DE10221684A1

DE10221684A1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10221684A1
Application number: DE10221684A
Authority: DE
Inventors: Karsten Eichhorn; William Castellon
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle, mit einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor und mit einer dem Reflektor vorgelagerten Führungseinheit, wobei der Reflektor und die Lichtführungseinheit derart zueinander abgestimmt angeordnet und/oder geformt sind, dass zum einen eine statische Basislichtverteilung und zum anderen eine dynamische Zusatzlichtverteilung generierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle, mit einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor und mit einer dem Reflektor vorgelagerten Führungseinheit.

Aus der DE 197 37 653 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor bekannt. Dem Reflektor ist eine Lichtführungseinheit vorgelagert, die aus einer aus einer Vielzahl von elektronisch ansteuerbaren Mikrospiegeln gebildeten Spiegelfläche besteht. Die Mikrospiegel sind derart ansteuerbar, dass unterschiedliche Lichtverteilungen, wie beispielweise Abblendlicht, Nebellicht, erzeugbar sind. In Verbindung mit einer Projektionsvorrichtung dient die Spiegelfläche im Wesentlichen der Erzeugung einer einzigen Lichtverteilung. Zwar ist es in einer Ausführung vorgesehen, einen Mikrospiegel derart einzustellen, dass Licht in einen gesonderten Lichtleiter eingespeist werden kann zur Erzeugung einer weiteren Lichtfunktion. Die Lichtverteilung für diese Lichtfunktion erfolgt jedoch durch ortsfern angeordnete zusätzliche optische Mittel. Der bekannte Scheinwerfer sieht vor, dass der gesamte Lichtstrom von der Spiegelfläche erfasst und entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung umgelenkt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass ein kompakter und vielseitig einsetzbarer Scheinwerfer geschaffen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor und die Lichtführungseinheit derart zueinander abgestimmt angeordnet und/oder geformt sind, dass zum einen eine statische Basislichtverteilung und zum anderen eine dynamische Zusatzlichtverteilung generierbar sind.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Generierung einer statischen Basislichtverteilung und einer dynamischen Zusatzlichtverteilung andererseits eine Mehrzahl von Lichtverteilungen mittels eines einzigen Scheinwerfers ermöglicht wird. Grundgedanke der Erfindung ist es, modular aufeinander aufbauende Lichtverteilungen zu erzeugen, die fahrerindividuell und/oder situationsabhängig ausgebildet sein können. Beispielsweise kann die statische Basislichtverteilung eine Stadtlichtfunktion erfassen. Durch Zuschalten der dynamischen Zusatzlichtverteilung kann eine bessere Ausleuchtung für den Überlandbereich geschaffen werden (Überlandlichtfunktion). Der erfindungsgemäße Scheinwerfer ermöglicht somit die Aufteilung des Lichtstromes für unterschiedliche Lichtfunktionen bzw. Lichtverteilungen. Dadurch, dass die Lichtstrahlen nach Brechung bzw. Umlenkung in der Lichtführungseinheit direkt der Abschlussscheibe des Scheinwerfers zugeführt werden, weist der Scheinwerfer einen kompakten und platzsparenden Aufbau auf.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtführungseinheit als Lichtaufteilungseinheit ausgebildet, die einen Teil der von dem Reflektor reflektierten Lichtstrahlen erfasst zur Generierung der dynamischen Zusatzlichtverteifung. Die Lichtaufteilungseinheit weist in ihrer räumlichen Orientierung verstellbare optische Mittel (Spiegelsegmente) auf, die bezogen auf eine vorgegebene Zusatzlichtverteilung zwischen zwei Stellungen (Betriebsstellung, Nichtbetriebsstellung) hin und her schaltbar sind. Vorteilhaft sind die Spiegelflächen dazu geeignet, mehrere, voneinander unabhängige Zusatzlichtverteilungen zu generieren, so dass diese jeweils mehrere Betriebsstellungen aufweisen können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Erzeugung der Zusatzlichtverteilung dazu genutzt werden, dem Fahrer ergänzende Informationen über Gefahrenstellen, die sich außerhalb der Sichtweite des Abblendlichtes befinden, zu verschaffen. Beispielweise kann die Zusatzlichtverteilung als eine Markierungsbeleuchtung ausgebildet sein, die dem Nutzer einer Nachtsichteinrichtung eine direkte Vermittlung der Informationen über den Straßenraum ermöglicht. Es wird somit eine Lesehilfe für das Nachtsichtgerät geschaffen durch punktuelle Beleuchtung des Verkehrsraumes, ohne den Gegenverkehr zu blenden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die auf eine senkrecht zur optischen Achse angeordneten Ebene projizierte Spiegeleinheit in ihrer Dimension kleiner ausgebildet als der Umfang des Reflektors, so dass lediglich ein Teilbereich des Lichtstromes von der Spiegeleinheit erfasst wird. Ein anderer Teil des Lichtstromes kann unbeeinflusst von der Spiegeleinheit aus dem Scheinwerfer austreten. Da dieser unbeeinflusste Teil der reflektierten Lichtstrahlen vorzugsweise zur Erzeugung der statischen Basislichtverteilung dient, können die Lichtverluste infolge einer Reflexion gering gehalten werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein schematischer Vertikalschnitt durch einen Scheinwerfer nach einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Lichtverteilung eines Scheinwerfer gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein Vertikalschnitt durch einen Scheinwerfer nach einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 4 ein schematischer Vertikalschnitt durch einen Scheinwerfer nach einer dritten Ausführungsform.
Nach einer ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 besteht ein Scheinwerfer 1 aus einem Reflektor 2, einer in einer zentralen Öffnung des Reflektors 2 angeordneten Lichtquelle 3 und einer Lichtführungseinheit 4.
Die Lichtquelle 3 kann als Glühlampe oder Gasentladungslampe ausgebildet sein. Die Lichtführungseinheit 4 ist dem Reflektor 2 in Lichtaustrittsrichtung vorgelagert und besteht aus einer Spiegeleinheit 5 sowie einer Linseneinheit 6. Die Linseneinheit 6 ist dem Reflektor nachgeordnet und besteht aus einer plankonvexen Linse 6, die einen ersten Teil 7 der an dem Reflektor 2 reflektierten Strahlen erfasst und in Richtung der Spiegeleinheit 6 parallelisiert. Der erste Teil der Lichtstrahlen 7 wird an inneren Zusatzreflektorflächen 8 des Reflektors 2 reflektiert. Die Formgebung dieser Zusatzreflektorflächen 8 sind auf die Linse 6 abgestimmt. Die Zusatzreflektorflächen 8 bilden zusammen mit äußeren Basisreflektorflächen 9 des Reflektors 2 die Gesamtzahl der optisch wirksamen Reflektorflächen. Der Flächenanteil der Zusatzreflektorflächen 8 an der Gesamtfläche ist wesentlich geringer als der Anteil der Basisreflektorflächen 9.
Im Unterschied zu den zu der Linseneinheit 6 reflektierten Lichtstrahlen 7 wird der an den Basisreflektorflächen 9 reflektierte zweite Teil der Lichtstrahlen 10 direkt über eine nicht dargestellte Abschlussscheibe des Scheinwerfers an die Umgebung abgegeben. Es erfolgt keine weitere optische Lichtführung. Die Basisreflektorflächen 9 sind derart geformt, dass eine Basislichtverteilung 11 erzeugt wird, siehe ovale Linien in Fig. 2. Die Basislichtverteilung 11 ist unterhalb einer Hell-Dunkel-Grenze angeordnet.
Zur Erzeugung einer Zusatzlichtverteilung 13 gemäß Fig. 2, die teilweise oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze 12 angeordnet ist, weist die der Linseneinheit 6 nachgeordnete Spiegeleinheit 5 einen inneren Umlenkspiegel 14 und einen äußeren Umlenkspiegel 15 auf, an denen die Lichtstrahlen 7 nacheinander umgelenkt werden. Die Umlenkspiegel 14, 15 sind flächig und vorzugsweise eben ausgebildet. Der innere Umlenkspiegel 14 weist einen Rand auf, der in einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse 16 projiziert mit dem Rand der Linse 6 übereinstimmt. Folglich kann das gesamte von der Linse 6 parallelisierte Licht 7 erfasst werden. Die in die senkrecht zur optischen Achse 16 projizierten Ränder des inneren Umlenkspiegels 14 einerseits und der Linse 6 andererseits weisen einen geringeren Durchmesser auf als der Durchmesser des Randes des Reflektors 2.
Der innere Umlenkspiegel 14 ist in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 16 angeordnet und lenkt die Lichtstrahlen 7 um 90° in Richtung des äußeren Umlenkspiegels 15 um. Der äußere Umlenkspiegel 15 ist in einem von der optischen Achse 16 entfernt liegenden Bereich angeordnet, so dass die Lichtstrahlen 10 unbeeinflusst sind. Der äußere Umlenkspiegel 15 lenkt die auf ihn treffenden Lichtstrahlen 7 entsprechend der Zusatzlichtverteilung 13 in Fig. 2 um. Die beiden Umlenkspiegel 14 und 15 sind schwenkbar um eine horizontale Achse 17 angeordnet, so dass unterschiedliche Zusatzlichtverteilungen generierbar sind. Diese Zusatzlichtverteilungen können dynamisch durch manuelle Bedienung des Fahrers oder automatisch zugeschaltet bzw. verändert werden. Beispielsweise kann zu der durch die Lichtstrahlen 10 bewirkte Abblendlichtfunktion eine Stadtlichtfunktion als Zusatzlichtverteilung 13 hinzugeschaltet werden. Alternativ kann auch eine Autobahnlichtfunktion hinzu- oder aufgeschaltet werden. Die Verstellung der Umlenkspiegel 14, 15 erfolgt vorzugsweise elektrisch mittels eines nicht dargestellten Stellmotors.
Nach einer zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein paraboloidförmiger Reflektor 18 und eine Lichtquelle 19 vorgesehen, denen eine Lichtführungseinheit 20 enthaltend eine Sammellinse 21 zur Parallelisierung des vom Reflektor 18 reflektierten Lichtes sowie enthaltend ein Spiegelfeld 22 und enthaltend eine weitere Linse 23 vorgelagert ist. Das Spiegelfeld 22 bildet die Spiegeleinheit, während die Sammellinse 21 und die Linse 23 die Linseneinheit bilden. Das Spiegelfeld 22 besteht aus einer Mehrzahl von Spiegelsegmenten 24, wobei ein erster Typ von Spiegelsegmenten 25 feststehend angeordnet ist. Diese feststehenden Spiegelsegmente 25 dienen zur Bildung der in Fig. 2 dargestellten Basislichtverteilung 11. Darüber hinaus weist das Spiegelfeld 22 einen zweiten Typ 26 von Spiegelsegmenten auf, die elektrisch verstellbar angeordnet sind. Diese elektrisch verstellbaren Spiegelsegmente 26 dienen zur Erzeugung der Zusatzlichtverteilung 13. Die feststehenden Spiegelsegmente 25 dienen beispielsweise zur Erzeugung einer Abblendlichtfunktion. Die beweglichen Spiegelsegmente 26 können zur Erweiterung der Abblendlichtfunktion dienen, die in Abhängigkeit von der Fahrsituation dem Fahrer eine verbesserte Ausleuchtung des Verkehrsraum ermöglicht. Durch die Verstellbarkeit der beweglichen Spiegelsegmente 26 kann diese Zusatzlichtfunktion variabel eingestellt werden.
Nach einer dritten Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird ein Scheinwerfer durch einen Reflektor 27, eine Lichtquelle 28 und eine Sammellinse 29 gebildet. Eine Lichtführungseinheit 30 wird durch die Sammellinse 29 und durch verstellbare Spiegelflächen 31 gebildet, die in dem Reflektor 27 integriert sind. Der Reflektor 27 besteht zum einen durch feststehende Reflektorflächen 32, die in Verbindung mit der Sammellinse 29 zur Erzeugung der Basislichtverteilung dienen. Die beweglichen Spiegelflächen 31 bzw. beweglichen Reflektorfläche 31 dienen in Verbindung mit der Sammellinse 29 zur Erzeugung der Zusatzlichtverteilung. Die Funktion derselben korrespondiert zu der Funktion der beweglichen Spiegelsegmente 26 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel ermöglicht einen kompakten Aufbau des Scheinwerfers, da lediglich die Sammellinse 29 außerhalb des Reflektors 27 angeordnet ist. Die Erfindung ermöglicht eine optionale Zuschaltung einer Zusatzlichtverteilung zur optimalen Straßenausleuchtung bei minimaler Blendung. Beispielsweise kann in Verbindung mit einem Navigationssystem beim Abbiegen des Fahrzeuges ein ansonsten nicht einsehbarer Bereich beleuchtet werden. Die durch elektrische Ansteuerung trägheitslos bewegbaren kleinen Spiegelflächen zur Erzeugung der Zusatzlichtverteilung ermöglicht eine automatische Bereitstellung von Zusatzlichtinformationen für den Fahrer. Es kann somit vorteilhaft dynamisch auf insbesondere unvorhergesehene Fahrsituationen in Abhängigkeit von Sensoren des Fahrzeugs reagiert werden.

Claims

1. Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle, mit einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor und mit einer dem Reflektor vorgelagerten Führungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (2, 18, 27) und die Lichtführungseinheit (4, 20, 30) derart zueinander abgestimmt angeordnet und/oder geformt sind, dass zum einen eine statische Basislichtverteilung (11) und zum anderen eine dynamische Zusatzlichtverteilung (13) generierbar sind.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführungseinheit (4, 20, 30) in Lichtaustrittsrichtung vor dem Reflektor und/oder im Reflektor (2, 18, 27) integriert ist und dass ein Teil der an dem Reflektor (2, 18, 27) reflektierten Lichtstrahlen mittels der Lichtführungseinheit (4, 20, 30) zur Erzeugung mindestens einer weiteren erweiterten Lichtfunktion einsetzbar ist.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführungseinheit (4, 20, 30) eine mit elektrisch verstellbaren Spiegelflächen versehene Spiegeleinheit (5, 22, 31) und eine Linseneinheit (6, 21, 29) umfasst.

4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der an dem Reflektor (2, 18, 27) reflektierten Lichtstrahlen (9, 25) und/oder Lichtstromanteil derselben, der zur Erzeugung der Basislichtverteilung dient, größer ist als der Anteil des an dem Reflektor (2, 18, 27) reflektierten Lichtes bzw. des Lichtstromanteiles, der zur Erzeugung der Zusatzlichtverteilung dient.

5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in eine senkrecht zur optischen Achse (16) angeordneten Ebene projizierte Fläche der Spiegeleinheit (5) kleiner ist als die entsprechend projizierten Fläche des Reflektors (2).

6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Basisreflektorflächen (9) des Reflektors (2), an denen die Lichtstrahlen zur Erzeugung der Basislichtverteilung (11) reflektierte werden größer ist als der Anteil der Zusatzreflektorflächen (8) des Reflektors (2), an denen die Lichtstrahlen zur Erzeugung der Zusatzlichtverteilung (13) reflektiert werden.

7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegeleinheit (5) einen die optische Achse (16) schneidenden inneren Umlenkspiegel (14) und einen äußeren Umlenkspiegel (15) aufweist, wobei der äußere Umlenkspiegel (15) einen größeren Abstand zur optischen Achse (16) aufweist als ein vorderer Rand des Reflektors (2).

8. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegeleinheit (22) als ein Spiegelfeld mit einer Mehrzahl von Spiegelsegmenten (24) ausgebildet ist, wobei feststehende Spiegelsegmente (25) zur Erzeugung der Basislichtverteilung (11) und bewegliche Spiegelsegmente (26) zur Erzeugung der Zusatzlichtverteilung (13) dienen.

9. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Spiegelflächen (31) schwenkbar in dem Reflektor (27) integriert sind.

10. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegeleinheit (5, 22, 31) ein oder mehrere Linsen (6, 21, 29) vor- und/oder nachgeordnet sind.