DE10330215A1

DE10330215A1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10330215A1
Application number: DE10330215A
Authority: DE
Inventors: Steffen Pietzonka; Rainer Kauschke; Christian Dr. Lüder
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co; Universitaet Paderborn
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA; Universitaet Paderborn
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit mindestens einem Lichtbündelbeeinflussungsteil, das mit einem elektrochromen Element versehen ist mit veränderlicher Licht-/Strahlungsdurchlässigkeit, wobei das Lichtbündelbeeinflussungsteil mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten elektrochromen Elementen segmentiert ausgebildet ist, derart, dass unterschiedliche Lichtfunktionen einstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit mindestens einem Lichtbündelbeeinflussungsteil, das mit einem elektrochromen Element versehen ist mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit.
Aus der DE 2 209 338 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle, einem Reflektor und einem Umlenkspiegel bekannt, wobei zwischen dem Reflektor und dem Umlenkspiegel eine elektrochrome Platte angeordnet ist. Die elektrochrome Platte enthält eine Substanz, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung lichtdurchlässig und bei Nichtanlegen der elektrischen Spannung lichtundurchlässig ist. Durch elektrische Ansteuerung der elektrochromen Platte bzw. eines Teilbereichs der elektrochromen Platte lassen sich mehrere Lichtfunktionen erzeugen, ohne dass die Gesamtkonfiguration des Scheinwerfers verändert werden muss. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist jedoch, dass der Scheinwerfer recht voluminös ist.
Aus der DE 42 02 872 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle, sowie Lichtbündelbeeinflussungsteile mit einem Reflektor und einer Abschlussscheibe vorgesehen. Eine untere Reflektorhälfte ist mit einer elektrochromen Beschichtung versehen, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung sichtbares Licht absorbiert und für Licht im UV-Wellenlängenbereich durchlässig ist. Somit wird vom unteren Bereich des Reflektors nur ein aus Strahlung im UV-Wellenlängenbereich bestehendes Strahlungsbündel reflektiert. Hierdurch wird in Verbindung mit einem durch den oberen Reflektorbereich bewirktes Strahlungsbündel ein größerer Bereich ausgeleuchtet, wenn Gegenstände mit einer Beschichtung aus beispielsweise fluoreszierendem Material erfasst werden. Die elektrochrome Beschichtung ist lediglich dafür ausgelegt, dass der entsprechende Reflektorbereich durch Strahlung im UV-Wellenlängenbereich ausgeleuchtet wird.
Aus der DE 44 19 365 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der eine Lichtquelle und ein als Reflektor ausgebildetes Lichtbündelbeeinflussungsteil aufweist. Der Reflektor ist in einem oberen Randbereich mit einem elektrochromen Element versehen, so dass bei Zuschaltung dieses Reflektorteilbereiches eine Basis-Lichtverteilung modifiziert werden kann. Dadurch, dass das elektrochrome Element lediglich auf einem einzigen Teilbereich des Reflektors beschränkt ist, kann unter Zugrundelegung der Basis-Lichtverteilung, die durch den restlichen Teil des Reflektors bewirkt wird, nur eine einzige Lichtfunktion realisiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass die Effektivität des Scheinwerfers hinsichtlich der Erzeugung von Lichtfunktionen weiter verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbündelbeeinflussungsteil mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten elektrochromen Elementen segmentiert ausgebildet ist, derart, dass unterschiedliche Lichtfunktionen einstellbar sind.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Anordnung einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten elektrochromen Elementen an einem Lichtbündelbeeinflussungsteil mehrere Lichtfunktionen unter Zugrundelegung einer einzigen Lichtquelle erzeugt werden können. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Mehrzahl von elektrochromen Elementen vorzusehen, die unterschiedlich ansteuerbar sind, so dass eine vorgegebene Anzahl von Lichtfunktionen bzw. Lichtfiguren mit den vorgegebenen fest angeordneten Lichtbündelbeeinflussungsteilen ermöglicht wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektrochromen Elemente mindestens um einen überstumpfen Winkel um die optische Achse des Lichtbündelbeeinflussungsteil herum angeordnet, so dass eine Mehrzahl von Lichtfunktionen erzeugbar ist. Beispielsweise kann ein Teilbereich des Lichtbündelbeeinflussungsteils lichtdurchlässig geschaltet werden, so dass asymmetrisches Abblend licht, symmetrisches Abblendlicht, Autobahnlicht, Kurvenlicht etc. erzeugt werden können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das elektrochrome Element stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Lichtbündelbeeinflussungsteil verbunden sein. Vorzugsweise ist das elektrochrome Element als Ansatzteil ausgebildet, dass bei der Montage des Scheinwerfers an ein herkömmliches Lichtbündelbeeinflussungsteil befestigt wird. Die Montagekosten können daher reduziert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das elektrochrome Element eben und starr ausgebildet, so dass es lediglich am Rand desselben mit dem Lichtbündelbeeinflussungsteil verbunden wird. Die Herstellungskosten bzw. die Montagekosten können dadurch reduziert werden.
Nach einer alternativen Ausführungsform kann das elektrochrome Element auch der Form des Lichtbündelbeeinflussungsteils angepasst sein. Hierdurch kann eine flächige Befestigung des elektrochromen Elementes verwirklicht werden, so dass die Haftwirkung verbessert ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtbündelbeeinflussungsteil als ein Reflektor und/oder eine Abschlussscheibe und/oder eine Linse bzw. eine Blende eines Projektionsscheinwerfers ausgebildet. In Abhängigkeit von dem Aufbau des Scheinwerfers bzw. der Anzahl bzw. Art der Lichtfunktionen kann somit ein kompakter und multifunktionaler Scheinwerfer realisiert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein elektrochromes Element mit einer Dimmschaltung verbunden, so dass die durch das elektrochrome Element beeinflusste Lichtfunktion in der Lichtintensität verändert werden kann. Beispielsweise kann bei einem Schlechtwetterlicht das Vorfeldlicht reduziert werden, so dass der Gegenverkehr nicht infolge der spiegelnden nassen Straßen geblendet wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Vorderansicht eines als Reflektor ausgebildeten Lichtbündelbeeinflussungsteils eines Scheinwerfers nach einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Seitenansicht eines Scheinwerfers mit dem Reflektor gemäß 1,
3 eine schematische Seitenansicht eines Projektionsscheinwerfers,
4 eine schematische Vorderansicht einer elektrochromen Blende des Projektionsscheinwerfers gemäß 3 und
5 eine schematische Seitenansicht einer Linse des Projektionsscheinwerfers gemäß 3.
Ein Scheinwerfer 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung nach 1 und 2 besteht im wesentlichen aus einer Lichtquelle 2, einem als Lichtbündelbeeinflussungsteil ausgebildeten Reflektor 3 und einer glasklaren Abschlussscheibe 4. Wie aus 1 zu ersehen ist, ist der Reflektor 3 segmentiert ausgebildet mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten elektrochromen Elementen 5. Die elektrochromen Elemente 5 sind jeweils über nicht dargestellte elektrische Anschlüsse unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar. Die elektrochromen Elemente 5 sind an ihrem Rand bündig zueinander angeordnet und erstrecken sich in Umfangsrichtung entlang eines Winkels α um eine optische Achse 6 des Scheinwerfers 1. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an dem elektrochromen Element 5 wird das von der Lichtquelle 2 ausgesandte und auf das entsprechende Element 5 auftreffende Licht absorbiert, so dass es nicht auf die entsprechende Fläche des Reflektors 3 treffen kann. In diesem Fall kann das von dem elektrochromen Element 5 überdeckte Reflektorsegment nicht zur Erzeugung eines entsprechenden Teillichtbündels beitragen. Liegt keine elektrische Spannung an einem elektrochromen Element 5 an, ist dasselbe inaktiv, so dass das betreffende von der Lichtquelle 2 ausgesandte Teillichtbündel auf das entsprechende Reflektorsegment treffen kann und entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung in Richtung der Abschlussscheibe 4 reflektiert wird.
Wie aus 1 zu ersehen ist, ist ein oberes Reflektorsegment 7 mit einem ersten elektrochromen Element 8 verknüpft, wobei das obere Reflektorsegment 7 bei Inaktivität des elektrochromen Elements 8 zur Erzeugung eines symmetrischen Abblendlichtes beiträgt. Das erste elektrochrome Element 8 ist mit einer nicht dargestellten Dimmschaltung verbunden, so dass der Transmissionsgrad des elektrochromen Elementes 8 kontinuierlich steuerbar ist. Diese Dimmung kann nach und nach entsprechend einer vorgegebenen Zeitkonstante erfolgen, so dass keine schlagartige, sondern annährend lineare Veränderung der Schaltstellung erfolgt. Aus ergonomischen Gesichtspunkten kann die Änderung des Transmissionsgrades der elektrochromen Elemente 5 entsprechend einer vorgegebenen Zeitkonstante zeitverzögert erfolgen (Fading). Dies kann beispielsweise durch langsames Umpolen der elektrochromen Schicht innerhalb des elektrochromen Elementes 5 bewirkt werden. Somit kann beispielsweise bei schlechtem Wetter das Vorfeldlicht reduziert werden, so dass eine unerwünschte Blendung des Gegenverkehrs durch regennasse Fahrbahn vermieden werden kann. Der Transmissionsgrad ist durch Erkennung der Fahrbahnbeschaffenheit bzw. Verkehrssituation mittels einer Sensorvorrichtung steuer- bzw. regelbar.
Ein unteres Reflektorsegment 9 ist mit einem zweiten elektrochromen Element 10 versehen, dass in der vollständigen Transmissionssteuerstellung zur Erzeugung einer Fernlichtfunktion beiträgt. Bei vollständiger Absorbtionsstellung des zweiten elektrochromen Elements 10 kann das untere Reflektorsegment 9 nicht zur Lichtbündelbeeinflussung beitragen, so dass lediglich die Abblendlichtfunktion gemäß oberem Reflektorsegment 7 gegeben ist.
Das zweite elektrochrome Element 10 weist mit dem ersten elektrochromen Element 8 eine gemeinsame Randlinie 11 auf, die sich von einem Scheitelbereich 12 des Reflektors 3 zu einem äußeren Rand 13 desselben erstreckt.
An das zweite elektrochrome Element 10 schließt sich ein drittes elektrochromes Element 14 an, dass relativ schmal ausgebildet ist und dass bei gemeinsamer Transmissionsschalterstellung mit dem ersten elektrochromen Element 8 eine Autobahnlichtfunktion bewirkt. Bei transmittierend geschaltetem zweiten elektrochromen Element 10 ermöglicht die Autobahnlichtfunktion einen längeren Leuchtbereich, der insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten wünschenswert ist.
An das dritte elektrochrome Element 14 schließt sich ein viertes elektrochromes Element 15 an, das sich in einem Winkel von 15° erstreckt und zur Erzeugung eines asymmetrischen Abblendlichtes beiträgt. Hierzu wird das vierte elektrochrome Element 15 transmissiv geschaltet, so dass es zusammen mit dem ersten elektrochromen Element 8 eine asymmetrische Abblendlichtfunktion bewirkt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die gesamte Reflektorfläche 3 mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren elektrochromen Elementen 5 versehen, so dass eine Mehrzahl von Lichtfunktionen bzw. von Lichtfiguren erzeugbar ist.
In 2 ist beispielhaft die Anordnung eines der elektrochromen Elemente 10 dargestellt. Die weiteren elektrochromen Elemente 8, 14, 15 sind der Einfachheit halber weggelassen. Das zweite elektrochrome Element 10 ist nach einer ersten Ausführungsform als elektrochrome Platte 16 (gestrichelt gezeichnet) ausgeführt, die jeweils an einem Rand 17 desselben durch Verrastung oder durch Verklebung oder durch Verschweißung an dem Reflektor 3 befestigt ist.
Nach einer alternativen Ausführungsform kann das zweite elektrochrome Element 10 der Form des Reflektors 3 angepasst als gekrümmte elektrochrome Fläche 18 (durchgezogene Linie) ausgebildet sein, die flächig an dem Reflektor 3 durch Punktschweißen oder Klebung oder Verrastung befestigt sein kann. Die elektrochrome Platte 16 bzw. die gekrümmte elektrochrome Fläche 18 ist somit als ein Ansatzteil ausgebildet, das als Halbzeug angeliefert und bei der Herstellung des Scheinwerfers lediglich einen zusätzlichen Montageschritt erfordert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abschlussscheibe 4 glasklar ausgebildet. Nach einer nicht dargestellten Alternative der Erfindung kann auch die Abschlussscheibe 4 mit einer Mehrzahl von elektrochromen Elementen 8, 10, 14, 15 versehen sein.
Es ist auch möglich, dass sowohl die Abschlussscheibe 4 als auch der Reflektor 3 mit elektrochromen Elementen 5 versehen sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 3 und 4 kann ein Projektionsscheinwerfer 20 vorgesehen sein mit einer Lichtquelle 21, einem Reflektor 22, einer Blende 23 und einer Linse 24. Die Blende 23 ist üblicherweise in einem Brennpunkt des Reflektors 22 angeordnet. Die Kontur der Blende 23 wird durch die Linse 24 zur Bildung einer gewünschten Lichtverteilung abgebildet. Nach der Erfindung ist die Blende 23 mit einer Mehrzahl von elektrochromen Elementen 25, 26, 27 versehen. Ein erstes elektrochromes Element 25 und ein weiteres elektrochromes Element 27 dienen zur Erzeugung eines asymmetrischen Ab blendlichtes durch ihre absorbierende Schaltstellung. Bei transmissiver Schaltung der drei elektrochromen Elemente 25, 26, 27 kann eine Fernlichtfunktion erzeugt werden. Bei transmissiver Schaltung nur des ersten elektrochromen Elementes 25 kann ein Autobahnlicht erzeugt werden. Bei der absorbierenden Schaltstellung der elektrochromen Elemente 25, 26 und/oder 27 können die Materialeigenschaften derselben derart sein, dass Infrarotstrahlung durchgelassen wird. Im Zusammenwirken mit der Formgebung des Reflektors 22 können beliebige andere Lichtfunktionen bzw. Lichtfiguren erzeugt werden. Um eine unerwünschte Erwärmung der elektrochromen Blende 23 zu vermeiden, ist gegebenenfalls zwischen dem Reflektor 22 und der elektrochromen Blende 23 ein Wärmefilter 28 angeordnet.
Nach einer alternativen Ausführungsform des Projektionsscheinwerfers 20 kann in Kombination mit der elektrochromen Blende 23 oder anstelle der elektrochromen Blende 23 die Linse 24 mit einer Mehrzahl von elektrochromen Elementen 29, 30 versehen sein. In der Ausführungsform gemäß 5 kann ein erstes elektrochromes Element 29' als planes Teil auf einer dem Projektor zugewandten ebenen Eintrittsfläche oder als gekrümmtes Teil 29'' auf einer dem Reflektor abgewandten bogenförmigen Lichtaustrittsfläche der Linse 24 angeordnet sein. Hierdurch kann beispielsweise die Fernlichtfunktion gesteuert werden.
Ein zweites gekrümmtes elektrochromes Element 30 kann in einem unteren vorderen Bereich der Linse 24 angeordnet sein, dass in einer absorbierenden Stellung eine Reduzierung des Vorfeldlichtes bewirken kann.
Die Montage des planaren elektrochromen Elementes 29' kann insofern vereinfacht sein, als nur eine einzige Glasplatte zur Abdeckung der elektrochromen Substanz erforderlich ist. Die zweite abdeckende Glasschicht für die Substanz wird durch die planare Fläche der Linse 24 selbst gebildet.
Alternativ können die beschriebenen elektrochromen Elemente in variabler Geometrie, beispielsweise als Pixel, als Segmente oder in Pfeilform angeordnet bzw. unterteilt sein.
Nach einer alternativen Ausführungsform weisen die elektrochromen Elemente wenigstens eine absorbierende und eine transmissive Schaltstellung mit beliebigen Zwischenstufen auf, wobei sie für sichtbares Licht und Strahlung (Infrarot, Ultraviolett) unterschiedliches Schaltverhalten (Transmissionskurven) aufweisen können.

Claims

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit mindestens einem Lichtbündelbeeinflussungsteil, das mit einem elektrochromen Element versehen ist mit veränderlicher Licht-/Strahlungsdurchlässigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbündelbeeinflussungsteil (3, 23, 24) mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten elektrochromen Elementen (5, 25, 26, 27) segmentiert ausgebildet ist, derart, dass unterschiedliche Lichtfunktionen einstellbar sind.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (13) benachbarter elektrochromer Elemente (8, 10, 14, 15) bündig aneinanderliegen.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrochrome Element (5) eben oder der Form des Lichtbündelbeeinflussungsteils (3) angepasst ausgebildet ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochromen Elemente (5) rotationssymmetrisch um die optische Achse (6) des Lichtbündelbeeinflussungsteils (3) angeordnet sind und dass die elektrochromen Elemente (5) pixelweise oder segmentiert oder in Pfeilform angeordnet bzw. unterteilt sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochromen Elemente (5, 25, 26, 27) mindestens um einen überstumpfen Winkel (α) um die optische Achse (6) herum dem Lichtbündelbeeinflussungsteil (3, 23) zugeordnet sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochromen Elemente (5, 25, 26, 27) stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Lichtbündelbeeinflussungsteil (3, 23) verbunden sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrochrome Element (5, 16, 18) als ein Ansatzteil ausgebildet ist, das an das Lichtbündelbeeinflussungsteil (3) durch Klebung oder Verschweißung oder durch Verrastung verbunden ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbündelbeeinflussungsteil als ein Reflektor (3) und/oder als eine Abschlussscheibe (4) eines Reflexionsscheinwerfers und/oder als eine Blende (23) eines Projektionsscheinwerfers (20) und/oder als eine Linse (24) und/oder als ein Reflektor (2) des Projektionsscheinwerfers (20) ausgebildet ist bzw. sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrochromes Element (8) mit einer Dimmschaltung versehen verbunden ist, derart, dass ein Teil der Lichtfunktion kontinuierlich veränderbar ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad eines e lektrochromen Elementes (8) entsprechend einer vorgegebenen Zeitkonstante zwischen zwei Stellungen veränderbar ist.