgendermaßen (vgl. 3): Eine Grenze a verläuft in der Projektion auf einer Ebene senkrecht zur abgegebenen parallelen Lichtaustrittsrichtung 16 und parallel zum Rand des anderen Reflektors 12.2. Dadurch wird verhindert, dass der zweite Sekundärreflektor 30.2 Licht auf die Rückseite des anderen Reflektors 12.2 lenkt. Eine Grenze b ergibt sich zu einem Teil dadurch, dass die gekrümmte Begrenzung zu dem anderen Reflektor 12.2 hin auf einen Paraboloiden p3 projiziert wird. Als Zentrum dieser Projektion dient der Brennpunkt des Primärreflektors 12.1 entsprechend dem Ort des Leuchtmittels 22.1. Ein weiterer Teil ist „zufällig“ gewählt und kann in einem relativ großen Bereich beliebig gewählt werden. Eine Grenze c wird durch die Position und die Form der Abdeckscheibe 20 erzwungen. Eine Grenze d wird durch eine obere Wand 13 des Gehäuses 14 erzeugt. Insgesamt ist die Form und die Lage des zweiten Sekundärreflektors 30.2 so gewählt, dass der Reflektor 30.2 möglichst viel Licht 26, das sich zwischen den Reflektoren 12.2 und 30.1 vom Brennpunkte des Primärreflektors 12.1 kommend ausbreitet, erfasst und dieses Licht 26 nach erfolgter Reflexion nicht auf die Rückseite des anderen Reflektors 12.2 gestrahlt wird.
Die Grenzen der zweiten Öffnung 32 in dem Primärreflektor 12.1, die den Lichtdurchtritt für die Strahlen 26 zu dem zweiten Sekundärreflektor 30.2 ermöglichen, ergeben sich als Schnittkurve eines Lichtkegels mit der Fläche des Primärreflektors 12.1. Der Lichtkegel umfasst das Leuchtmittel 22.1 in seiner Spitze und eine Kontur entsprechend dem Rand des zweiten Sekundärreflektors 30.2. Da die Begrenzung b des zweiten Sekundärreflektors 30.2 die Projektion einer Grenze des anderen Reflektors 12.2 ist, fallen die zugehörigen Grenzen der Öffnungen 28, 32 in dem Primärreflektor 12.1 zusammen bzw. gehen ineinander über, so dass sich für beide Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 eine gemeinsame Öffnung 28, 32 in dem Primärreflektor 12.1 ergibt.
Nachfolgend wird die Wirk- und Funktionsweise der beschriebenen Reflektoranordnung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 10 näher beschrieben. Eine Simulation der Reflektoranordnung hat ergeben, dass wenn man im Brennpunkt des paraboloidförmigen Primärreflektors 12.1 ein Leuchtmittel 22.1 betreibt, das 100% Lichtstrom abgibt, 71,5% des Lichtstroms von dem Primärreflektor 12.1 parallel zu der Lichtaustrittsrichtung 16 gerichtet werden, und die maximale Beleuchtungsstärke beträgt (normiert) 1 lx. Die in eine zur Lichtaustrittsrichtung 16 senkrechte Ebene projizierte Reflektorfläche, welche die Lichtstärke des Scheinwerfers 10 bzw. die Reichweite der Scheinwerferfunktion bestimmt, beträgt 55,21 cm². Bringt man in den Primärreflektor 12.1 die oben beschriebenen Öffnungen 28, 32 ein, sinkt der parallelisierte Lichtstrom auf 70,6% und die normierte maximale Beleuchtungsstärke auf 0,99 lx. Die projizierte Reflektorfläche beträgt dann noch 54,69 cm². Das heißt, dass eine Verringerung der projizierten Reflektorfläche um etwa ein Prozent auch eine Verringerung des parallisierten Lichtstroms und der normierten maximalen Beleuchtungsstärke um jeweils etwa ein Prozent nach sich zieht.
Wenn man den ersten Sekundärreflektor 30.1 (durch die Öffnung 28 im Primärreflektor 12.1) betreibt, werden 0,5% des Lichtstroms an dem Reflektor 30.1 parallel gerichtet und die normierte maximale Beleuchtungsstärke erreicht den Wert 0,18 lx. Die projizierte Fläche beträgt 13 cm². Ein Betrieb des zweiten Sekundärreflektors 30.2 (durch die Öffnung 32 im Primärreflektor 12.1) führt dazu, dass 0,3% des Lichtstroms an dem Sekundärreflektor 30.2 parallel gerichtet wird, das normierte Maximum der Beleuchtungsstärke 0,39 lx beträgt und die projiziert Fläche 28,1 cm² beträgt.
Insgesamt lässt sich also durch den zusätzlichen Betrieb des ersten Sekundärreflektors 30.1 die maximale Beleuchtungsstärke auf (0,99 lx + 0,18 lx =) 1,17 lx erhöhen. Durch den zusätzlichen Betrieb des zweiten Sekundärreflektors 30.2 (ohne den ersten Sekundärreflektor 30.1) kann eine maximale Beleuchtungsstärke von (0,99 lx + 0,39 lx =) 1,38 lx erreicht werden. Werden beide Sekundärreflektoren 30.1 und 30.2 zusätzlich betrieben, kann die maximale Beleuchtungsstärke auf (0,99 lx + 0,18 lx + 0,39 lx =) 1,56 lx gesteigert werden.
Im Rahmen der Erfindung besteht also die Möglichkeit, mittels kleiner Öffnungen 28, 32 in dem Primärreflektor 12.1 einen geringen Lichtstrom auf Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 zu leiten. Mit diesem geringen Lichtstrom kann die maximale Beleuchtungsstärke dank der großen Flächen der Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 stark erhöht werden. Bei gegebener Größe der Öffnungen 28, 32 in dem Primärreflektor 12.1 hängt die Größe der beleuchtbaren Fläche der Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 nur von den Brennweite-Verhältnissen der Reflektoren (12.1-30.1 bzw. 12.1-30.2) ab. Je größer das Verhältnis ist, desto größer ist die beleuchtbare Fläche (Zentralprojektion (Zentrum = Ort des Leuchtmittels 22.1) auf den zweiten Sekundärreflektor 30.2). Die Brennweiten der konfokalen und parallel gerichteten Paraboloide p1, p2 und p3 betragen in dem hier beschriebenen Beispiel 16 mm, 88 mm und 150 mm.
Die Verwendung zusätzlicher Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 mach Sinn, wenn die maximale Beleuchtungsstärke bestimmte Vorgaben (z.B. durch Vorschriften, Regelungen, Gesetze oder den Hersteller des Kraftfahrzeugs, in das der Scheinwerfer 10 eingebaut werden soll) nicht erfüllt, keine effizienteren Leuchtmittel 22.1 zur Verfügung stehen und/oder der Bauraum für den vorgesehenen Reflektor 12.1 (in dessen unmittelbarer Nachbarschaft im Inneren des Gehäuses 14) beschränkt ist. Voraussetzung ist, dass „irgendwo“ innerhalb des Scheinwerfergehäuses 14 Bauraum verfügbar ist und dass ein in diesem Bauraum platzierter Sekundärreflektor 30.1, 30.2 „Sichtkontakt“ zu dem vorhandenen Leuchtmittel 22.1 (durch die Öffnungen 28, 32) hat. In den 2 und 3 ist der erste Sekundärreflektor 30.1 vor dem Hindernis des zweiten Reflektors 12.2 angeordnet; Licht für den zweiten Sekundärreflektor 30.2 verläuft in einer „Höhlung“ zwischen den beiden Reflektoren 30.1 und 12.2.
Bis jetzt wurde die Erfindung ausschließlich anhand von Paraboloiden erläutert, um das Funktionsprinzip der Erfindung besser zu verdeutlichen. Natürlich kann dieses Prinzip auch für anders ausgebildete Reflektoren 12.1, 12.2, 30.1, 30.2 angewandt werden. Insbesondere können die Reflektoren 12.1, 12.2 leicht gestuft sein und/oder leichte Abweichungen von der Paraboloidform aufweisen. Derartige Reflektoren 12.1, 12.2 werden manchmal verwendet, da sie bestimmte Vorgaben für bestimmte Lichtverteilungen eventuell besser erzeugen können als Reflektoren mit einer reinen Paraboloidform. Die zusätzlichen Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 in den 2 und 3 können ebenso Stufungen (Bereiche mit geringfügig unterschiedlichen Brennweiten) und/oder leichte Abweichungen von der Paraboloidform aufweisen.
Um die Teilezahl niedrig zu halten und dadurch Kosten einzusparen, ist es vorteilhaft, zusätzliche Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 untereinander einstückig oder einstückig mit anderen bereits vorhandenen Reflektoren 12.2 im Scheinwerfer 10 auszuführen. Weiterhin ist es vorteilhaft, Teile einer Sichtschutzblende (sog. Bezel), die dazu dient, Blicke durch die Abdeckscheibe 20 von außerhalb des Scheinwerfers 10 auf die technischen Bereiche (z.B. Stromleitungen, Platinen, Lüfter, Aktoren, Sensoren, etc.) des Scheinwerfers 10 zu verwehren, als Sekundärreflektor 30.1 und/oder 30.2 auszuführen oder die Sekundärreflektoren 30.1, 30.2 einstückig mit der Sichtschutzblende auszuführen.
Bei Projektionssystemen wird mittels einer ersten Optik (z.B. Reflektor) nahe der Brennebene einer Projektionslinse eine Lichtverteilung erzeugt, die dann durch die Linse auf die Fahrbahn vor das Kraftfahrzeug abgebildet wird. Hier können Lichtströme, die nicht in die Projektionslinse gelangen, mittels eines weit entfernten Reflektors oder eines prismatischen Spiegels zu zusätzlicher Beleuchtungsstärke führen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005045685 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) mit einem Leuchtmittel (22.1) zum Aussenden von Licht und mit einem Primärreflektor (12.1) mit einem Brennpunkt, zum Bündeln und Umlenken des ausgesandten Lichts in eine Lichtaustrittsrichtung (16), dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fläche des Primärreflektors (12.1) mindestens ein Segment ausgeschnitten und mittels einer Zentralprojektion bezüglich des Brennpunkts des Primärreflektors (12.1) von dem Brennpunkt weg, nach außen verschoben ist, wobei das mindestens eine ausgeschnittene und verschobene Segment mindestens einen Sekundärreflektor (30.1, 30.2) bildet und in dem Primärreflektor (12.1) mindestens eine Öffnung (28, 32) zurücklässt, durch die ein Teil des von dem Leuchtmittel (22.1) ausgesandten Lichts hindurchtritt und auf den mindestens einen Sekundärreflektor (30.1, 30.2) trifft, der es in die Lichtaustrittsrichtung (16) umlenkt, wobei das mindestens eine Segment und damit auch der resultierende mindestens eine Sekundärreflektor (30.1, 30.2) eine Kontur aufweist und so weit von dem Brennpunkt weg verschoben ist, dass das von dem mindestens einen Sekundärreflektor (30.1, 30.2) in Lichtaustrittsrichtung (16) umgelenkte Licht an dem Primärreflektor (12.1) vorbei gelangt und entgegen der Lichtaustrittsrichtung (16) betrachtet eine Vergrößerung einer leuchtenden Fläche des Scheinwerfers (10) bewirkt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Segment und damit auch der resultierende mindestens eine Sekundärreflektor (30.1, 30.2) eine Kontur aufweist und so weit von dem Brennpunkt weg verschoben ist, dass das von dem mindestens einen Sekundärreflektor (30.1, 30.2) in Lichtaustrittsrichtung (16) umgelenkte Licht vollständig an anderen Bauteilen im Inneren des Scheinwerfers (10) vorbei gelangt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Bauteile im Inneren des Scheinwerfers (10) einen anderen Reflektor (12.2), eine Linse, eine Sichtschutzblende, ein Lichtleiter, ein Kühlkörper, mechanische Teile zum Bewegen von Teilen des Scheinwerfers (10) und/oder Sensoren sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärreflektor (12.1) die Form eines Paraboloids aufweist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sekundärreflektor (30.1, 30.2) die Form eines Paraboloids aufweist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (22.1) mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere mindestens eine Leuchtdiode, umfasst.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Scheinwerfers (10) eine Sichtschutzblende angeordnet ist, welche einen Blick von außerhalb des Scheinwerfers (10) durch die Abdeckscheibe (20) hindurch zumindest auf einige Bauteile im Inneren des Scheinwerfers (10) verwehrt, wobei der mindestens eine Sekundärreflektor (30.1, 30.2) einstückig mit der Sichtschutzblende ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sekundärreflektor (30.1, 30.2) mit Reflektoren (12.1, 12.2) des Scheinwerfers (10) einstückig ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (10) mehrere Sekundärreflektoren (30.1, 30.2) aufweist, wobei die Sekundärreflektoren (30.1, 30.2) untereinander einstückig ausgebildet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sekundärreflektor (30.1, 30.2) entgegen der Lichtaustrittsrichtung (16) betrachtet vollständig neben dem Primärreflektor (12.1) und zu diesem beabstandet in dem Scheinwerfer (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Kontur des mindestens einen ausgeschnittenen Segments der Fläche des Primärreflektors (12.1) und damit auch Grenzen der mindestens einen Öffnung (28, 32) in dem Primärreflektor (12.1) als Schnittkurve eines Lichtkegels mit der Fläche des Primärreflektors (12.1) ergeben, wobei der Lichtkegel das Leuchtmittel (22.1) in seiner Spitze und eine Kontur entsprechend einem Rand des mindestens einen Sekundärreflektors (30.1, 30.2) aufweist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (10) mehrere Sekundärreflektoren (30.1, 30.2) aufweist und in dem Primärreflektor (12.1) mehrere Öffnungen (28, 32) ausgebildet sind, durch die Licht (25, 26) auf die Sekundärreflektoren (30.1, 30.2) trifft.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (28, 32) ineinander übergehen.