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Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einer derselben zugeordneten Linsenanordnung enthaltend eine Lichteintrittsfläche auf einer der Lichtquelle zugewandten Seite und eine Lichtaustrittsfläche auf einer der Lichtquelle abgewandten Seite, wobei von der Lichtquelle abgestrahltes Licht mittels der Linsenanordnung abgebildet wird zu einer vorgegebenen Lichtverteilung.
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Aus der
DE 10 2017 117 376 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der eine Lichtquelle und eine derselben zugeordnete Linsenanordnung umfasst, die eine Lichteintrittsfläche sowie eine Lichtaustrittsfläche aufweist. Die Lichtaustrittsfläche der Linsenanordnung ist zylinderförmig ausgebildet.
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Aus der
DE 10 2018 131 556 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt mit einer Lichtquelle sowie mit einer derselben zugeordneten Linsenanordnung. Die Linsenanordnung weist eine Lichtaustrittsfläche auf, die eine Oberflächenstrukturierung aufweist.
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Aus der
DE 10 2019 104 854 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einer derselben zugeordneten Linsenanordnung bekannt, wobei die Linsenanordnung eine asphärische Linse aufweist. Solche asphärischen Linsen sind dazu geeignet, das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht zur Bildung einer vorgegebenen Lichtverteilung umzulenken. Aus Designgründen des Scheinwerfers kann es gewünscht sein, dass in Lichtabstrahlrichtung vor der Linse ein Streuoptikteil mit einer Oberflächenstrukturierung anzuordnen ist. Hierbei tritt das Problem auf, dass eine unerwünschte Verzerrung der Lichtverteilung eintritt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einer Linsenanordnung derart weiterzubilden, dass bei Vorsehen eines Streuoptikteils mit einer Oberflächenstrukturierung auf einer vor der Linsenanordnung angeordneten Seite keine Verzerrung der Lichtverteilung eintritt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenanordnung ein Streuoptikteil zur Streuung des von der Linsenanordnung abgegebenen Lichtes zugeordnet ist, dass die Oberflächenstrukturierung des Streuoptikteils eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten konusförmigen Optikelementes aufweist, die in Reihenrichtung alternierend gewölbt angeordnet sind, wobei eine zu einem ersten konusförmigen Optikelement benachbartes zweites konusförmiges Optikelement durch Verdrehung des ersten konusförmigen Optikelementes an zwei senkrecht zueinanderstehenden Achsen gebildet ist.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die reihenweise Anordnung von je Reihe alternierend zueinander angeordneten konusförmigen Optikelementen ein von der Linsenanordnung umgelenktes Licht derart gestreut wird, dass eine verzerrungsfreie und gesetzlich zulassungsfähige Lichtverteilung erzeugt wird. Vorteilhaft tritt keine bogenförmige Abflachung einer Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung (Abblendlichtverteilung) ein, wie es bei Ausbildung von zylinderförmigen Optikelementen der Fall wäre. Durch die in Reihenrichtung alternierend ausgebildete Wölbung - die Optikelemente sind in Reihenrichtung abwechselnd konvex und konkav angeordnet -, in Verbindung mit der gespiegelten Anordnung der benachbarten konusförmigen Optikelemente wird sichergestellt, dass die Lichtverteilung bzw. eine Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung geradlinig verläuft.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die konusförmigen Optikelemente jeweils mit gegenüberliegenden Seitenrändern fächerförmig von einem schmalen Ende zu einem breiten Ende auseinanderlaufend angeordnet, wobei gegenüberliegende Seitenränder der konusförmigen Optikelemente über einen Bogen miteinander verbunden sind, dessen Radius von dem schmalen Ende des konusförmigen Optikelementes in Richtung des breiten Endes desselben zunimmt. Die Form der konusförmigen Optikelemente ergibt sich aufgrund der Konusform der gegenüberliegenden Seitenränder.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zwischen den Seitenrändern verlaufende Bogen kreisförmig, so dass sich eine konische Zylinderwellenstruktur in Reihenrichtung der konusförmigen Optikelemente ergibt. Vorteilhaft hat hierdurch die Oberflächenstrukturierung einen relativ einfachen Aufbau.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Seitenränder der konusförmigen Optikelemente einer Reihe bzw. mehrerer Reihen in einer gemeinsamen Ebene, was den Herstellungsaufwand reduziert.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Reihen der konusförmigen Optikelemente nebeneinander und nicht versetzt zur Reihenrichtung zueinander angeordnet. Die Oberflächenstrukturierung weist somit einen regelmäßigen Aufbau auf, der zu der gewünschten homogenen Streuung des von der Linsenanordnung abgestrahlten Lichtes führt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Streuoptikelement zu einer optischen Achse der Linsenanordnung geneigt angeordnet. Vorteilhaft kann durch die alternierend konische Oberflächenstrukturierung des Streuoptikteils ein optimaler Ausgleich der Lichtstreuung zur Bildung einer vorgegebenen Lichtverteilung erfolgen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Linsenanordnung lediglich durch eine Linse mit einer asphärisch ausgebildeten Lichtaustrittsfläche gebildet. Vorzugsweise ist eine Lichteintrittsfläche der Linse nach außen gewölbt ausgebildet, so dass keine weiteren optischen Bauteile erforderlich sind, um die gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen.
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Die Lichtquelle ist vorzugsweise als LED-Lichtquelle ausgebildet, wobei jeder LED-Lichtquelle eine Linse zugeordnet ist. Der Scheinwerfer ist somit relativ bauraumsparend ausgebildet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers mit einem vorderseitig angeordneten Streuoptikteil,
- 2 einen Ausschnitt des Streuoptikteils mit einer mehrreihig ausgebildeten Anordnung von konusförmigen Optikelementen,
- 3 eine Vorderansicht der Oberflächenstrukturierung des Streuoptikteils,
- 4 einen Schnitt durch eine Mehrzahl von konusförmigen Optikelementen entlang der Schnittlinie IV-IV in 3,
- 5 eine schematische Darstellung einer Lichtverteilung, die mittels des erfindungsgemäßen Scheinwerfers erzeugt wird und
- 6 eine schematische Darstellung einer Lichtverteilung, die mittels eines Scheinwerfers mit einem Streuoptikteil enthaltend zylinderförmige Optikelemente erzeugt wird.
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Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge ist in einem Bugbereich desselben angeordnet. Der Scheinwerfer weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere Lichtquellen 1 auf, die in einer Lichtquellenebene E angeordnet sind. In Hauptabstrahlrichtung H vor den Lichtquellen 1 ist eine Linsenanordnung 2 und ein Streuoptikteil 3 angeordnet.
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Die Linsenanordnung 2 besteht aus einer Mehrzahl von Linsen 4, denen jeweils eine einzige Lichtquelle 1 zugeordnet ist. Die Linsen 4 sind jeweils gleich ausgebildet. Sie weisen jeweils eine nach außen gewölbte Lichteintrittsfläche 5 auf, die auf einer der Lichtquelle 1 zugewandten Seite angeordnet ist. Ferner weisen die Linsen 4 jeweils eine asphärisch vorgeformte Lichtaustrittsfläche 6 auf, die auf einer der Lichtquelle 1 abgewandten Seite angeordnet ist.
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Das Streuoptikteil 3 ist flächig bzw. in einer zur optischen Achse A der Linsen 4 geneigten Erstreckungsebene S angeordnet. Die Erstreckungsebene S schließt mit den optischen Achsen A einen spitzen Winkel φ ein.
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Wenn das Streuoptikteil 3 zugleich eine Abschlussscheibe des Scheinwerfers bildet, ist sie randseitig mit einem Gehäuse 7 des Scheinwerfers fest verbunden.
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Das Streuoptikteil 3 weist auf einer der Linsenanordnung 2 zugewandten Flachseite eine Oberflächenstrukturierung 8 auf, die durch eine Mehrzahl von in einer Reihe R angeordneten konusförmigen Optikelementen 9 besteht. Die Reihen R von konusförmigen Optikelementen 9 sind gleich ausgebildet und verlaufen jeweils geradlinig in der gleichen Richtung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Reihenrichtung 15 in horizontaler Richtung bzw. senkrecht zur optischen Achse A der Linsenanordnung 2 bzw. der Linsen 4.
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Die konusförmigen Optikelemente 9 einer jeweiligen Reihe R von konusförmigen Optikelementen 9 sind in Richtung 15 der Reihe R von konusförmigen Optikelementen 9 alternierend gewölbt ausgebildet. Ein erstes konusförmiges Optikelement 9' der Reihe R von konusförmigen Optikelementen 9 ist nach außen gewölbt bezüglich der Erstreckungsebene S ausgebildet, während ein benachbartes zweites konusförmige Optikelement 9" derselben Reihe R nach innen gewölbt bezüglich der Erstreckungsebene S ausgebildet ist. Zusätzlich ist das zweite konusförmige Optikelement 9" gespiegelt zu dem ersten konusförmigen Optikelement 9' ausgebildet. Und zwar ergibt sich das zweite konusförmige Optikelement 9" durch Verdrehung des ersten konusförmigen Optikelementes 9' um zwei senkrecht zueinanderstehende Achsen D1, D2. Die eine Drehachse D1 ist eine Längsmittelachse der konusförmigen Optikelemente 9. Die zweite Drehachse D2 verläuft in einer Quermittelebene der konusförmigen Optikelemente 9. Diese doppelte Verdrehung des konusförmigen Optikelementes 9 bezieht sich auf Punkte in einer gleichen Ebene des konusförmigen Optikelementes 9. Diese doppelte Verdrehung bezieht sich somit auf von einem schmalen Ende 10 der jeweiligen konusförmigen Optikelemente 9 zu einem breiten Ende 11 desselben auseinanderverlaufende Seitenränder 12 der Optikelemente 9, die sich in einer gemeinsamen Ebene befinden. Die dazwischen liegende gewölbte Fläche wird von dem ersten konusförmigen Optikelement 9' zu dem zweiten konusförmigen Optikelement 9" durch eine Punktspiegelung an einem Fixpunkt abgebildet, wobei nach gedachter Punktspiegelung an dem Fixpunkt die zueinander weisenden Seitenränder 12 der benachbarten konusförmigen Optikelemente 9', 9" „vereinigt“ werden, also die benachbarten konusförmigen Optikelemente 9', 9" nicht beabstandet zueinander angeordnet sind, sondern unmittelbar anschließend zueinander angeordnet sind, wie in den 2 und 3 dargestellt.
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Das zu dem ersten konusförmigen Optikelement 9' benachbarte zweite konusförmige Optikelement 9" wird somit durch Verdrehen des ersten konusförmigen Optikelementes 9' von 180° um die erste Drehachse D1 und nachfolgendem Verdrehen derselben um die zweie Drehachse D2 gebildet. Die erste Drehachse D1 verläuft in Längsrichtung der konusförmigen Optikelemente 9 bzw. in Richtung der Erstreckungsebene S des Streuoptikteils 3. Die zweite Drehachse D2 verläuft senkrecht zu der Erstreckungsebene S des Streuoptikteils 3.
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Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, laufen die Seitenränder 12 der konusförmigen Optikelemente 9, 9', 9" fächerförmig von dem schmalen Ende 10 zu dem breiten Ende 11 des konusförmigen Optikelementes 9, 9', 9" auseinander.
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Die gegenüberliegenden Seitenränder 12 der jeweiligen konusförmigen Optikelemente 9, 9', 9" sind über einen Bogen 14 (Bogenlinie) miteinander verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bogen 14 als ein Kreisbogen ausgebildet. Im Bereich des schmalen Endes 10 des konusförmigen Optikelementes 9 weist der Kreisbogen einen Radius r1 auf, der in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 1 mm liegt. In Richtung des breiten Endes 11 des konusförmigen Optikelementes 9 steigt der Radius des Kreisbogens 14 kontinuierlich an, wobei ein Radius r2 am breiten Ende 11 des konusförmigen Optikelementes 9 im Bereich zwischen 1 mm und 10 mm liegt. Insgesamt kann der Bereich des Radius' des Kreisbogens 14 somit zwischen 0,1 mm und 10 mm liegen.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die Reihen R von konusförmigen Optikelementen 9 nicht in Reihenrichtung 15 versetzt zueinander angeordnet. Vielmehr sind die Reihen R von konusförmigen Optikelementen 9 regelmäßig angeordnet, wobei sich an einer ersten Reihe R1 eine gleiche zweite Reihe R2 um eine Quererstreckung der Reihe R versetzt zu der ersten Reihe R1 anschließt. An dem schmalen Ende 10 des konusförmigen Optikelementes 9 der ersten Reihe R1 schließt sich somit ein breites Ende 11 des konusförmigen Optikelementes 9 der benachbarten zweiten Reihe R2 an bzw. an dem breiten Ende 11 des konusförmigen Optikelementes 9 der ersten Reihe R1 schließt sich das schmale Ende des konusförmigen Optikelementes 9 der benachbarten zweiten Reihe R2 an.
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Die konusförmigen Optikelemente 9 der Reihen R sind vorzugsweise gleich ausgebildet. Somit weisen die Reihen R von konusförmigen Optikelementen 9 die gleiche Breite auf. Die Reihen R von konusförmigen Optikelementen 9 verlaufen im vorliegenden Ausführungsbeispiel in horizontaler Richtung, also quer zur optischen Achse A der Linse 4 und quer zu einer Anordnungsrichtung 13 der Mehrzahl von Linsen 4.
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Die Lichtquellen 1 sind vorzugsweise als LED-Lichtquellen ausgebildet.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft das Streuoptikteil 3 in der Ebene S. Alternativ kann das Streuoptikteil 3 auch leicht bogenförmig ausgebildet sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft das Streuoptikteil 3 in einem Abstand zu der Linse 4. Die Oberflächenstrukturierung 8 befindet sich auf einer der Linse 4 zugewandten Seite des Streuoptikteils 3.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Oberflächenstrukturierung 8 in Form der konusförmigen Optikelemente 9 lässt sich eine Lichtverteilung 16 erzeugen, die eine gewünschte gerade Hell-/Dunkelgrenze 17 aufweist. Wären die konusförmigen Optikelemente 9 als zylinderförmige Optikelemente ausgebildet, würde eine Lichtverteilung 18 gemäß 6 erzeugt werden, deren Hell-/Dunkelgrenze 19 zu den gegenüberliegenden Seiten hin abfällt. Die Hell-/Dunkelgrenze 19 ist somit bogenförmig ausgebildet, die gesetzlich nicht zugelassen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtquelle
- 2
- Linsenanordnung
- 3
- Streuoptikteil
- 4
- Linse
- 5
- Lichteintrittsfläche
- 6
- Lichtaustrittsfläche
- 7
- Gehäuse
- 8
- Oberflächenstrukturierung
- 9,9',9"
- konusförmige Optikelemente
- 10
- schmales Ende
- 11
- breites Ende
- 12
- Seitenrand
- 13
- Anordnungsrichtung
- 14
- Bogen
- 15
- Reihenrichtung
- D1,D2
- Drehachse
- H
- Hauptabstrahlrichtung
- E
- Lichtquellenebene
- A
- optische Achse
- S
- Erstreckungsebene
- R
- Reihen
- r1,r2
- Radius
- R1,R2
- 1. Reihe/2. Reihe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017117376 A1 [0002]
- DE 102018131556 A1 [0003]
- DE 102019104854 A1 [0004]
