DE102019129592A1

DE102019129592A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102019129592A1
Application number: DE102019129592.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Gröne; Philipp Lott
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2021-05-06
Also published as: WO2021089411A1; EP4055321C0; US11725797B2; US20220260230A1; EP4055321B1; EP4055321A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Gehäuse (1), in dem eine Lichtquelle (2) und eine Optikeinheit (3) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung angeordnet sind, mit einer Abschlussscheibe (9), die eine Öffnung des Gehäuses (1) verschließt und durch die Licht (8, 8') von einem Innenraum des Gehäuses (1) in eine Umgebung hindurchtritt, mit Mittel (10) zur Enttauung und/oder Enteisung der Abschlussscheibe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe (9) ein temperaturabhängiges Lichtabsorptionsmittel (10) aufweist, mittels dessen Licht (8, 8') temperaturabhängig in Wärme umgesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Gehäuse, in dem eine Lichtquelle und eine Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung angeordnet sind, mit einer Abschlussscheibe, die eine Öffnung des Gehäuses verschließt und durch die Licht von einem Innenraum des Gehäuses in eine Umgebung hindurchtritt, mit Mittel zur Enttauung und/oder Enteisung der Abschlussscheibe.
Aus der DE 10 2014 110 841 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die ein Gehäuse aufweist, in dem eine Lichtquelle und eine Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung angeordnet sind. Eine in Lichtabstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung vorne angeordnete Öffnung ist durch eine transparente Abschlussscheibe verschlossen. Als Mittel zur Enttauung und/oder Enteisung der Abschlussscheibe ist eine Infrarotstrahlungsquelle vorgesehen, die an einer Rückseite eines Reflektors der Optikeinheit angeordnet ist. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass hierfür ein weiterer Verbraucher und eine Steuerelektronik erforderlich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass bauraumsparend und kostengünstig Mittel zur Enttauung und/oder Enteisung vorgesehen sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe ein temperaturabhängiges Lichtabsorptionsmittel aufweist, mittels dessen Licht temperaturabhängig in Wärme umgesetzt wird.
Nach der Erfindung ist ein temperarturabhängiges Lichtabsorptionsmittel in einer Abschlussscheibe integriert, so dass bei niedrigen Temperaturen auf die von der Optikeinheit in die Abschlussscheibe eingebrachte Lichtenergie umgewandelt wird in Wärmeenergie. Diese Wärmeenergie bewirkt bei niedrigen Temperaturen das Enteisen bzw. Enttauen der Abschlussscheibe. Vorteilhaft kann hierdurch der Bauraum wesentlich reduziert werden, da das Lichtabsorptionsmittel unmittelbar an der Abschlussscheibe und/oder innerhalb der Abschlussscheibe angeordnet ist. Vorteilhaft ist keine Ansteuerung des Lichtabsorptionsmittels erforderlich. Ferner ist das Lichtabsorptionsmittel transparent, so dass das Erscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung nicht verändert wird. Grundgedanke der Erfindung ist es, die bei Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung auf die Abschlussscheibe treffende Lichtstrahlung so einzuwirken, dass ein kleiner Teil der Lichtenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird zum Enttauen bzw. Enteisen der Abschlussscheibe und ein großer Lichtenergieanteil durchgelassen wird zur Lichtabstrahlung. Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung eine selbsttätige Umwandlung von einem Teil der von der Lichtquelle bereitgestellten Lichtenergie in Wärmeenergie zur Enttauung bzw. Enteisung der Abschlussscheibe.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtabsorptionsmittel derart ausgebildet, dass bei Überschreiten einer Grenztemperatur ein Absorptionsgrad des Lichtabsorptionsmittels bei Null oder nahe Null liegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass oberhalb einer bestimmten Temperatur der volle Lichtstrom zur Erzeugung der Lichtverteilung zur Verfügung steht. Unterhalb der Grenztemperatur bzw. eines Grenztemperaturbereiches trifft ein verminderter Lichtstrom aus der Abschlussscheibe in Lichtabstrahlrichtung aus, die bzw. der allerdings so groß gewählt ist, dass die Mindesterfordernisse hinsichtlich der Beleuchtungsstärke gewährleistet sind. Bei einer Temperatur unterhalb der Grenztemperatur wird nicht ein maximaler Lichtstrom, sondern ein zu demselben verringerter Lichtstrom abgestrahlt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtabsorptionsmittel derart ausgebildet, dass bei Vorliegen einer Temperatur der Abschlussscheibe unterhalb der Grenztemperatur der Absorptionsgrad im Bereich von 20 % bis 80 %, vorzugsweise 30 % bis 70 %, des maximalen Lichtstroms liegt. Dies bedeutet, dass 20 % bis 80 % bzw. 30 % bis 70 %, insbesondere 50 %, des maximalen Lichtstroms in Wärmeenergie umgewandelt wird. Nach Enteisung bzw. Enttauung der Abschlussscheibe und damit Anstieg der Temperatur der Abschlussscheibe verringert sich der Absorptionsgrad selbsttätig gegen Null, und zwar bei Überschreiten der Grenztemperatur, so dass der maximale Lichtstrom abgegeben werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Grenztemperatur im Bereich zwischen 0° C bis 6° C. Vorzugsweise liegt die Grenztemperatur bei 4° C. Auf diese Wiese ist ein sicheres Enteisen der Abschlussscheibe gewährleistet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Lichtquelle mit einer solchen Lichtstärke gewählt, dass bei einer Temperatur der Abschlussscheibe unterhalb der Grenztemperatur bzw. in einem Betriebstemperaturbereich des Fahrzeugs ein Mindestlichtstrom durch die Abschlussscheibe austritt. Vorteilhaft werden hierdurch die gesetzlichen Anforderungen erfüllt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Abschlussscheibe zumindest teilweise eine thermochrome Schicht und/oder eine thermochrome Beimischung auf. Beispielsweise kann die thermochrome Schicht als eine Folie aufgebracht sein, die vorzugsweise auf einer Innenseite der Abschlussscheibe anliegt. Die thermochrome Schicht bzw. die thermochrome Beimischung kann Leukofarbstoffe aufweisen, wobei ein Dunklerwerden der Abschlussscheibe bei niedrigen Temperaturen in Kauf genommen wird.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe ein temperaturabhängiges Wellenlängenverschiebemittel aufweist, mittels dessen spektrale Anteile des Lichtes temperaturabhängig teilweise oder vollständig in einen infraroten Wellenlängenbereich verschoben wird.
Nach einer alternativen Lösung der Erfindung kann die Abschlussscheibe ein temperaturabhängiges Wellenlängenverschiebemittel aufweisen, mittels derer spektrale Anteile des durch die Abschlussscheibe tretenden Lichtes in einen infraroten Wellenlängenbereich verschoben wird. Die hierdurch entstehende Wärme wird zum Enttauen bzw. Enteisen der Abschlussscheibe genutzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung bei einer Temperatur einer Abschlussscheibe oberhalb einer Grenztemperatur,
2 eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung bei einer Temperatur der Abschlussscheibe unterhalb der Grenztemperatur und
3 ein Verlauf eines Absorptionsgrades eines Lichtabsorptionsmittels über die Temperatur.

Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge ist vorzugsweise als Scheinwerfer ausgebildet, der in einem Bugbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, innerhalb dessen eine Lichtquelle 2 und eine Optikeinheit 3 angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Lichtquelle 2 aus einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen 4, die auf einer Leiterplatte 5 angeordnet sind. Die Optikeinheit 3 weist eine Primäroptik 6 und eine in Hauptabstrahlrichtung H vor der Primäroptik 6 angeordnete Sekundäroptik 7 auf, mittels derer der von der Lichtquelle 2 erfasste Lichtstrom 8 in Richtung einer eine vordere Öffnung des Gehäuses 1 abdeckenden Abschlussscheibe 9 weitergeleitet wird. Die Sekundäroptik 7 ist als eine Linse ausgebildet, die das auf der der Lichtquelle 2 zugewandten Seite eintretende Licht entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung, beispielsweise Abblendlichtverteilung, abbildet.
Die Abschlussscheibe 9 ist mit einem temperaturabhängigen Lichtabsorptionsmittel 10 versehen, so dass temperaturabhängig der auf die Abschlussscheibe 9 treffende Lichtstrom 8 teilweise umgewandelt wird in Wärmeenergie. Die Wärmeenergie heizt die Abschlussscheibe 9 auf, so dass die Abschlussscheibe 9 enttaut bzw. enteist werden kann. Das Lichtabsorptionsmittel 10 dient somit als Mittel zur Enttauung und/oder Enteisung der Abschlussscheibe 9.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Lichtabsorptionsmittel als eine thermochrome Schicht 10 ausgebildet, die auf einer Innenseite (Flachseite) der Abschlussscheibe 9 aufgebracht ist. Die Innenseite der Abschlussscheibe 9 ist auf einer der Optikeinheit 3 zugewandten Flachseite der Abschlussscheibe 9 angeordnet.
Vorzugsweise ist die thermochrome Schicht als eine Folie ausgebildet, die auf einem Basismaterial 11 der Abschlussscheibe 9 aufgebracht ist. Das Basismaterial 11 kann aus einem transparenten Kunststoffmaterial bestehen, der herkömmlicherweise für Abschlussscheiben 9 genutzt wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die thermochrome Schicht 10 Leukofarbstoffe auf, die zu einer Verdunkelung der Abschlussscheibe 9 unterhalb einer Grenztemperatur T_G führen. Die Verdunkelung der Abschlussscheibe 9 bewirkt eine teilweise Umwandlung der von der Lichtquelle 2 bereitgestellten Lichtenergie in Wärmeenergie, so dass die Abschlussscheibe 9 aufgewärmt wird.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Basismaterial 11 der Abschlussscheibe 9 auch nur teilweise an der der Optikeinheit 3 zugewandten Innenseite mit dem Lichtabsorptionsmittel 10 versehen sein. Beispielsweise kann das Lichtabsorptionsmittel 10 segmentiert auf der Innenseite der Abschlussscheibe 9 aufgebracht sein, wobei die Lichtabsorptionssegmente vorzugsweise gleich verteilt über die Fläche des Basismaterials 11 angeordnet sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine über die Fläche der Abschlussscheibe 9 gleichmäßige Aufwärmung derselben erfolgt.
Die Lichtabsorptionssegmente können streifenförmig oder rechteckförmig oder ovalförmig ausgebildet sein.
Nach einer weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Lichtabsorptionsmittel 10 auch als thermochrome Beimischung innerhalb des Basismaterials 11 ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform erfolgt keine nachträgliche Aufbringung des Lichtabsorptionsmittels. Stattdessen wird das Lichtabsorptionsmittel während der Herstellung der Abschlussscheibe 9 in das Material der Abschlussscheibe 9 eingebracht, beispielsweise als Farbpigmente.
Aus 3 ist die Temperaturabhängigkeit des Lichtabsorptionsmittels 10 ersichtlich. Oberhalb einer Grenztemperatur T_G ist ein Absorptionsgrad A des Lichtabsorptionsmittels 10 Null oder in der Nähe von Null. Es wird somit oberhalb dieser Grenztemperatur T_G kein in die Abschlussscheibe 9 eintretender Lichtstrom 8 absorbiert. Der Transmissionsgrad des Lichtes beträgt quasi 100 %, so dass im Wesentlichen der eintretende Lichtstrom 8 einem aus der Abschlussscheibe 9 austretenden Lichtstrom 8 entspricht. Der Lichtstrom 8 wird somit durch die Abschlussscheibe 9 nicht beeinflusst, s. 1.
Befindet sich eine Temperatur T der Abschlussscheibe 9 unterhalb der Grenztemperatur T_G , wird nach Einschalten der Lichtquelle 2 das Lichtabsorptionsmittel 10 aktiviert, wobei entsprechend einer Absorptionskennlinie K in 3 ein Teil des in die Abschlussscheibe 9 eintretenden Lichtstroms 8 absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt wird. Bei einer angenommenen Temperatur T von 1 ° C ist der Absorptionsgrad 50 %, so dass lediglich ein Lichtstrom 8' von der Abschlussscheibe 9 hindurchgelassen wird, der 50 % des Lichtstroms 8 des eintretenden Lichtstroms 8 entspricht.
Wie aus 3 zu entnehmen ist, steigt der Absorptionsgrad A mit einer Verringerung der Temperatur T ausgehend von der Grenztemperatur T_G linear an. Die Steilheit der Absorptionskennlinie K ist abhängig von der „Dotierung“ des Lichtabsorptionsmittels 10 an der Abschlussscheibe 9. Je größer die Konzentration des Lichtabsorptionsmittels 10 an oder in der Abschlussscheibe 9 ist, desto steiler steigt die Absorptionskennlinie K an.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Grenztemperatur T_G 4° C. Nach einer alternativen Ausführungsform kann die Grenztemperatur T_G auch variiert werden. Vorzugsweise liegt die Grenztemperatur T_G in einem Bereich zwischen 0° C und 6° C. Ein Aktivierungsbereich 12, in dem das Lichtabsorptionsmittel 10 seine Wirkung entfaltet, liegt somit in einem Bereich unterhalb der Grenztemperatur T_G , vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen -2° C und 6° C. Bei weiterer Reduzierung der Temperatur T läuft das Lichtabsorptionsmittel 10 in eine Sättigung.
Es versteht sich, dass die Lichtstärke der Lichtquelle 2 derart gewählt ist, dass auch bei niedriger Temperatur T unterhalb der Grenztemperatur T_G , also im Aktivierungstemperaturbereich 12 des Lichtabsorptionsmittels 10, der durch die Abschlussscheibe 9 transmittierende Lichtstrom 8' so groß ist, dass die gesetzlichen Mindestanforderungen hinsichtlich eines Mindestlichtstroms erfüllt sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Abschlussscheibe 9 mit einem temperaturabhängigen Wellenlängenverschiebemittel versehen sein, wobei spektrale Anteile des Lichtes temperaturabhängig teilweise und/oder vollständig in einen infraroten Wellenlängenbereich verschoben werden. Statt einer Lichtabsorption erfolgt hierbei eine Verschiebung der spektralen Farbanteile des Lichtes in Richtung des infraroten Wellenlängenbereiches, so dass ein Teil des Lichtstromes für die Erwärmung der Abschlussscheibe 9 genutzt werden kann. Hier gilt hinsichtlich der gesetzlichen Anforderungen eine an einen Mindestlichtstrom dasselbe wie bei dem vorhergenannten Ausführungsbeispiel.
Alternativ oder zusätzlich kann das Lichtabsorptionsmittel 10 auch auf einer Außenseite 13 (Flachseite) des Basismaterials 11 bzw. der Abschlussscheibe 9 angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Lichtquelle
3: Optikeinheit
4: LED-Lichtquelle
5: Leiterplatte
6: Primäroptik
7: Sekundäroptik
8,8': Lichtstrom
9: Abschlussscheibe
10: Lichtabsorptionsmittel
11: Basismaterial
12: Aktivierungsbereich
13: Außenseite
H: Hauptabstrahlrichtung
TG: Grenztemperatur
TB: Grenztemperaturbereich
T,T1: Temperatur
A: Absorptionsgrad
K: Absorptionskennlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014110841 A1 [0002]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - mit einem Gehäuse (1), in dem eine Lichtquelle (2) und eine Optikeinheit (3) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung angeordnet sind, - mit einer Abschlussscheibe (9), die eine Öffnung des Gehäuses (1) verschließt und durch die Licht (8, 8') von einem Innenraum des Gehäuses (1) in eine Umgebung hindurchtritt, - mit Mittel (10) zur Enttauung und/oder Enteisung der Abschlussscheibe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe (9) ein temperaturabhängiges Lichtabsorptionsmittel (10) aufweist, mittels dessen Licht (8, 8') temperaturabhängig in Wärme umgesetzt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtabsorptionsmittel (10) derart ausgebildet ist, dass bei Überschreiten einer Grenztemperatur (T_G) ein Lichtabsorptionsgrad (A) bei Null oder nahe Null liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtabsorptionsmittel (10) derart ausgebildet ist, dass bei Vorliegen einer Temperatur (T) der Abschlussscheibe (9) unterhalb der Grenztemperatur (T_G) der Lichtabsorptionsgrad (A) sich mit verringerter Temperatur (T) betragsmäßig vergrößert.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtabsorptionsmittel (10) derart ausgebildet ist, dass ein Verlauf (K) des Absorptionsgrades (A) von einer Temperatur (T) unterhalb von 0° C in Richtung der Grenztemperatur (T_G) eine negative Steigung aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf (K) des Absorptionsgrades (A) mit ansteigender Temperatur (T) in Richtung der Grenztemperatur (T_G) linear abnimmt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenztemperatur (T_G) in einem Bereich zwischen -2° C und 6° C liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenztemperatur (T_G) 4° C beträgt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtstärke der Lichtquelle (2) derart gewählt ist, dass bei einer Temperatur (T) der Abschlussscheibe (9) unterhalb der Grenztemperatur (T_G) ein Mindestlichtstrom durch die Abschlussscheibe (9) in die Umgebung austritt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtabsorptionsmittel (10) als eine thermochrome Schicht (10) ausgebildet ist, die auf einer Flachseite der Abschlussscheibe (9) aufgebracht ist, und/oder dass die das Lichtabsorptionsmittel (10) als eine thermochrome Beimischung ausgebildet ist, die dem Material der Abschlussscheibe (9) zugefügt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Schicht (10) innenseitig der Abschlussscheibe (9) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - mit einem Gehäuse (1), in dem eine Lichtquelle (2) und eine Optikeinheit (3) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung angeordnet sind, - mit einer Abschlussscheibe (9), die eine Öffnung des Gehäuses (1) verschließt und durch die Licht von einem Innenraum des Gehäuses (1) in eine Umgebung hindurchtritt, - mit Mittel (10) zur Enttauung und/oder Enteisung der Abschlussscheibe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe (9) ein temperaturabhängiges Wellenlängenverschiebemittel aufweist, mittels dessen spektrale Anteile des Lichtes temperaturabhängig teilweise oder vollständig in einen infraroten Wellenlängenbereich verschoben wird.