DE10252228A1

DE10252228A1 - Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10252228A1
Application number: DE10252228A
Authority: DE
Inventors: Matthias Gebauer
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: DE10252228B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit mindestens einer Lichtquelle sowie mindestens einem der Lichtquelle zugeordneten Lichtabschlusskörper mit einer Lichteinkoppelfläche zur Einkopplung des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes und einer Lichtauskoppelfläche sowie mindestens einer Linse, die mit der Lichtauskoppelfläche zusammenwirkt und in Lichtabstrahlrichtung nach dem Lichtabschlusskörper angeordnet ist und das durch den Lichtabschlusskörper ausgekoppelte Licht abbildet, wobei der Lichtabschlusskörper einen Querschnitt aufweist, der der zu erzielenden Lichtverteilung entspricht, wobei sich der Querschnitt des Lichtabschlusskörpers von der Lichteinkoppelfläche oder einer in Richtung der Lichtauskoppelfläche danach angeordneten Querschnittsfläche bis zur Lichtauskoppelfläche hin insbesondere kontinuierlich verändert, insbesondere die Querschnitte kontinuierlich größer werden.

Description

Die Erfindung betrifft Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge umfassend mindestens eine Lichtquelle sowie mindestens einen der Lichtquelle zugeordneten Lichtabschlusskörper mit einer Lichteinkoppelfläche zur Einkopplung des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes und einer Lichtauskoppelfläche sowie mindestens einer Linse, die mit der Lichtauskoppelfläche zusammenwirkt und in Lichtabstrahlrichtung nach dem Lichtabschlusskörper angeordnet ist und das durch den Lichtabschlusskörper ausgekoppelte Licht abbildet, wobei der Lichtabschlusskörper einen Querschnitt aufweist, der der zu erzielenden Lichtverteilung entspricht.
Aus DE 41 39 267 ist ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bekannt mit folgenden Merkmalen: Mindestens zwei Lichtquellen sowie einem Lichtleiter, der Lichtaustrittsflächen aufweist. Einer Linse, die das Licht von allen Lichtaustrittsflächen abbildet sowie einer transparenten Abschlussscheibe, die den Scheinwerfer abschließt sowie einer Lichtscheibe mit einer lichtstreuenden, die Breite der Abbildung beeinflussenden Optik, ein die Höhe beeinflussendes Prisma und eine Bewegungseinrichtung, die die Lichtscheibe oder das Prisma in dem Strahlengang zwischen den Lichtaustrittsflächen und der Linse bewegt. Auf diese Weise soll ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bereitgestellt werden, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und das erzeugte Licht bestmöglich ausnutzt und auf einfache Weise bei Verwendung nur einer Linse alternativ unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen erzeugen kann.
Des weiteren sind eine Reihe von Gestaltungen bekannt, bei denen eine Lichtauskoppelfläche vorgesehen ist, die eine Lichtverteilung erzeugt, die dann durch die Linse abgebildet wird.
Problematisch bei derartigen Scheinwerfern ist vielfach, dass die Lichtabschlusskörper bestimmte Querschnitte besitzen, um bestimmte Lichtverteilungen zu erzielen. Durch seine in der Regel einfache geometrische Form wird der Querschritt über die gesamte Endfläche gleich hell abgebildet und bei der Projektion durch die Linse erscheint daher der Umriss des Lichtabschlusskörpers als scharfe Hell-Dunkel-Projektion.
Diese scharfe Hell-Dunkel-Grenze zeigt sich jedoch nicht nur an Stellen, an denen dies erwünscht ist, sondern entlang der gesamten Kontur. Eine solche scharfe Hell-Dunkel-Grenze kann jedoch zur Sichtbehinderung und Störung der Sicht des Fahrers eines Kraftfahrzeuges führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Scheinwerfer bereitzustellen, der eine angepasste Hell-Dunkel-Grenze besitzt, um Sichtbehinderungen und Störungen der Sicht zu verhindern.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich der Querschnitt des Lichtabschlusskörpers von der Lichteinkoppelfläche oder einer in Richtung der Lichtauskoppelfläche danach angeordneten Querschnittsfläche bis zur Lichtauskoppelfläche insbesondere kontinuierlich verändert, insbesondere die Querschnitte kontinuierlich größer werden. Dabei kann die grundsätzliche Querschnittsform des Lichtabschlusskörpers erhalten bleiben, es ist jedoch auch denkbar, die Querschnittsform zu variieren, wobei stets die Endfläche des Lichtabschlusskörpers maßgebend ist. Insbesondere kann sich die Größe der Fläche der einzelnen Querschnittsflächen verändern in Richtung der Lichtauskoppelfläche und es kann insbesondere vorgesehen sein, dass hierbei keine rotationssymmetrische Veränderung oder spiegelsymmetrische Veränderung vorliegt. Insbesondere kann eine kontinuierliche Veränderung der Querschnittsfläche nur in den Bereichen vorgesehen sein, die eine weniger ausgeprägte Hell-Dunkel-Verteilung erzeugen sollen.
Um eine Hell-Dunkel-Grenze beispielsweise für ein Nebellicht, wobei diese insbesondere waagrecht vorgesehen ist, oder für ein Abblendlicht mit einem waagrechten Anteil zur gegenüberliegenden Fahrbahn hin und einem 15° Anstieg zur rechten Fahrbahnseite bei Rechtsverkehr zu erzeugen, haben die Lichtabschlusskörper bestimmte Querschnitte. Normalerweise wird ein derartiger Querschnitt durch eine sehr einfache Form gebildet, wobei die gesamte Endfläche gleich hell ausgebildet ist und bei der Projektion durch die Linse dargestellt wird.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist hierbei vorgesehen, dass in den Bereich der Querschnittsvergrößerung nur Lichtstrahlen gelangen, die in den Lichtabschlusskörper mit großen Anfangswinkeln zur Achse des Lichtabschlusskörpers hin eintreten. Hierdurch wird erreicht, dass nur ein geringer Anteil des Lichtes in den Bereich der Querschnittsvergrößerung gelangen kann, so dass diese Bereiche weniger stark beleuchtet werden. So kann z. B. insbesondere vorgesehen sein, dass der Bereich, der bei einem normalen Abblendlicht für Rechtsverkehr am rechten Fahrbahnrand vorgesehen ist und eine 15° Anstieg besitzt, so ausgelegt ist, dass sowohl Strahlen mit großem als auch kleinem Einfallswinkel in ihn gelangen können. Die Hell- Dunkel-Grenze ist hierbei stark ausgeprägt. In dem Bereich, der einen horizontalen Anteil der Hell-Dunkel-Grenze ausmacht und nicht zur Erzeugung des Anstieges am rechten Fahrbahnrand dient, kann vorgesehen sein, dass diesen Bereich des Lichtabschlusskörpers nur Strahlen mit großem Anfangswinkel erreichen können, wodurch ein Helligkeitsgefälle erreicht wird, welches von der Linse weiterprojiziert wird. Auf diese Weise kann eine Verwischung der Hell-Dunkel-Grenze in dem Bereich erzielt werden.
Es kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass die Lichtquelle unmittelbar in den Lichtabschlusskörper einkoppelt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn als Lichtquelle LEDs verwandt werden, die keine große Wärmestrahlung an den Lichtleiter abgeben und diesen thermisch nur gering belasten. Alternativ können jedoch auch andere Lichtquellen vorgesehen sein. Insbesondere bei Verwendung anderer Lichtquellen kann es erforderlich sein, zwischen der Lichtquelle und dem Lichtabschlusskörper einen Lichtleiter, eine Glasfaser und/oder einen Filter, insbesondere einen Infrarotfilter, vorzusehen, durch den das Licht in den Lichtabschlusskörper eingekoppelt wird.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Linse unmittelbar an die Lichtauskoppelfläche des Lichtabschlusskörpers anschließt. Durch dieses unmittelbare Anschließen kann erreicht werden, dass die Lichtausbeute um ca. 10% gesteigert werden kann, da zwischen Lichtauskoppelfläche und Linse durch das Medium Luft ca. 10% des Lichts an den Übergängen verloren geht. Es kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass die Linse materialschlüssig, insbesondere einstückig, mit dem Lichtabschlusskörper verbunden ist. Durch diese Verbindung, insbesondere die Einstückigkeit, können jegliche Grenzflächen vermieden werden, die zur Reflektionen von Lichtstrahlen und damit zu Lichtverlusten führen können.
Es kann dabei insbesondere vorgesehen sein, dass der Lichtabschlusskörper und/oder die Linsen aus Kunststoff, insbesondere PMMA, bestehen. Dies ist sinnvoll, sofern die Position der Linse zum Lichtabschlusskörper stets konstant ist. Hierbei ist es erforderlich, dass die Brennweite an das neue Medium angepasst wird.
Weiterhin kann um einen möglichst guten Übergang und möglichst geringen Lichtverlust zu erzielen, vorgesehen sein, dass die der Lichtauskoppelfläche zugewandte Oberfläche der Linse denselben Querschnitt wie die Lichtauskoppelfläche aufweist.
Schließlich kann die Querschnittsvergrößerung bzw. Querschnittsveränderung so gestaltet sein, dass sie ohne Knicke und/oder Sprünge verläuft. An derartigen Knicken oder Sprüngen kann es sonst zu Lichtbrechungen und damit zu Veränderungen der Lichtabstrahlcharakteristik kommen. Gegebenenfalls können jedoch solche Knicke oder Sprünge, die zu Facetten im Lichtabschlusskörper führen, auch gezielt zur Erzielung optischer Mittei eingesetzt werden.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Gestaltung eines Ausschnitts aus einem Scheinwerfer;
Fig. 3 eine alternative erfindungsgemäße Ausgestaltung und
Fig. 4a)-c) dreidimensionale Darstellungen gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Scheinwerfer umfassend einen Lichtabschlusskörper 12 sowie eine Linse 20, die in Lichtabstrahlrichtung hinter dem Lichtabschlusskörper 12 angeordnet ist. Der Lichtabschlusskörper 12 weist hierbei eine Lichteinkoppelfläche 22 und eine Lichtauskoppelfläche 24 auf. Licht wird über die Lichteinkoppelfläche 22 über eine nicht dargestellte Lichtquelle in den Lichtabschlusskörper 12 eingeleitet, wobei das Licht mit großem Einfallswinkel oder kleinen Einfallswinkeln eintreten kann relativ zur optischen Achse 18, wobei Lichtstrahlen mit kleinen Einfallswinkeln in Fig. 1, die den Stand der Technik symbolisiert, mit 14 gekennzeichnet sind und Lichtstrahlen mit großen Einfallswinkeln mit 16. Der Lichtabschlusskörper 12 weist hierbei im Bereich der Lichtauskoppelfläche 24 eine Form auf, die der späteren Lichtverteilung auf der Straße entsprechen soll, da die Lichtaustrittsfläche 24 des Lichtabschlusskörpers 12 durch die Linse 20 auf die Straße projiziert wird. So kann beispielsweise der Lichtabschlusskörper die Form einer zu erzeugenden Hell-Dunkel-Grenze aufweisen mit einem 15° Anstieg zum rechten Fahrbahnrand bei Rechtsverkehr und einem horizontalen Anteil zur linken Fahrbahnseite hin.
Wie bereits ausgeführt, haben die Lichtabschlusskörper 12, um eine bestimmte Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen, beispielsweise die zuvor beschriebene Hell-Dunkel-Grenze für Abblendlicht oder eine Hell-Dunkel-Grenze für ein Nebellicht, bestimmte Querschnitte. Normalerweise wird der Querschnitt durch eine sehr einfache Form über die gesamte Lichtauskoppelfläche 24 gleich hell abgebildet und bei der Projektion durch die Linse erscheint daher der komplette Umriss des Lichtabschlusskörpers 12 als scharfe Hell-Dunkel-Grenze.
Diese scharfe Hell-Dunkel-Grenze zeigt sich jedoch nicht nur an Stellen, an denen sie erwünscht ist, sondern entlang der gesamten Kontur bei einem System gemäß dem Stand der Technik, wie es Fig. 1 zeigt. Eine derartige scharfe Hell-Dunkel- Grenze kann zu Sichtbehinderungen und Störungen der Sicht des Fahrers eines Kraftfahrzeuges führen.
Es ist daher erfindungsgemäß ein neuer Querschnitt des Lichtabschlusskörpers 12 vorgesehen, wie ihn Fig. 2 zeigt. Der Lichtabschlusskörper 12 weist dabei an seinem in Richtung auf die Lichtauskoppelfläche 24 weisenden Ende 13 eine unsymmetrische Querschnittsvergrößerung auf, wobei die Querschnittsvergrößerung von der Lichteinkoppelfläche 22 zur Lichtauskoppelfläche 24 hin kontinuierlich zunimmt. Die Querschnittsvergrößerung beginnt jedoch nicht bereits ab der Lichteinkoppelfläche, sondern erst ab einem späteren Querschnitt in Richtung auf die Lichtauskoppelfläche 24. Die Querschnittsvergrößerung ist dabei so gestaltet, dass sie lediglich in einer Ebene oberhalb der optischen Achse 18 angeordnet ist und nicht rotationssymmetrisch bezüglich der optischen Achse. Durch die Querschnittsvergrößerung wird erreicht, dass Lichtstrahlen mit großen Einfallswinkeln 16 in den Bereich, der mit b gekennzeichnet ist, gelangen können. Lichtstrahlen mit kleinen Einfallswinkeln können nur in den Bereich, der mit a gekennzeichnet ist, gelangen, wobei in den mit a gekennzeichneten Bereich auch Lichtstrahlen 16 mit großen Einfallswinkeln eintreten können.
Hieraus ergibt sich, dass ein Helligkeitsgefälle entsteht, wobei der mit a gekennzeichnete Bereich eine größere Helligkeit als der mit b gekennzeichnete Bereich aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass die Hell-Dunkel-Grenze, die durch den mit b gekennzeichneten Bereich erzeugt wird, weniger stark und damit scharf ausgebildet ist. Es wird hiermit eine andere Streuung der Lichtverteilung und damit eine Abschwächung zum Rand hin erzielt.
Fig. 3 zeigt nun ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, wobei die Linse 20 einstückig mit dem Lichtabschlusskörper 12 verbunden ist. Die Linse 20 besteht, ebenso wie der Lichtabschlusskörper 12, aus PMMA und ist einstückig an diesem angeformt. Hierbei ist zu beachten, dass die Brennweite an das neue Medium angepasst werden muss. Durch den Wegfall von zwei Medienübergängen gegenüber Fig. 2 kann der Lichtverlust um ca. 10% verbessert werden. Mit 15 ist hierbei die Abbildungsebene der Linse gekennzeichnet. Diese Ausgestaltung kann immer dann eingesetzt werden, wenn die Position der Linse zum Lichtabschlusskörper 12 stets konstant bleibt.
Schließlich sind in der Fig. 4a) bis c) weitere Darstellungen des erfindungsgemäßen Systems dargestellt, wobei verschiedene Linsen 20 mit verschiedenen Lichtabschlusskörpern 12 kombiniert sein können. So kann gemäß Fig. 4a) vorgesehen sein, eine flache Linse 20 unmittelbar mit einem Lichtabschlusskörper 12, der einen dreieckigen Querschnitt mit gekrümmten Seitenwänden besitzt, zu verbinden. Ein derartiger Lichtabschlusskörper kann z. B. für die Ausgestaltung eines Nebellichtes verwendet werden.
Hingegen zeigt Fig. 4b) eine Geometrie für ein Abblendlicht, wobei hier Verdickungen bzw. Querschnittsvergrößerungen in den Bereichen 13 vorgesehen sind, um die Hell-Dunkel-Grenze in diesen Bereichen weniger scharf auszubilden. In Fig. 4b) ist dabei als Linse eine PES-Linse vorgesehen.
Schließlich zeigt Fig. 4c) ebenfalls eine Geometrie für ein Abblendlicht, wobei auch hier der Bereich 13 eine Querschnittsvergrößerung aufweist, über die erzielt wird, dass die Hell-Dunkel-Grenze in den dort erzeugten Bereichen weniger scharf ausgebildet wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Anmeldungsunterlagen.

Claims

1. Scheinwerfer mit mindestens einer Lichtquelle sowie mindestens einem der Lichtquelle zugeordneten Lichtabschlusskörper (12) mit einer Lichteinkoppelfläche (22) zur Einkopplung des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes und einer Lichtauskoppelfläche (24) sowie mindestens einer Linse (20), die mit der Lichtauskoppelfläche (24) zusammenwirkt und in Lichtabstrahlrichtung (18) nach dem Lichtabschlusskörper (12) angeordnet ist und das durch den Lichtabschlusskörper (12) ausgekoppelte Licht abbildet, wobei der Lichtabschlusskörper (12) einen Querschnitt aufweist, der der zu erzielenden Lichtverteilung entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Lichtabschlusskörpers (12) von der Lichteinkoppelfläche (22) oder einer in Richtung der Lichtauskoppelfläche (24) danach angeordneten Querschnittsfläche bis zur Lichtauskoppelfläche (24) hin insbesondere kontinuierlich verändert, insbesondere die Querschnitte kontinuierlich größer werden.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle Licht unmittelbar in die Lichtabschlusskörper (12) einkoppelt.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Lichtquelle und dem Lichtabschlusskörper (12) ein Lichtleiter und/oder eine Glasfaser und/oder ein Filter, insbesondere ein IR- Filter, vorgesehen ist, durch den das Licht in den Lichtabschlusskörper (12) eingekoppelt wird.

4. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (20) unmittelbar an die Lichtauskoppelfläche (24) des Lichtabschlusskörpers (12) anschließt.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (20) materialschlüssig, insbesondere einstückig mit dem Lichtabschlusskörper (12) verbunden ist.

6. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsvergrößerung nicht rotationssymmetrisch ist, sondern nur auf einer Seite einer durch die Achse (18) des Lichtabschlusskörpers (12) verlaufenden Fläche vorgesehen ist und/oder auf verschiedenen Seiten der Achse (18) verschiedene Querschnittsvergrößerungen vorgesehen sind.

7. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereich (13) der Querschnittsvergrößerung nur Lichtstrahlen (16) gelangen, die in den Lichtabschlusskörper (12) mit großen Anfangswinkeln zur Achse (18) des Lichtabschlusskörpers (12) eintreten.

8. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtabschlusskörper (12) und/oder die Linsen (20) aus Kunststoff, insbesondere PMMA bestehen.

9. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Lichtauskoppelfläche (24) zugewandte Linsenoberfläche denselben Querschnitt wie die Lichtauskoppelfläche (24) aufweist.

10. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsveränderung ohne Knicke und/oder Sprünge verläuft.