DE102020119939A1

DE102020119939A1 - Scheinwerfer für ein Fahrzeug und Fahrzeug mit einem solchen Scheinwerfer

Info

Publication number: DE102020119939A1
Application number: DE102020119939.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Klarius; Piet Risthaus; Dirk Schwemin
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2022-02-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer (10) für ein Fahrzeug (11), aufweisend: eine Linsenanordnung (12) mit einer ersten Linse (13), einer zweiten Linse (14) und einer dritten Linse (15), und eine Lichtquelle (16) zum Ausgeben von Lichtstrahlen (17) durch die Linsenanordnung (12), wobei die erste Linse (13) eine erste Lichteintrittsfläche (18), zum Einbringen der Lichtstrahlen (17) von der Lichtquelle (16) in die Linsenanordnung (12), und eine erste Lichtaustrittsfläche (19) aufweist, die zweite Linse (14) eine zweite Lichteintrittsfläche (20) und eine zweite Lichtaustrittsfläche (21) aufweist, und die dritte Linse (15) eine dritte Lichteintrittsfläche (22) und eine dritte Lichtaustrittsfläche (23), zum Leiten der Lichtstrahlen (17) aus der Linsenanordnung (12) heraus und in die Umgebung des Scheinwerfers (10), aufweist, und wobei die erste Linse (13), die zweite Linse (14) und die dritte Linse (15) jeweils eine positive Brechkraft zum Zusammenführen der Lichtstrahlen (17) aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug (11) mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug, aufweisend eine Linsenanordnung mit einer ersten Linse, einer zweiten Linse und einer dritten Linse, und eine Lichtquelle zum Ausgeben von Lichtstrahlen durch die Linsenanordnung, wobei die erste Linse eine erste Lichteintrittsfläche, zum Einbringen der Lichtstrahlen von der Lichtquelle in die Linsenanordnung, und eine erste Lichtaustrittsfläche aufweist, die zweite Linse eine zweite Lichteintrittsfläche und eine zweite Lichtaustrittsfläche aufweist, und die dritte Linse eine dritte Lichteintrittsfläche und eine dritte Lichtaustrittsfläche, zum Leiten der Lichtstrahlen aus der Linsenanordnung heraus und in die Umgebung des Scheinwerfers, aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einem solchen Scheinwerfer.
Scheinwerfer für Fahrzeuge wie PKWs, LKWs oder Motorräder weisen eine Lichtquelle und eine Optik zum gezielten Leiten der Lichtstrahlen von der Lichtquelle auf die Straße und in die Umgebung des Fahrzeugs auf. Konventionelle Optiken in Fahrzeugscheinwerfern weisen in der Regel eine oder zwei Linsen auf. Derartige Optiken bilden bei der Verwendung von neuartigen Lichtquellen aber nicht scharf genug ab, nehmen zu wenig Strahlkegel auf und/oder haben Probleme mit einer möglichst weichen Darstellung von einzelnen Pixeln der Lichtquelle. Es sind zwar auch Optiken mit mehr als zwei Linsenelementen bekannt. Diese sind jedoch bislang nicht ausreichend lichteffizient für Scheinwerferanwendungen im Fahrzeugbereich konfiguriert, relativ teuer und/oder zu groß. Ein konventioneller Scheinwerfer für Fahrzeuge mit mehreren Linsenelementen geht beispielsweise aus der WO 2017/143371 A1 hervor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kompakten, kostengünstigen und flexibel einsetzbaren Scheinwerfer mit einer möglichst scharfen Optik für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit wenigstens einem solchen Scheinwerfer zur Verfügung zu stellen.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch den Scheinwerfer gemäß Anspruch 1 sowie das Fahrzeug gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Scheinwerfer beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Scheinwerfer für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Der Scheinwerfer weist eine Linsenanordnung mit einer ersten Linse, einer zweiten Linse und einer dritten Linse auf. Der Scheinwerfer weist ferner eine Lichtquelle zum Ausgeben von Lichtstrahlen durch die Linsenanordnung auf. Die erste Linse weist eine erste Lichteintrittsfläche, zum Einbringen der Lichtstrahlen von der Lichtquelle in die Linsenanordnung, und eine erste Lichtaustrittsfläche auf. Die zweite Linse weist eine zweite Lichteintrittsfläche und eine zweite Lichtaustrittsfläche auf. Die dritte Linse weist eine dritte Lichteintrittsfläche und eine dritte Lichtaustrittsfläche, zum Leiten der Lichtstrahlen aus der Linsenanordnung heraus und in die Umgebung des Scheinwerfers, auf. Die erste Linse, die zweite Linse und die dritte Linse weisen jeweils eine positive Brechkraft zum Zusammenführen der Lichtstrahlen oder zumindest eines überwiegenden Teils der Lichtstrahlen auf.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat man sich von einem für Fahrzeugscheinwerfer konventionellen Ein- oder Zwei-Linsen-System abgewandt und eine Linsenanordnung mit drei Linsen, insbesondere mit genau drei Linsen mit bis zu sechs optisch wirksamen Flächen, entwickelt. Unter einer optisch wirksamen Fläche ist hierbei eine Fläche zu verstehen, die Lichtstrahlen, die sich durch die optische Fläche erstrecken, aus einer Eintrittsrichtung in die optische Fläche in eine Austrittsrichtung aus der optischen Fläche, welche sich von der Eintrittsrichtung unterscheidet, lenkt. Durch die Aufteilung der Linsen bzw. das Teilen einer bisher üblichen Linse in drei Linsenelemente wird auch die Brechkraft entsprechend aufgeteilt. Die Aufteilung der Brechkraft sorgt wiederum für eine relativ geringe Toleranz-Sensitivität hinsichtlich der Lichtbrechung. Darüber hinaus kann durch die Aufteilung der Brechkraft eine besonders hohe Abbildungsqualität hinsichtlich der Lichtstrahlen auf der Straße und/oder in der Umgebung des Scheinwerfers bzw. des Fahrzeugs erreicht werden. Durch die hohe Abbildungsqualität und die dadurch resultierende Lichteffizienz können bezüglich einer zu erreichenden Lichtleistung sowohl gesetzliche Vorgaben als auch Kundenanforderungen problemlos erfüllt werden. Darüber hinaus können Projektionen von Hell-Dunkel-Grenzen auf einem Untergrund vor dem Fahrzeug mit ausreichendem Gradienten ermöglicht werden, auch wenn Kurvenlichtszenarios über das Schalten von etwaigen Pixeln auf der Lichtquelle realisiert werden. Mit der erfindungsgemäßen Linsenanordnung und insbesondere der Konfiguration der einzelnen Linsen kann zudem eine Fernlichtmatrix mit klar trennbaren Kanälen bis in einen Außenbereich einer Lichtverteilung des Scheinwerfers bereitgestellt werden.
Der Scheinwerfer wird insbesondere als Fahrzeugscheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt für ein Straßenfahrzeug wie einen PKW, einen LKW und/oder ein Motorrad zur Verfügung gestellt. Unter dem Zusammenführen der Lichtstrahlen kann ein Verringern des Winkels zwischen den Lichtstrahlen verstanden werden. Insbesondere sind die Linsenanordnung und/oder die erste Linse, die zweite Linse und die dritte Linse zum iterativen Zusammenführen der Lichtstrahlen angeordnet und ausgestaltet. D. h., die Linsenanordnung ist bevorzugt dahingehend ausgestaltet, dass die Lichtstrahlen und/oder ein Lichtkegel mit den Lichtstrahlen von Linse zu Linse bzw. durch jede Linse ein Stück weiter zusammengeführt werden. Unter dem Zusammenführen soll insbesondere nicht ein Zusammenführen zu einem Brennpunkt verstanden werden. Die Linsenanordnung kann demnach dahingehend ausgestaltet sein, dass ein Winkel eines ersten Lichtkegels zwischen der Lichtquelle und der ersten Linse größer als ein Winkel eines zweiten Lichtkegels zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse ist, und dass der Winkel des zweiten Lichtkegels zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse größer als ein Winkel eines dritten Lichtkegels zwischen der zweiten Linse und der dritten Linse ist. Der erste Lichtkegel, der zweite Lichtkegel und der dritte Lichtkegel sind jeweils als Bestandteil eines Gesamt-Lichtstrahls von der Lichtquelle durch die Linsenanordnung in die Umgebung des Scheinwerfers zu verstehen. Außerdem sind zumindest der zweite Lichtkegel und der dritte Lichtkegel als gedachter Lichtkegel zu verstehen, bei welchem ein jeweiliger Lichtkegelstumpf, zum Bilden einer gedachten Lichtkegelspitze mit dem genannten Winkel, verlängert wird. Die positive Brechkraft der Linsen kann ferner dahingehend konfiguriert sein, dass der Lichtaustrittswinkel der Lichtstrahlen stets im positiven Bereich bleibt und/oder die Lichtstrahlen vor dem Austritt aus der dritten Lichtauslassfläche nicht in einem Brennpunkt zusammengeführt werden. D. h., die Brechkraft der Linsen und/oder der Linsenanordnung ist dahingehend ausgelegt, dass ein Zusammenführen der Lichtstrahlen oder zumindest eines überwiegenden Teils der Lichtstrahlen in einem Brennpunkt innerhalb der Linsenanordnung und/oder zwischen der ersten Lichteintrittsfläche und der dritten Lichtaustrittsfläche verhindert wird.
Die drei Linsen sind bevorzugt entlang einer optischen Achse durch wenigstens die erste Linse und die zweite Linse hintereinander angeordnet, wobei in einer Lichtaustrittsrichtung von der Lichtquelle insbesondere die zweite Linse nach der ersten Linse angeordnet ist und die dritte Linse nach der zweiten Linse angeordnet ist. Die Linsen sind ferner bevorzugt konzentrisch oder zumindest annähernd konzentrisch zueinander und/oder hintereinander angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Scheinwerfer die erste Lichteintrittsfläche, die zweite Lichteintrittsfläche, die zweite Lichtaustrittsfläche und/oder die dritte Lichteintrittsfläche jeweils eine asphärische Fläche aufweisen und/oder jeweils als asphärische Fläche ausgestaltet sind. Mittels der Asphärisierung von wenigstens einer der Lichteintrittsflächen oder der Lichtaustrittsflächen kann in der vorgeschlagenen Linsenanordnung eine relativ hohe Abbildungsqualität bei einer geringen Baugröße erreicht werden. Die erste Lichteintrittsfläche kann eine gerade und/oder plane Fläche, insbesondere eine gerade Kreisfläche, aufweisen. Die erste Lichtaustrittsfläche weist vorzugsweise eine sphärische Fläche auf oder ist als sphärische Fläche ausgestaltet.
Ferner ist es bei einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer möglich, dass die dritte Lichtaustrittsfläche eine Freiformfläche aufweist und/oder als Freiformfläche ausgestaltet ist. Die Freiformfläche kann den jeweiligen Nutzungsbedürfnissen des Scheinwerfers angepasst sein. Beispielsweise kann eine Strategie zur Vorfeldanbindung angestrebt werden, welche eine Kombination mit zusätzlichen Systemen im Scheinwerfer ermöglicht. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass sich damit im Vergleich zu bekannten Systemen mit einer rotationssymmetrischen Lichtaustrittsfläche eine relativ günstige, platzsparende und hinsichtlich der Lichtleistung hochwertige Optik realisieren lässt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Freiformfläche bei einem Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung die Freiformfläche in einem Scheinwerfer, der im Fahrzeug installiert ist, zum Lenken der Lichtstrahlen schräg zu einer optischen Achse der ersten Linse und/oder der zweiten Linse sowie zu einem Untergrund hin, auf welchem sich das Fahrzeug befindet, konfiguriert und ausgestaltet ist. Vereinfacht ausgedrückt soll damit erreicht werden, dass der Lichtkegel aus dem Scheinwerfer im Fahrzeug auf die Straße gelenkt wird, und zwar auch dann, wenn der Scheinwerfer als solcher dahingehend im Fahrzeug verbaut ist, dass sich die optische Achse zumindest der ersten Linse und/oder der zweiten Linse parallel oder im Wesentlichen parallel zur Straße bzw. zum Untergrund des Fahrzeugs erstreckt. Die Freiformfläche ist zum Lenken von wenigstens einem Teil der Lichtstrahlen schräg zur optischen Achse der ersten Linse und/oder der zweiten Linse sowie zum Untergrund des Fahrzeugs hin konfiguriert und ausgestaltet. Die Freiformfläche kann demnach eine partielle Abweichung von einer sonstigen Rotationssymmetrie der dritten Linse und/oder der dritten Lichtaustrittsfläche aufweisen. Durch diese Abweichung kann das Lichtbild in einer Weise verändert werden, dass die Anbindung des Scheinwerfers an beispielsweise ein vorfelderzeugendes Scheinwerferelement wie ein Projektionsmodul und/oder ein Reflektorsystem verbessert wird. Die Abweichung ist insbesondere zum Lenken der Lichtstrahlen in Richtung des Untergrunds, auf welchem sich das Fahrzeug mit einem darin installierten Scheinwerfer befindet, ausgestaltet. Die Freiformfläche kann ferner zum Aufheben einer Abbildungswirkung des Scheinwerfers ausgestaltet sein. Unter der Freiformfläche ist insbesondere keine sphärische und keine asphärische Flächenform zu verstehen.
Weiterhin ist es möglich, dass bei einem Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung die erste Lichtaustrittsfläche eine sphärische Fläche aufweist und/oder als sphärische Fläche ausgestaltet ist. Eine sphärische Fläche kann im Vergleich zu einer asphärischen Fläche relativ kostengünstig gefertigt werden. Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die erste Linse mit der sphärischen Lichtaustrittsfläche den gewünschten Qualitätsanforderungen hinsichtlich Abbildungsqualität der Linsenanordnung trotzdem zur Genüge Rechnung tragen kann.
Die Brennweite der Linsenanordnung liegt bei einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10 mm und 40 mm. Bei der Verwendung von einem SSL-Leuchtmittel als Lichtquelle liegt die Brennweite der Linsenanordnung vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25 mm und 30 mm, insbesondere bei einem Wert von ca. 28 mm. Mit den genannten Werten kann bei der Verwendung von SSL-Leuchtmitteln eine besonders gute Abbildungsqualität erreicht werden.
Bei einem Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Lichtquelle insbesondere ein SSL-Leuchtmittel verwendet und/oder die Lichtquelle weist wenigstens ein SSL-Leuchtmittel auf. In Kombination mit der vorgeschlagenen Linsenanordnung kann damit eine hohe Lichtleistung erzielt werden, die zudem gut sichtbar auf die Straße gebracht werden kann. Im Zusammenspiel der Linsenanordnung mit einem SSL-Leuchtmittel und/oder einer entsprechenden SSL-Pixellichtquelle werden Funktionen und Lichtverteilungen ermöglicht, die bisherigen premium Matrixmodulen entsprechen, die deutlich kostspieliger als das vorgeschlagene System sind. Bei der vorliegenden Lösung kann beispielsweise auf komplizierte und entsprechend hochpreisige Silikonprimäroptiken verzichtet werden.
Die Abbildung flächentechnisch relativ kleiner SSL-Leuchtmittel ermöglicht im Vergleich zu marktüblichen Systemen kurzbrennweitige Systeme in den vorgenannten Bereichen zwischen beispielsweise 25 mm und 30 mm, die relativ kompakt gebaut werden können. Der Einsatz von SSL-Multipixel-Leuchtmitteln ermöglicht ferner premium Matrix-Scheinwerferfunktionen wie ein hoch aufgelöstes Matrix-Fernlicht zu realisieren. Hierfür sind jedoch auch neuartige optische Systeme erforderlich, um die auf der Lichtquelle erzeugten Lichtverteilungen, unter Berücksichtigung unterschiedlichster Anforderungen und Vorgaben, wunschgemäß in den Straßenraum zu projizieren. D. h., SSL-Leuchtmittel können nicht mit einer beliebigen Optik kombiniert werden. Mit der vorgeschlagenen Linsenanordnung ist dies jedoch möglich. Aktuelle Premium-Matrix-Systeme, die auf Einzel-LEDs mit Silikon-Primäroptik basieren, haben eine relativ lange Brennweite und benötigen einen entsprechend großen Bauraum. Außerdem sind solche Systeme vergleichsweise ineffizient hinsichtlich der benötigten Leistung und der daraus resultierenden Lichtausbeute.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Scheinwerfer die erste Linse einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 25 mm und 35 mm aufweist, die zweite Linse einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 40 mm und 50 mm aufweist und/oder die dritte Linse einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 50 mm und 60 mm aufweist. In der vorgeschlagenen Linsenanordnung können trotz der kompakten Bauweise relativ große Linsendurchmesser verwendet werden. Diese erlauben es, einen entsprechend großen Öffnungswinkel des Lichtkegels aus der Lichtquelle von beispielsweise 90° bis 160°, aufzunehmen und damit den Abstand zwischen der Lichtquelle und der Linsenanordnung und/oder der ersten Linse gering zu halten. Daraus resultiert eine hohe Lichteffizienz von beispielsweise mehr als 50% bei typischer LED-Abstrahlcharakteristik bzw. abhängig von der verwendeten Lichtquelle einer gewünschten Abstrahlcharakteristik bei einer zusätzlich kompakten Bauweise. Besonders bevorzugt weisen die erste Linse einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 30 mm und 34 mm, die zweite Linse einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 42 mm und 46 mm und/oder die dritte Linse einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 51 mm und 55 mm auf. Die erste Linse weist bevorzugt den kleinsten Durchmesser der drei Linsen auf. Die dritte Linse kann den größten Durchmesser der drei Linsen aufweisen. Mit dieser Bauweise kann die erfindungsgemäße, iterative Zusammenführung der Lichtstrahlen bzw. Verjüngung des Lichtkegels kompakt und materialsparend erreicht werden.
Außerdem ist es bei einem Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass die erste Lichteintrittsfläche einen Abstand von weniger als 8 mm, insbesondere von weniger als 5 mm, zur Lichtquelle aufweist. Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die gewünschte Lichtleistung mit dieser Konfiguration weiterhin erreicht werden kann und trotzdem ein relativ kompakter Scheinwerfer zur Verfügung gestellt wird.
Die erste Linse ist bei einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer vorzugsweise aus Glas gefertigt. Dies verhindert oder reduziert Schäden und/oder Verschleiß durch die möglicherweise erhöhte thermische Belastung aufgrund der Nähe der ersten Linse zur Lichtquelle. Die zweite Linse und die dritte Linse können ebenfalls aus Glas, oder aus Kunststoff gefertigt sein. Die erste Lichteintrittsfläche und/oder die erste Lichtaustrittsfläche der ersten Linse kann eine Anti-Reflex-Beschichtung aufweisen. Eine Anti-Reflex-Beschichtung und/oder eine entsprechende Strukturierung der ersten Linse erhöht weiter die Effizienz und Effektivität der Linsenanordnung und dient zudem der Vermeidung einer Wiederanregung eines etwaigen SSL-Leuchtmittels für eine verbesserte Funktion des Scheinwerfers.
Zudem kann bei einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer die erste Lichtaustrittsfläche einen kleineren Krümmungsradius als die zweite Lichtaustrittsfläche und/oder einen kleineren Krümmungsradius als die dritte Lichtaustrittsfläche aufweisen. Insbesondere weist die erste Linse die größte Brechkraft der drei Linsen auf. Damit können die zweite Linse und die dritte Linse entsprechend kompakter bzw. mit einem relativ kleinen Durchmesser gebaut werden. Dies führt schließlich zu einer verbesserten Gesamt-Kompaktheit des Scheinwerfers sowie einer daraus resultierenden Gewichtsersparnis sowie einer Kostenreduzierung.
Die dritte Lichtaustrittsfläche kann bei einem Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mikrostruktur mit einer höheren Rauigkeit als die anderen Lichtaustrittsflächen und/oder als die Lichteintrittsflächen aufweisen. Durch die Mikrostruktur kann die Sichtbarkeit einer Lücke zwischen Pixeln der Lichtquelle im projizierten Licht auf dem Untergrund vor dem Fahrzeug reduziert werden. Außerdem können durch Dispersion entstehende Farbsäume an Kanten in der Lichtverteilung reduziert und folglich gesetzliche Anforderungen und Kundenanforderungen besser erfüllt werden. Unter der Mikrostruktur können insbesondere Oberflächenstrukturen und/oder Oberflächenkantenänderungen im Mikrometerbereich verstanden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit wenigstens einem, wie vorstehend im Detail beschriebenen, Scheinwerfer zur Verfügung gestellt. Damit bringt das erfindungsgemäße Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Das Fahrzeug ist bevorzugt in Form eines Straßenfahrzeugs, insbesondere in Form eines PKWs, eines LKWs oder eines Motorrads ausgestaltet.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine Lichtquelle mit einer Linsenanordnung für einen Scheinwerfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
2 ein Fahrzeug mit erfindungsgemäßen Scheinwerfern.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Scheinwerfer 10 für ein Fahrzeug 11 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Der Scheinwerfer 10 weist eine Linsenanordnung 12 mit einer ersten Linse 13, einer zweiten Linse 14 und einer dritten Linse 15 auf. Außerdem weist der Scheinwerfer 10 eine Lichtquelle 16 zum Ausgeben von Lichtstrahlen 17 durch die Linsenanordnung 12 auf. Die erste Linse 13 weist eine erste Lichteintrittsfläche 18, zum Einbringen der Lichtstrahlen 17 von der Lichtquelle 16 in die Linsenanordnung 12 bzw. durch welche die Lichtstrahlen 17 von der Lichtquelle 16 in die erste Linse 13 eintreten, und eine erste Lichtaustrittsfläche 19, zum Weiterleiten der Lichtstrahlen 17 von der ersten Linse 13 zur zweiten Linse 14 bzw. durch welche die Lichtstrahlen 17 von der ersten Linse 13 in Richtung der zweiten Linse 14 austreten, auf. Die zweite Linse 14 weist eine zweite Lichteintrittsfläche 20, zum Einbringen der Lichtstrahlen 17 von der ersten Linse 13 bzw. durch welche die Lichtstrahlen 17 von der ersten Linse 13 in die zweite Linse 14 eintreten, und eine zweite Lichtaustrittsfläche 21, zum Weiterleiten der Lichtstrahlen 17 von der zweiten Linse 14 zur dritten Linse 15 bzw. durch welche die Lichtstrahlen 17 von der zweiten Linse 14 in Richtung der dritten Linse 15 austreten, auf. Die dritte Linse 15 weist eine dritte Lichteintrittsfläche 22, zum Einbringen der Lichtstrahlen 17 von der zweiten Linse 14 bzw. durch welche die Lichtstrahlen 17 von der zweiten Linse 14 in die dritte Linse 15 eintreten, und eine dritte Lichtaustrittsfläche 23, zum Leiten der Lichtstrahlen 17 aus der Linsenanordnung 12 heraus und in die Umgebung des Scheinwerfers 10 bzw. durch welche die Lichtstrahlen 17 aus der dritten Linse 15 herausgeleitet werden, auf.
Die erste Linse 13, die zweite Linse 14 und die dritte Linse 15 weisen jeweils eine positive Brechkraft zum Zusammenführen der Lichtstrahlen 17 auf. D. h., die Lichtstrahlen 17 werden von der Lichtquelle 16 ausgehend durch jede Linse 13, 14, 15 ein wenig stärker gebündelt, ohne jedoch dabei in einem Brennpunkt innerhalb der Linsenanordnung 12 oder nach Verlassen der Linsenanordnung 12 zusammenzulaufen. Wie in 1 zu erkennen, sind die drei Linsen 13, 14, 15 entlang der optischen Achse 24 hintereinander und im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet.
Die erste Lichteintrittsfläche 18 ist als gerade bzw. plane Fläche ausgestaltet. Die zweite Lichteintrittsfläche 20, die zweite Lichtaustrittsfläche 21 und die dritte Lichteintrittsfläche 22 sind jeweils in Form einer asphärischen Fläche ausgestaltet. Die dritte Lichtaustrittsfläche 23 ist als Freiformfläche ausgestaltet. Dies ist durch die fett dargestellte, partielle Abweichung der dritten Lichtaustrittsfläche 23 von einer sonst sphärischen dritten Lichtaustrittsfläche 23 angedeutet. Die Freiformfläche ist damit in einem Scheinwerfer 10, der im Fahrzeug 11 installiert ist, zum Lenken der Lichtstrahlen schräg zur optischen Achse 24 der ersten Linse 13 und der zweiten Linse 14 sowie zu einem Untergrund 25 hin, auf welchem sich das Fahrzeug 11 befindet, konfiguriert und ausgestaltet. Dies kann insbesondere mit Blick auf 2 erkannt werden, in welchem ein Fahrzeug 11 mit dem Scheinwerfer 10 dargestellt ist. Die erste Lichtaustrittsfläche 19 ist als sphärische Fläche ausgestaltet.
Die gezeigte Linsenanordnung 12 weist eine Brennweite von ca. 28 mm auf. Die Lichtquelle 16 weist dazu ein SSL-Leuchtmittel auf. Die erste Linse 13 weist einen Durchmesser von 31 mm, die zweite Linse 14 weist einen Durchmesser von 44 mm und die dritte Linse 15 weist einen Durchmesser von 53 mm auf. Damit weist die erste Linse 13 den kleinsten Durchmesser der drei Linsen 13, 14, 15 auf und die dritte Linse 15 weist den größten Durchmesser der drei Linsen 13, 14, 15 auf. Die erste Lichteintrittsfläche 18 weist einen Abstand von ca. 4 mm zur Lichtquelle 16 auf. Die erste Linse 13 besteht aus Glas, während die zweite Linse 14 und die dritte Linse 15 aus Kunststoff bestehen. Die erste Lichteintrittsfläche 18 und die erste Lichtaustrittsfläche 19 weisen ferner jeweils eine Anti-Reflex-Beschichtung auf. Darüber hinaus weist die dritte Lichtaustrittsfläche 23 eine Mikrostruktur mit einer höheren Rauigkeit als die anderen Lichtaustrittsflächen 19, 21 und als die Lichteintrittsflächen 18, 20, 22 auf.
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D. h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden. So kann insbesondere die Art der Linsenformen bzw. die Art der Lichteintrittsflächen 18, 20, 22 und der Lichtaustrittsflächen 19, 21, 23 von den gezeigten Varianten abweichen.
Bezugszeichenliste

10: Scheinwerfer
11: Fahrzeug
12: Linsenanordnung
13: erste Linse
14: zweite Linse
15: dritte Linse
16: Lichtquelle
17: Lichtstrahl
18: erste Lichteintrittsfläche
19: erste Lichtaustrittsfläche
20: zweite Lichteintrittsfläche
21: zweite Lichtaustrittsfläche
22: dritte Lichteintrittsfläche
23: dritte Lichtaustrittsfläche
24: optische Achse
25: Untergrund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/143371 A1 [0002]

Claims

Scheinwerfer (10) für ein Fahrzeug (11), aufweisend: - eine Linsenanordnung (12) mit einer ersten Linse (13), einer zweiten Linse (14) und einer dritten Linse (15), und - eine Lichtquelle (16) zum Ausgeben von Lichtstrahlen (17) durch die Linsenanordnung (12), wobei - die erste Linse (13) eine erste Lichteintrittsfläche (18), zum Einbringen der Lichtstrahlen (17) von der Lichtquelle (16) in die Linsenanordnung (12), und eine erste Lichtaustrittsfläche (19) aufweist, die zweite Linse (14) eine zweite Lichteintrittsfläche (20) und eine zweite Lichtaustrittsfläche (21) aufweist, und die dritte Linse (15) eine dritte Lichteintrittsfläche (22) und eine dritte Lichtaustrittsfläche (23), zum Leiten der Lichtstrahlen (17) aus der Linsenanordnung (12) heraus und in die Umgebung des Scheinwerfers (10), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linse (13), die zweite Linse (14) und die dritte Linse (15) jeweils eine positive Brechkraft zum Zusammenführen der Lichtstrahlen (17) aufweisen.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichteintrittsfläche (18), die zweite Lichteintrittsfläche (20), die zweite Lichtaustrittsfläche (21) und/oder die dritte Lichteintrittsfläche (22) jeweils eine asphärische Fläche aufweisen und/oder jeweils als asphärische Fläche ausgestaltet sind.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lichtaustrittsfläche (23) eine Freiformfläche aufweist und/oder als Freiformfläche ausgestaltet ist.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche in einem Scheinwerfer (10), der im Fahrzeug (11) installiert ist, zum Lenken der Lichtstrahlen schräg zu einer optischen Achse (24) der ersten Linse (13) und/oder der zweiten Linse (14) sowie zu einem Untergrund (25) hin, auf welchem sich das Fahrzeug (11) befindet, konfiguriert und ausgestaltet ist.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtaustrittsfläche (19) eine sphärische Fläche aufweist und/oder als sphärische Fläche ausgestaltet ist.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Linsenanordnung in einem Bereich zwischen 10 mm und 40 mm liegt.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (16) ein SSL-Leuchtmittel aufweist.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linse (13) einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 25 mm und 35 mm aufweist, die zweite Linse (14) einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 40 mm und 50 mm aufweist und/oder die dritte Linse (15) einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 50 mm und 60 mm aufweist.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linse (13) den kleinsten Durchmesser der drei Linsen (13, 14, 15) aufweist und die dritte Linse (15) den größten Durchmesser der drei Linsen (13, 14, 15) aufweist.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichteintrittsfläche (18) einen Abstand von weniger als 8 mm zur Lichtquelle (16) aufweist.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linse (13) aus Glas besteht.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichteintrittsfläche (18) und/oder die erste Lichtaustrittsfläche (19) eine Anti-Reflex-Beschichtung aufweisen.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtaustrittsfläche (19) einen kleineren Krümmungsradius als die zweite Lichtaustrittsfläche (21) und/oder einen kleineren Krümmungsradius als die dritte Lichtaustrittsfläche (23) aufweist.
Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lichtaustrittsfläche (23) eine Mikrostruktur mit einer höheren Rauigkeit als die anderen Lichtaustrittsflächen (19, 21) und/oder als die Lichteintrittsflächen (18, 20, 22) aufweist.
Fahrzeug (11) mit wenigstens einem Scheinwerfer (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche.