DE112014006194B4

DE112014006194B4 - Fahrzeugseitiger Scheinwerfer

Info

Publication number: DE112014006194B4
Application number: DE112014006194.8T
Authority: DE
Inventors: Shuichi Iha; Takashi Ohsawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2034-01-18
Also published as: DE112014006194T5; JPWO2015107678A1; US20160341386A1; JP5889499B2; CN105917163A; CN105917163B; US9803821B2; WO2015107678A1

Abstract

Fahrzeugseitiger Scheinwerfer eines Projektor-Typs, umfassend:
eine LED (1) mit einer Lichtemissionsfläche (1a), die zu einer Vorderseite eines Fahrzeugs gerichtet ist;
eine Projektorlinse (2), die von der LED (1) emittiertes Licht nach vorn projiziert; und
ein Lichtverteilungselement (3), das zwischen der LED (1) und der Projektorlinse (2) zum Ausbilden einer Abblendlichtlampen-Lichtverteilung angeordnet ist,
wobei die LED-Lichtemissionsfläche (1a) der LED (1) auf einer oberen Seite einer optischen Achse der Projektorlinse (2) angeordnet ist, sodass ein Zwischenraum zwischen der Lichtemissionsfläche (1a) und der optischen Achse vorgesehen ist, und
das Lichtverteilungselement (3) umfasst:
eine erste Einfallsfläche (3a), die der LED (1) gegenüberliegend angeordnet ist, sodass durch die LED (1) nach vorn emittiertes Licht durch die erste Einfallsfläche (3a) eintritt;
eine erste Reflexionsfläche (3d), die auf der optischen Achse so angeordnet ist, dass eine Endkante der ersten Reflexionsfläche (3d) auf einer Seite der Projektorlinse (2) eine Brennpunktposition der Projektorlinse (2) auf einer Seite der LED (1) überlappt;
eine zweite Einfallsfläche (3b) und eine zweite Reflexionsfläche (3e), die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass von der LED (1) nach oben emittiertes Licht durch die zweite Einfallsfläche (3b) eintritt und das durch die zweite Einfallsfläche (3b) eintretende Licht durch die zweite Reflexionsfläche (3e) nach vorn reflektiert wird; und
eine dritte Einfallsfläche (3c) und eine dritte Reflexionsfläche (3f), die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass von der LED (1) nach unten emittiertes Licht durch die dritte Einfallsfläche (3c) eintritt und das durch die dritte Einfallsfläche (3c) eintretende Licht durch die dritte Reflexionsfläche (3f) nach vorn reflektiert wird,
wobei durch das Vorsehen der zweiten Reflexionsfläche (3e) oberhalb der zweiten Einfallsfläche (3b) und das Vorsehen der dritten Reflexionsfläche (3f) unterhalb der dritten Einfallsfläche (3c) Licht, das in der vertikalen Richtung austreten kann, nach vorne geführt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen fahrzeugseitigen Scheinwerfer, der eine LED als Lichtquelle verwendet und eine Projektorlinse umfasst, die von der LED emittiertes Licht zur Vorderseite eines Fahrzeugs projiziert.
STAND DER TECHNIK
Unter den gegenwärtigen Umständen, bei denen Anstrengungen unternommen werden, um Mengen an ausgestoßenem Kohlendioxid zu reduzieren, das die globale Erwärmung vorantreibt, und helle LEDs mit hoher Lichtausbeute in die praktische Anwendung gelangen, beginnen LEDs (Licht emittierende Dioden, Halbleiterlichtquellen) mit niedrigem Stromverbrauch anstelle von konventionellen Glühlampen mit Wolframfaden als Lichtquellen von Fahrzeugleuchten immer beliebter zu werden. Die LED weist eine lange Lebensdauer auf und kann einfach durch Hinzuführen eines konstanten Stroms zum Emittieren einer stabilen Helligkeit gesteuert werden, und daher kann die LED vorteilhaft als Lichtquelle einer Fahrzeugleuchte verwendet werden. Darüber hinaus hat sich die Ausgangsleistung (die Lichtintensität) der LEDs in den letzten Jahren verbessert und demzufolge begannen die LEDs als Lichtquellen für fahrzeugseitige Scheinwerfer beliebter zu werden.
Hierbei sei angemerkt, dass sich ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer und insbesondere eine Abblendlichtlampe von einer herkömmlichen Beleuchtungslampe unterscheidet, wobei eine für den fahrzeugseitigen Einsatz einzigartige Lichtverteilung erforderlich ist, mit der Fahrer von entgegenkommenden Fahrzeugen nicht geblendet werden, oder mit anderen Worten, mit der Licht nicht in die Augen der Fahrer von entgegenkommenden Fahrzeugen emittiert wird (d. h. eine Lichtverteilung, mit der die Positionen, die den Augen von Fahrern entgegenkommender Fahrzeuge entsprechen, abgedunkelt werden).
Ein konventionelles Beispiel dieses Typs eines fahrzeugseitigen Scheinwerfers, bei dem eine Abblendlichtlampen-Lichtverteilung durch Vorsehen eines Lichtverteilungselements zwischen einer LED und einer Projektorlinse ausgebildet ist und das von der LED emittierte Licht effektiv verwendet wird, wird nachstehend beschrieben.
In einem fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß dem Patentdokument 1, der in den 4 und 9 des Patentdokuments 1 dargestellt ist, wird eine Abblendlichtlampen-Lichtverteilung durch eine auf einer optischen Achse vorgesehene erste Reflexionsfläche ausgebildet, während von einer LED nach oben emittiertes Licht von einer zweiten Reflexionsfläche nach vorn geleitet wird, die oberhalb der optischen Achse vorgesehen ist, und dadurch effektiv genutzt wird.
In dieser Konfiguration wird das von der LED nach unten emittierte Licht durch die erste Reflexionsfläche reflektiert, aber das reflektierte Licht bereitet sich zur zweiten Reflexionsfläche aus und wird danach zwischen den beiden Reflexionsflächen wiederholt reflektiert, sodass sich das Licht abschwächt. Daher bleibt Raum für Verbesserungen in Bezug auf eine effektive Nutzung des von der LED emittierten Lichts.
In einer in 11 des Patentdokuments 1 dargestellten Konfiguration tritt von der LED nach vorn emittiertes Licht zudem durch eine Einfallsfläche eines optischen Elements mit einer Funktion einer konvexen Linse ein, während das von der LED nach oben emittierte Licht dadurch nach vorn geleitet wird, dass es von einer konvexen flächenförmigen Reflexionsfläche reflektiert wird, die eine Innenfläche der Einfallsfläche bildet.
In dieser Konfiguration tritt das aus der LED nach unten emittierte Licht aus, sodass Raum zur Verbesserung in Bezug auf eine effektive Nutzung des von der LED emittierten Lichts bleibt.
Eine optische Einheit für ein Fahrzeug gemäß dem Patentdokument 2 bezieht sich nicht auf einen Scheinwerfer, sondern umfasst einen Lichteinfallsbereich und eine Reflexionsfläche zum Leiten von rund um eine LED emittiertem Licht zu einer Ausgangsfläche, ohne einen Austritt des Lichts zuzulassen. Wenn diese Konfiguration verwendet wird wie sie ist, ist es jedoch unmöglich, eine Lichtverteilung für einen Scheinwerfer auszubilden, bei dem eine bestimmte Lichtverteilung erforderlich ist. Das Patentdokument 3 betrifft ein Projektionsmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Das Modul dient zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen. Es umfasst mehrere unabhängig voneinander schaltbare Lichtquellen. Zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung mit horizontaler Hell-Dunkel-Grenze wird Licht einer ersten Lichtquellengruppe in ein im Strahlengang angeordnetes Optikelement eingekoppelt. Das Optikelement weist eine totalreflektierende Unterseite auf, welche eine dem Verlauf der Hell-Dunkel-Grenze entsprechende Kontur aufweist. Das aus dem Optikelement ausgekoppelte Licht wird von einer Projektionslinse zur Erzeugung der ersten Lichtverteilung auf die Straße projiziert.
Zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung wird zusätzlich eine weitere Lichtquellengruppe aktiviert. Das von dieser Gruppe ausgesandte Licht leuchtet einen Bereich der Lichtverteilung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze aus. Ein Teil des Lichts der Gruppe wird in das Optikelement eingekoppelt, vermischt sich dort mit dem Licht der ersten Lichtquellengruppe und wird dann zur Erzeugung einer unscharfen Hell-Dunkel-Grenze zusammen mit diesem ausgekoppelt.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: JP 2010 - 49 886 A
Patentdokument 2: JP 2012 - 119 277 A
Patentdokument 3: DE 10 2009 008 631 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
In den Patentdokumenten 1 bis 3 besteht aufgrund der Verwendung der oben beschriebenen Konfigurationen ein Problem, dass das von der LED emittierte Licht nicht effektiv genutzt werden kann, wobei eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe ausgebildet wird.
Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen des oben beschriebenen Problems konzipiert und es ist deren Aufgabe, einen fahrzeugseitigen Scheinwerfer bereitzustellen, bei dem von einer LED emittiertes Licht effektiv genutzt wird, wobei eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe ausgebildet wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Das oben beschriebene Problem wird durch die Merkmalskombination des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine LED mit einer Lichtemissionsfläche, die zur Vorderseite eines Fahrzeugs gerichtet ist, eine Projektorlinse, die von der LED emittiertes Licht nach vorn projiziert, und ein Lichtverteilungselement, das zwischen der LED und der Projektorlinse angeordnet ist, um eine Abblendlichtlampen-Lichtverteilung auszubilden, wobei die Licht emittierende Oberfläche der LED auf einer oberen Seite einer optischen Achse der Projektorlinse so angeordnet ist, dass ein Zwischenraum zwischen der Licht emittierenden Oberfläche und der optischen Achse vorgesehen ist, und das Lichtverteilungselement eine erste Einfallsfläche, die gegenüber der LED angeordnet ist, sodass das von der LED nach vorn emittierte Licht durch die erste Einfallsfläche eintritt, eine erste Reflexionsfläche, die auf der optischen Achse so angeordnet ist, dass deren projektorlinsenseitige Endkante eine LED-seitige Brennpunktposition der Projektorlinse überlappt, eine zweite Einfallsfläche und eine zweite Reflexionsfläche, die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass von der LED nach oben emittiertes Licht durch die zweite Einfallsfläche eintritt und das durch die zweite Einfallsfläche eintretende Licht durch die zweite Reflexionsfläche nach vorn reflektiert wird, und eine dritte Einfallsfläche und eine dritte Reflexionsfläche umfasst, die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass von der LED nach unten emittiertes Licht durch die dritte Einfallsfläche eintritt und das durch die dritte Einfallsfläche eintretende Licht durch die dritte Reflexionsfläche nach vorn reflektiert wird. Dabei wird durch das Vorsehen der zweiten Reflexionsfläche oberhalb der zweiten Einfallsfläche und das Vorsehen der dritten Reflexionsfläche unterhalb der dritten Einfallsfläche Licht, das in vertikaler Richtung austreten kann, nach vorne geführt.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Lichtverteilungselement, das eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe ausbildet, die zweite Einfallsfläche und die zweite Reflexionsfläche, die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass von der LED nach oben emittiertes Licht durch die zweite Einfallsfläche eintritt und das durch die zweite Einfallsfläche eintretende Licht durch die zweite Reflexionsfläche nach vorn reflektiert wird, und die dritte Einfallsfläche und die dritte Reflexionsfläche, die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass das von der LED nach unten emittierte Licht durch die dritte Einfallsfläche eintritt und das durch die dritte Einfallsfläche eintretende Licht von der dritten Reflexionsfläche nach vorn reflektiert wird. Demzufolge kann ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer bereitgestellt werden, der das von der LED über einen weiten Bereich emittierte Licht effektiv nutzt, wobei eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe ausgebildet wird.
Figurenliste

1 zeigt eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 zeigt eine Seitenansicht, die eine Konfiguration einer LED und eines Lichtverteilungselements des fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 veranschaulicht;
3 zeigt eine Ansicht, die emittiertes Licht einer Abblendlichtlampe veranschaulicht, das zur Vorderseite eines Fahrzeugs vom fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 emittiert wird;
4 zeigt eine Ansicht, die eine beispielhafte Anordnung einer Brennpunktposition einer Projektorlinse des fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 veranschaulicht;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Lichtverteilungselement, das in einem fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, von einer ersten Einfallsflächenseite aus gesehen veranschaulicht;
6 zeigt eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 zeigt eine Seitenansicht, die eine Konfiguration einer LED und eines Lichtverteilungselements des fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 veranschaulicht;
8 zeigt eine Ansicht, die eine Position einer Lichtemissionsfläche des fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 veranschaulicht;
9 zeigt eine Ansicht, die emittiertes Licht einer Abblendlichtlampe veranschaulicht, das zur Vorderseite des Fahrzeugs vom fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 emittiert wird;
10 zeigt eine Seitenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Lichtverteilungselements veranschaulicht, das in einem fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
11 zeigt eine Seitenansicht, die ein weiteres Konfigurationsbeispiel des Lichtverteilungselements veranschaulicht, das im fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 verwendet wird;
12 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Lichtverteilungselement veranschaulicht, das in einem fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
13 zeigt eine Ansicht, die emittiertes Licht einer Abblendlichtlampe, das zur Vorderseite des Fahrzeugs vom fahrzeugseitigen Scheinwerfer emittiert wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 der Erfindung veranschaulicht;
14 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einige Beispiele des Lichtverteilungselements veranschaulicht, das im fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 verwendet wird;
15 zeigt eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
16 zeigt dreiseitige orthographische Ansichten, die ein Beispiel einer Projektorlinse, die im fahrzeugseitigen Scheinwerfer verwendet wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 veranschaulicht; und
17 zeigt dreiseitige orthographische Ansichten, die ein weiteres Beispiel der Projektorlinse, die im fahrzeugseitigen Scheinwerfer verwendet wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 veranschaulicht.

BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend durch Erläutern ihrer Ausführungsbeispiele auf der Basis der angefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1.
Wie in 1 dargestellt, ist ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ein Beispiel eines Projektor-Scheinwerfers zur Verwendung als Abblendlichtlampe und umfasst eine LED 1, eine Projektorlinse 2, die von der LED 1 emittiertes Licht zur Vorderseite eines Fahrzeugs projiziert, ein Lichtverteilungselement 3, das zwischen der LED 1 und der Projektorlinse 2 angeordnet ist, um eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe auszubilden, ein Kühlungs-/Befestigungselement 4, das sowohl als Wärmesenke zum Ableiten von durch die LED 1 erzeugter Wärme als auch als Befestigungselement zum Befestigen der LED 1, der Projektorlinse 2 und des Lichtverteilungselements 3 dient, ein Gehäuse 5, das diese Komponenten aufnimmt, und eine Vorderseitenlinse 6. Obwohl in dem in 1 dargestellten Konfigurationsbeispiel eine Kühlrippe 4a zum Ableiten der von der LED 1 erzeugten Wärme am Kühlungs-/Befestigungselement 4 vorgesehen ist, kann die Kühlrippe 4a zur Verbesserung der Wärmeabstrahlungsleistung zur Außenseite des Gehäuses 5 freiliegen.
2 zeigt eine Seitenansicht, welche die LED 1 und das Lichtverteilungselement 3 veranschaulicht.
Das Lichtverteilungselement 3 ist aus transparentem Harz, Glas oder dergleichen ausgebildet und so konfiguriert, dass eine erste Einfallsfläche 3a, durch die aus einer Lichtemissionsfläche 1a der LED 1 nach vorn emittiertes Licht eintritt, eine zweite Einfallsfläche 3b, durch die aus der Lichtemissionsfläche 1a der LED 1 nach oben emittiertes Licht eintritt, und eine dritte Einfallsfläche 3c, durch die aus der Lichtemissionsfläche 1a der LED 1 nach unten emittiertes Licht eintritt, auf einer oberen Seite einer optischen Achse angeordnet sind. Darüber hinaus sind die folgenden Oberflächen ausgebildet: eine erste Reflexionsfläche 3d, die auf der optischen Achse so angeordnet ist, dass eine Endkante auf der Seite der Projektorlinse 2 eine Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 überlappt; eine zweite Reflexionsfläche 3e, die aus der zweiten Einfallsfläche 3b einfallendes Licht nach vorn reflektiert; und eine dritte Reflexionsfläche 3f, die aus der dritten Einfallsfläche 3c einfallendes Licht nach vorn reflektiert.
Das Licht, das in das Lichtverteilungselement 3 eintritt und durch deren Innenflächen reflektiert wird, tritt durch eine Austrittsfläche 3g aus, um durch die Projektorlinse 2 vertikal und horizontal umgekehrt zu werden und zur Vorderseite des Fahrzeugs projiziert zu werden.
3 zeigt emittiertes Licht einer Abblendlichtlampe, das aus dem fahrzeugseitigen Scheinwerfer zur Vorderseite des Fahrzeugs emittiert wird, wobei Teile, wo das emittierte Licht hell ist, dicht dargestellt sind, und Teile, wo das emittierte Licht dunkel ist, ausgedünnt dargestellt sind.
In einer Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe muss ein dunkler Bereich auf einer oberen Seite des emittierten Lichts vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs nicht beleuchtet wird, und daher muss die obere Seite abgedunkelt werden, während die untere Seite (eine Straßenoberflächenseite) aufgehellt wird. Die Grenzlinie zwischen dem oberseitigen dunklen Bereich und dem unterseitigen hellen Bereich des emittierten Lichts ist die Hell-Dunkel-Grenze.
Im Ausführungsbeispiel 1 wird Licht, das aus der LED 1 nach unten emittiert wird und danach die Projektorlinse 2 passiert, um sich oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze auszubreiten, durch die erste Reflexionsfläche 3d des Lichtverteilungselements 3 so reflektiert, dass es nach unten unter die Hell-Dunkel-Grenze (z. B. Licht L1 in 2) geführt wird. Demzufolge wird das aus der Projektorlinse 2 zur Vorderseite des Fahrzeugs emittierte Licht gleichzeitig auf der oberen Seite dunkler und auf der unteren Seite heller gemacht, wodurch eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe ausgebildet wird. Darüber hinaus wird die Form der Endkante der ersten Reflexionsfläche 3d, welche die Fokusposition F der Projektorlinse 2 überlappt, durch die Projektorlinse 2 zur Vorderseite des Fahrzeugs projiziert, um die Form der Hell-Dunkel-Grenze auszubilden.
Durch das Vorsehen der zweiten Reflexionsfläche 3e oberhalb der zweiten Einfallsfläche 3b und das Vorsehen der dritten Reflexionsfläche 3f unterhalb der dritten Einfallsfläche 3c wird zudem Licht, das in der vertikalen Richtung austreten kann, nach vorn (z. B. Licht L2, L3 in 2) geführt. Demzufolge kann das von der LED 1 emittierte Licht effektiv genutzt werden.
Dabei wird zur Bereitstellung der dritten Reflexionsfläche 3f unterhalb der dritten Einfallsfläche 3c die Lichtemissionsfläche der LED 1 von der optischen Achse (wie durch den Pfeil A in 2 dargestellt) nach oben verschoben. Folglich kommt der hellste Teil, der in 3 durch eine Sternmarkierung gekennzeichnet ist, des emittierten Lichts der Abblendlichtlampe, das zur Vorderseite des Fahrzeugs emittiert wird, unter die optische Achse.
Um im Übrigen sicherzustellen, dass das emittierte Licht der Abblendlichtlampe in von einem Punkt unmittelbar vor dem Fahrzeug bis zu einem weiten Abstand in ähnlicher Lichtverteilung ausgebildet wird, wird die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 verschoben, um die Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 zu überlappen. Die Endkante muss jedoch die Brennpunktposition F nicht genau überlappen und kann „in der Nähe“ davon sein.
Jetzt wird mit Bezug auf 4 eine beispielhafte Anordnung der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 beschrieben. Der Abstand von der Oberfläche der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 bis zur Brennpunktposition F ist durch D1 dargestellt, und der Abstand von der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 bis zur Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 ist durch D2 dargestellt.
Wenn „in der Nähe“ zum Kennzeichen der Positionsbeziehung zwischen der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 und der Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 verwendet wird, ist die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 innerhalb 1/10 des Abstands D1 (d. h. sodass D2 < D1/10) entweder auf der Seite der Projektorlinse 2 oder der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 angeordnet.
Besonders bevorzugt ist die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 innerhalb 1/20 des Abstands D1 (d. h. sodass D2 ≤ D1/20) entweder auf der Seite der Projektorlinse 2 oder der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 angeordnet.
Noch bevorzugter ist die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 innerhalb 1/50 des Abstands D1 (d. h. sodass D2 ≤ D1/50) entweder auf der Seite der Projektorlinse 2 oder der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 angeordnet.
Hierbei sei angemerkt, dass 4 jedoch nur den Abstand D2 in einem Fall zeigt, bei dem die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 angeordnet ist, und nicht den Abstand in einem Fall zeigt, bei dem die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 auf der Seite der Projektorlinse 2 angeordnet ist.
Der Abstand der Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 von der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 kann gemäß Anforderungen für die Lichtverteilung des emittierten Lichts bestimmt werden. Wenn die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2, welche die Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtlampe ausbildet, im Übrigen näher an der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 angeordnet ist, wird die Hell-Dunkel-Grenze des emittierten Lichts weit vor dem Fahrzeug scharf und an Stellen in der Nähe des Fahrzeugs verschwommen definiert. Wenn die Endkante des Lichtverteilungselements 3 auf der Seite der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 an einer von der Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 entfernten Position angeordnet ist, wird die Hell-Dunkel-Grenze des emittierten Lichts an Stellen in der Nähe des Fahrzeugs scharf und weit vor dem Fahrzeug verschwommen definiert.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist, wie oben beschrieben, der fahrzeugseitige Scheinwerfer des Projektortyps so konfiguriert, dass die Lichtemissionsfläche der LED 1 auf der oberen Seite der optischen Achse der Projektorlinse 2 mit einem Zwischenraum von der optischen Achse (dem Pfeil A in 2) angeordnet ist, und das Lichtverteilungselement 3 die erste Einfallsfläche 3a, die gegenüber der LED 1 angeordnet ist, sodass das von der LED 1 nach vorn emittierte Licht durch die erste Einfallsfläche 3a eintritt, die erste Reflexionsfläche 3d, die auf der optischen Achse so angeordnet ist, dass deren Endkante auf der Seite der Projektorlinse 2 die Brennpunktposition F der Projektorlinse 2 auf der Seite der LED 1 überlappt, wodurch eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe ausgebildet wird, die zweite Einfallsfläche 3b und die zweite Reflexionsfläche 3e, die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass das von der LED 1 nach oben emittierte Licht durch die zweite Einfallsfläche 3b eintritt und das durch die zweite Einfallsfläche 3b eintretende Licht durch die zweite Reflexionsfläche 3e nach vorn reflektiert wird, und die dritte Einfallsfläche 3c und die dritte Reflexionsfläche 3f umfasst, die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass das von der LED 1 nach unten emittierte Licht durch die dritte Einfallsfläche 3c eintritt und das durch die dritte Einfallsfläche 3c eintretende Licht von der dritten Reflexionsfläche 3f nach vorn reflektiert wird. Somit wird ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer, bei dem Licht durch eine LED über einen weiten Bereich emittiert wird, effektiv genutzt, wobei eine Lichtverteilung für eine Abblendlichtlampe bereitgestellt werden kann. Demzufolge ist ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer in der Lage, Licht mit ausreichender Helligkeit zu emittieren, wobei eine geringe verbleibende Größe realisiert werden kann. Darüber hinaus kann eine LED mit geringer Leistung verwendet werden, und somit ist die Menge des Stromverbrauchs gering. Folglich können die Wärmeabstrahlungselemente verkleinert werden, wodurch eine Reduzierung der Größe des fahrzeugseitigen Scheinwerfers ermöglicht wird.
Ausführungsbeispiel 2.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Lichtverteilungselements 3-1 veranschaulicht, das in einem fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 verwendet wird. Alle weiteren Konfigurationen des fahrzeugseitigen Scheinwerfers sind ähnlich jenen, die in den 1 bis 3 dargestellt sind.
Im Ausführungsbeispiel 2 bilden jeweilige Spitzenendbereiche der zweiten Einfallsfläche 3b und der dritten Einfallsfläche 3c des Lichtverteilungselements 3-1 auf der Seite der LED eine Einfallsfläche 3h, die zum Umgeben der Lichtemissionsfläche 1a der in der Zeichnung nicht dargestellten LED 1 geformt ist. Demzufolge kann das von der LED 1 emittierte Licht in der horizontalen Richtung zusätzlich zu dem von der LED 1 in der vertikalen Richtung emittierten Licht in das Lichtverteilungselement 3-1 eintreten. Somit kann ein Austritt des von der LED 1 emittierten Lichts über einen weiten Bereich in den vertikalen und horizontalen Richtung reduziert werden, sodass das von der LED 1 emittierte Licht effektiv genutzt werden kann, und folglich kann ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer, der Licht mit ausreichender Helligkeit emittiert, sogar in kleiner Größe realisiert werden.
Hierbei sei angemerkt, dass ebenso wie das Ausbilden der Einfallsfläche 3h durch Hinzufügen von Einfallsflächen in horizontaler Richtung zu den zweiten und dritten Einfallsflächen in 3b, 3c in vertikaler Richtung der LED 1, die Innenflächen des Lichtverteilungselements 3-1 als Reflexionsfläche 3i durch Hinzufügen von Reflexionsflächen zu den zweiten und dritten Reflexionsflächen 3e, 3f in der vertikalen Richtung ausgebildet werden können, sodass das in die horizontale Richtung emittierte Licht ebenfalls nach vorn reflektiert wird.
Ausführungsbeispiel 3.
6 zeigt eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 veranschaulicht, und 7 zeigt eine Seitenansicht der LED 1 und eines Lichtverteilungselements 3-2. In den 6 und 7 wurden Teile, die zu denen in 1 und 2 identisch sind oder diesen entsprechen, mit identischen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird weggelassen.
Im Ausführungsbeispiel 3 ist ein oberer Bereich der ersten Einfallsfläche 3a des Lichtverteilungselements 3-2 näher an der Projektorlinse 2 als ein unterer Bereich der ersten Einfallsfläche 3a angeordnet, oder mit anderen Worten nach vorn geneigt (sodass ein von der optischen Achse entfernter Bereich weiter vorn positioniert ist) (der Pfeil B in 7). Demzufolge wird, wie in 8 dargestellt, das auf die erste Einfallsfläche 3a eintretende Licht so gebrochen, dass ein virtuelles Bild 1-1 (eine scheinbare Lichtemissionsfläche) der LED 1 in der Nähe der optischen Achse ausgebildet wird. Darüber hinaus ist die erste Reflexionsfläche 3d des Lichtverteilungselements 3-2 auf der optischen Achse angeordnet und daher wird Licht, vom virtuellen Bild 1-1 der LED 1 reflektiert, um ein Spiegelbild 1-2 zu bilden. Demzufolge wird eine Aufwärtsverschiebung der LED 1 (der Pfeil A in 7) aufgehoben, sodass ein äquivalenter Effekt zu dem erreicht wird, der durch Anordnen der LED in der Nähe der optischen Achse erreicht wird.
Hierbei sei angemerkt, dass in 8 die Form des Lichtverteilungselements 3-2 zum Veranschaulichen des Effekts vereinfacht wurde, der durch Neigen der ersten Einfallsfläche 3a des Lichtverteilungselements 3-2 nach vorn erreicht wurde.
9 zeigt emittiertes Licht einer Abblendlichtlampe, das vom fahrzeugseitigen Scheinwerfer zur Vorderseite des Fahrzeugs emittiert wird, wobei Teile, wo das emittierte Licht hell ist, dicht dargestellt sind, und Teile, wo das emittierte Licht dunkel ist, ausgedünnt dargestellt sind. Im Ausführungsbeispiel 3 sind das virtuelle Bild 1-1 und das Spiegelbild 1-2 der LED 1 in der Nähe der optischen Achse gemäß der Form des Lichtverteilungselements 3-2 ausgebildet, und daher liegt die hellste Stelle, die durch die Sternmarkierung gekennzeichnet ist, knapp unterhalb der zur Vorderseite des Fahrzeugs emittierten Hell-Dunkel-Grenze.
Durch Erhöhen der Helligkeit an der Stelle knapp unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze, oder mit anderen Worten der Stelle, die sich, wie in 9 dargestellt, in weitem Abstand erstreckt, wird eine vorteilhafte Sicht vor dem Fahrzeug erreicht, und daher kann diese Lichtverteilung in einem Scheinwerfer bevorzugt verwendet werden.
Hierbei sei angemerkt, dass, wenn der Zwischenraum zwischen der Lichtemissionsfläche der LED 1 und der optischen Achse groß ist, die untere Endkante der scheinbaren Lichtemissionsfläche der LED 1 entweder durch Erhöhen der Neigung der ersten Einfallsfläche 3a des Lichtverteilungselements 3-2 oder durch Vergrößern der Dicke des Lichtverteilungselements 3-2 in Richtung der optischen Achse (d. h. durch Vergrößern des Abstands, über den das Licht verläuft) näher an die optische Achse gebracht werden kann, sodass das von der LED 1 emittierte Licht zur Seite der optischen Achse gebrochen wird.
Ferner ist die Austrittsfläche 3g des Lichtverteilungselements 3-2 nicht auf die wie z. B. in 7 dargestellte nach vorn geneigte Form beschränkt, und die Lichtverteilungsform kann durch Ausbilden der Austrittsfläche 3g in die z. B. in 2 dargestellte vertikale Form einer konvexen Linsenform, die sich zur Mitte der Fläche hin wölbt, oder einer konkaven Linsenform, die zur Mitte der Fläche hin zurückgeht (z. B. die in 14(b) dargestellte Austrittsfläche 3g, die nachfolgend beschrieben wird) angepasst werden.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Lichtverteilungselement 3-2, wie oben beschrieben, so konfiguriert, dass der obere Bereich der ersten Einfallsfläche 3a näher an der Projektorlinse 2 als der untere Bereich der ersten Einfallsfläche 3a angeordnet ist, oder mit anderen Worten, sodass sich die erste Einfallsfläche 3a nach vorn neigt (sodass der von der optischen Achse entfernte Bereich weiter vorn positioniert ist), und daher kann das von der LED 1 emittierte Licht zur Seite der optischen Achse gebrochen werden, sodass die untere Endkante der scheinbaren Lichtemissionsfläche der LED sich der optischen Achse nähert. Folglich wird eine vorteilhafte Lichtverteilung, bei der Licht in eine große Entfernung emittiert werden kann, selbst dann nicht beeinträchtigt, wenn ein Zwischenraum zwischen der Lichtemissionsfläche der LED 1 und der optischen Achse vorgesehen ist, um die dritte Einfallsfläche 3c unterhalb der LED 1 bereitzustellen.
Ausführungsbeispiel 4.
10 und 11 zeigen Seitenansichten, die jeweils Lichtverteilungselemente 3-3, 3-4 veranschaulichen, die in einem fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 verwendet werden. Alle anderen Konfigurationen des fahrzeugseitigen Scheinwerfers sind ähnlich jenen, die in den 1 bis 9 dargestellt sind.
Bei den in den 10 und 11 dargestellten Beispielen weisen die jeweiligen ersten Einfallsflächen 3a der Lichtverteilungselemente 3-3, 3-4 eine Oberflächenform auf, die einen Teil einer konvexen Linse 7 bildet, die zur Seite der LED 1 hin konvex ist. Dementsprechend kann das von der LED 1 emittierte Licht durch die konvexe Linsenfläche der ersten Einfallsfläche 3a kondensiert werden, und infolgedessen kann ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer mit einer vorteilhaften Lichtverteilung realisiert werden.
Hierbei sei angemerkt, dass durch Ausbilden der ersten Einfallsfläche 3a in die Form der konvexen Linse 7 auf einer oberen Seite der optischen Achse der konvexen Linse 7 ein ähnlicher Effekt wie der erzielt wird, der durch Neigen der ersten Einfallsfläche 3a nach vorn (sodass der obere Bereich näher an der Projektorlinse 2 als der untere Bereich liegt) erreicht wird.
Ferner sind in dem in 11 dargestellten Beispiel die zweite Reflexionsfläche 3e und die dritte Reflexionsfläche 3f des Lichtverteilungselements 3-4 als konkave Flächen ausgebildet. Hierbei sei angemerkt, dass mit dieser Form die konkaven Flächen auf den Innenflächen des Lichtverteilungselements 3-4 ausgebildet werden, die als Reflexionsflächen dienen, und daher erscheinen die Reflexionsflächen von außen gesehen als konvexe Flächen.
Durch Ausbilden der Reflexionsflächen als konkave Flächen, wie in 11 dargestellt, kann das von der LED 1 emittierte Licht kondensiert werden und infolgedessen kann ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer mit einer vorteilhaften Lichtverteilung realisiert werden.
Ausführungsbeispiel 5.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Lichtverteilungselement 3-5, das in einem fahrzeugseitigen Scheinwerfer gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 verwendet wird, von der Seite der Austrittsfläche 3g veranschaulicht. Alle weiteren Konfigurationen des fahrzeugseitigen Scheinwerfers sind ähnlich jenen, die in den 1 bis 11 dargestellt sind.
In dem in 12 dargestellten Beispiel ist die Endkante auf der Seite der Projektorlinse 2 der ersten Reflexionsfläche 3d (ein schraffierter Bereich) des Lichtverteilungselements 3-5 so konfiguriert, dass dessen linke Seite (eine Bürgersteigseite) in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs horizontal ausgebildet ist, um dadurch einen horizontalen Bereich 3j zu bilden, und eine rechte Seite (eine Gegenfahrbahnseite) nach unten geneigt ist, um dadurch einen geneigten Bereich 3k zu bilden.
13 zeigt emittiertes Licht einer Abblendlichtlampe, das aus dem fahrzeugseitigen Scheinwerfer zur Vorderseite des Fahrzeugs emittiert wird, wobei Teile, wo das emittierte Licht hell ist, dicht dargestellt sind, und Teile, wo das emittierte Licht dunkel ist, ausgedünnt dargestellt sind.
Wenn, wie in 13 dargestellt, ein Schatten des emittierten Lichts, der durch die Endkantenformen des horizontalen Bereichs 3j und des geneigten Bereichs 3k des in 12 dargestellten Lichtverteilungselements 3-5 durch die Projektorlinse 2 vertikal und horizontal invertiert wird und zur Vorderseite des Fahrzeugs projiziert wird, kann eine Abblendlichtlampen-Lichtverteilung ausgebildet werden, mit der die linke Seite (die Bürgersteigseite) bis zu einer hohen Position beleuchtet werden kann, wobei die Hell-Dunkel-Grenze auf der rechten Seite (der Gegenfahrbahnseite) horizontal bleibt.
Selbstverständlich werden bei einem Linkslenker-Scheinwerfer die Formen der Endkanten auf der Seite der Projektorlinse 2 des Lichtverteilungselements 3-5 von links nach rechts vertauscht, sodass der horizontale Bereich 3j und der geneigte Bereich 3k jeweils auf der rechten Seite (der Bürgersteigseite) und der linken Seite (der Gegenfahrbahnseite) in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs ausgebildet sind.
Hierbei sei angemerkt, dass solange eine ebene Oberfläche, die als erste Reflexionsfläche 3d dient, auf der Seite der optischen Achse ausgebildet werden kann, das Lichtverteilungselement 3-5 eine andere als die in 12 dargestellte Form einnehmen kann. 14(a) bis 14(d) zeigen modifizierte Beispiele des Lichtverteilungselements 3-5.
Ein in 14(a) dargestelltes Lichtverteilungselement 3-6 ist so geformt, dass die Austrittsfläche 3g nach vorn geneigt ist (d. h. sodass der von der optischen Achse entfernte Bereich weiter vorn positioniert ist). Durch Ausbilden des horizontalen Bereichs 3j und des geneigten Bereichs 3k auf den Endkanten auf der Seite der Projektorlinse 2 der ersten Reflexionsfläche 3d wird in diesem Lichtverteilungselement 3-6 eine wie in 13 dargestellte Hell-Dunkel-Grenze erreicht.
Ein in 14(b) dargestelltes Lichtverteilungselement 3-7 ist so konfiguriert, dass die Austrittsfläche 3g eine gekrümmte Oberflächenform annimmt und die Endkanten auf der Seite der Projektorlinse 2 der ersten Reflexionsfläche 3d bogenförmig sind. Wenn aufgrund einer Aberration in der Projektorlinse 2 eine Linie (eine Gruppe von linearen Brennpunkten), die einem Brennpunkt entspricht, an dem das durch die Projektorlinse 2 verlaufende Licht paralleles Licht wird, eine Bogenform annimmt anstatt eine senkrecht zur optischen Achse verlaufende gerade Linie zu bilden, wird das Lichtverteilungselement 3-7 verwendet, bei dem die Endkanten in der gleichen Bogenform ausgebildet sind. Ein Schatten wird durch die bogenförmigen Endkanten auf dem emittierten Licht ausgebildet und daher kann ein für eine Abblendlichtlampe erforderlicher vertikaler Kontrast, bei dem die Hell-Dunkel-Grenze scharf definiert ist, über einen breiten horizontalen Richtungsbereich von der Mitte des Fahrzeugs ausgebildet werden.
Ein in 14(c) dargestelltes Lichtverteilungselement 3-8 wird durch Ausbilden der Austrittsfläche 3g des in 14(b) dargestellten Lichtverteilungselements 3-7 in eine nach vorn geneigte Form, ähnlich wie bei 14(a), erhalten.
Ein in 14(d) dargestelltes Lichtverteilungselement 3-9 wird durch Ausbilden des horizontalen Bereichs 3j und des geneigten Bereichs 3k auf den Endkanten auf der Seite der Projektorlinse 2 des in 14(c) dargestellten Lichtverteilungselements 3-8 erhalten.
Hierbei sei angemerkt, dass 12 und 14(a) bis 14(d) Beispiele von Formen veranschaulichen, die durch Modifizieren des Lichtverteilungselements 3 des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels 1 erhalten werden, jedoch die Form des Lichtverteilungselements nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Außerdem können ähnliche Modifikationen an den jeweiligen Lichtverteilungselementen der Ausführungsbeispiele 2 bis 4 usw. angewandt werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 sind, oben beschrieben, die Endkanten auf der Seite der Projektorlinse 2 der ersten Projektionsfläche 3d des Lichtverteilungselements 3-5 so konfiguriert, dass der horizontale Bereich 3j auf der Bürgersteigseite ausgebildet ist und der geneigte Bereich 3k, der sich nach unten neigt, auf der Gegenfahrbahnseite ausgebildet ist. Dementsprechend kann die Hell-Dunkel-Grenze auf der Gegenfahrbahnseite horizontal gemacht werden, um die Fahrer von entgegenkommenden Fahrzeugen nicht zu beleuchten, während die Hell-Dunkel-Grenze auf der Bürgersteigseite angehoben werden kann, sodass Fußgänger auf dem Bürgersteig beleuchtet werden. Infolgedessen kann ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer mit einer vorteilhaften Lichtverteilung realisiert werden.
Ausführungsbeispiel 6.
In einem Ausführungsbeispiel 6 werden diverse Beispiele der Projektorlinse beschrieben, die im fahrzeugseitigen Scheinwerfer verwendet werden.
15 zeigt eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines fahrzeugseitigen Scheinwerfers gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 veranschaulicht. In 15 wurden Teile, die zu denen von 6 identisch sind oder diesen entsprechen, mit identischen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird weggelassen.
Im Ausführungsbeispiel 6 ist ein Projektorlinsen-Satz 2-1 aus einer emissionsseitigen konvexen Linse 2a und einer LED-seitigen konvexen Linse 2b ausgebildet, die in der optischen Achsenrichtung überlappend angeordnet sind. Durch Kombinieren einer Vielzahl von Projektorlinsen kann die Projektorlinse 2-1 mit einer kurzen Brennweite unter Verwendung der konvexen Linsen 2a, 2b konfiguriert werden, die realistische Dicken aufweisen. Durch Übernehmen einer Projektorlinse mit einer kurzen Brennweite kann ein vorteilhaft geformter fahrzeugseitiger Scheinwerfer mit kleiner Öffnung und kurzer Tiefe realisiert werden.
Ferner können durch Steuern der jeweiligen Linsenformen und Brechungsmengen der konvexen Linsen 2a, 2b ein noch vorteilhafterer fahrzeugseitiger Scheinwerfer realisiert werden. Die Linsenform und die Brechungsmenge werden nachfolgend mit Bezug auf 15 bzw. 17 beschrieben.
Wie in 15 dargestellt, umfasst die Projektorlinse 2-1 Bereiche C1, C2, die unterhalb der optischen Achse davon angeordnet sind, die kein von der LED 1 emittiertes Licht empfangen, da das Licht durch die erste Reflexionsfläche 3d des Lichtverteilungselements 3-2 unterbrochen wird. Diese Bereiche C1, C2 der konvexen Linsen 2a, 2b, die kein Licht empfangen, dienen keinem Zweck, und können daher ohne Auswirkung auf die Helligkeit und die Lichtverteilung entfallen. Somit können die Bereiche C1, C2, die kein Licht empfangen, weggelassen werden.
16 zeigt hierin eine Form, bei der die Bereiche C1, C2 (mit anderen Worten die Teile auf der unteren Seite der optischen Achse), die kein Licht empfangen, aus den konvexen Linsen 2a, 2b weggelassen sind, sodass sich die untere Seite der optischen Achse im Vergleich zur oberen Seite der optischen Achse verkleinert. Durch die Verwendung der konvexen Linsen 2a, 2b als Projektorlinsen-Satz 2-1 kann der fahrzeugseitige Scheinwerfer in der vertikalen Richtung verkleinert werden.
Selbstverständlich können die Teile auf der unteren Seite der optischen Achse, die kein Licht empfangen, ebenfalls aus den Projektorlinsen 2 gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 entfallen, sodass die untere Seite der optischen Achse sich im Vergleich zur oberen Seite der optischen Achse verkleinert.
In der Projektorlinse wird ein Kontrast auf den oberen und unteren Seiten der Hell-Dunkel-Grenze durch eine Brechung in vertikaler Richtung erzeugt, und eine Lichtverteilung, bei der sich das aus dem Scheinwerfer emittierte Licht in der horizontalen Richtung ausbreitet, wird durch eine horizontale Brechung erzeugt.
Durch Ausbilden der Projektorlinse unter Verwendung der elliptischen konvexen Linsen 2a, 2b, die unterschiedliche Brechungsmengen (Linsenoberflächenkrümmungen) zwischen den vertikalen und horizontalen Richtungen, wie z. B. in 17 dargestellt, aufweisen, kann ein breiter horizontaler Richtungsbereich aufgehellt werden, während die Helligkeit eines zentralen Bereichs beibehalten wird.
Hierbei sei angemerkt, dass in 17 eine elliptische konvexe Linse eines asphärischen Linsentyps dargestellt ist. Obwohl eine vollständige elliptische Form lediglich zur Veranschaulichung des Unterschieds in der Krümmung zwischen der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung auf der Linsenfläche dargestellt ist, ist es möglich, unnötige Teile, wie in 16 dargestellt, wegzulassen, und die Linse kann stattdessen z. B. mit einer quadratischen Außenform oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner kann auch eine konvexe Linse, bei der die Krümmung in vertikaler Richtung und die Krümmung in horizontaler Richtung der Linsenoberfläche unterschiedlich sind, ebenfalls als Projektorlinse 2 gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 verwendet werden.
Durch die Verwendung der elliptischen konvexen Linsen 2a, 2b, oder mit anderen Worten von konvexen Linsen, bei der die Krümmung in vertikaler Richtung der Linsenoberfläche größer als die Krümmung in horizontaler Richtung ist, kann Licht über einen weiten Bereich in der horizontalen Richtung emittiert werden, während die Helligkeit nach vorn und die Form der Hell-Dunkel-Grenze beibehalten werden. Infolgedessen kann eine vorteilhafte Scheinwerfer-Lichtverteilung ausgebildet werden, die eine Beleuchtung von Fußgängern auf einem entfernten Rand eines Bürgersteigs, einem Randstreifen der Gegenfahrbahn usw. ermöglicht.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 ist die Projektorlinse 2-1, wie oben beschrieben, aus der Vielzahl von konvexen Linsen 2a, 2b zusammengesetzt, die in der optischen Achsenrichtung überlappend angeordnet sind, und daher verkürzt sich die Brennweite der Projektorlinse sodass ein vorteilhaft geformter fahrzeugseitiger Scheinwerfer mit kleiner Öffnung und kurzer Tiefe realisiert werden kann. Durch Steuern der Formen und Brechungsmengen der jeweiligen Linsen kann zudem ein noch vorteilhafterer fahrzeugseitiger Scheinwerfer realisiert werden.
Außerdem kann gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 durch die Übernahme der konvexen Linsen 2a, 2b mit jeweils unterschiedlichen Größen auf der oberen Seite und der unteren Seite der optischen Achse als Projektorlinse 2-1 ein kleiner fahrzeugseitiger Scheinwerfer realisiert werden.
Darüber hinaus kann gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 durch die Verwendung der konvexen Linsen 2a, 2b, die so konfiguriert sind, dass die Krümmung in vertikaler Richtung der Linsenoberfläche sich von der Krümmung in horizontaler Richtung unterscheidet, als Projektorlinse 2-1 ein fahrzeugseitiger Scheinwerfer mit einer noch vorteilhafteren Lichtverteilung realisiert werden.
Hierbei sei angemerkt, dass in den Ausführungsbeispielen 1 bis 6 Beispiele beschrieben wurden, bei denen eine LED (eine Licht emittierende Diode, eine Halbleiterlichtquelle), die sichtbares Licht emittiert, als Lichtquelle des fahrzeugseitigen Scheinwerfers verwendet wird, jedoch stattdessen eine Lichtquelle, die aus einer Kombination einer LED, die einen bestimmten Licht-Typ, wie z. B. Laserlicht emittiert, und einem Wellenlängenumwandlungselement (fluoreszierenden Material) gebildet wird, verwendet werden kann.
Neben den oben beschriebenen Konfigurationen können die Ausführungsbeispiele im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung frei kombiniert werden. Zudem kann jedes der Bestandteile der jeweiligen Ausführungsbeispiele modifiziert werden und jedes der Bestandteile kann aus den jeweiligen Ausführungsbeispielen weggelassen werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben, ist der fahrzeugseitige Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Lichtverteilungselements konfiguriert, sodass von einer LED emittiertes Licht effizient zur Vorderseite eines Fahrzeugs emittiert wird. Demzufolge ist der erfindungsgemäße fahrzeugseitige Scheinwerfer zur Verwendung als Abblendlichtscheinwerfer oder dergleichen geeignet.
Bezugszeichenliste

1:: LED
1a:: Lichtemissionsfläche
1-1:: virtuelles Bild
1-2:: Spiegelbild
2, 2-1:: Projektorlinse
2a, 2b, 7:: konvexe Linse
3, 3-1 bis 3-9:: Lichtverteilungselement
3a:: erste Einfallsfläche
3b:: zweite Einfallsfläche
3c:: dritte Einfallsfläche
3d:: erste Reflexionsfläche
3e:: zweite Reflexionsfläche
3f:: dritte Reflexionsfläche
3g:: Austrittsfläche
3h:: Einfallsfläche
3i:: Reflexionsfläche
3j:: horizontaler Bereich
3k:: geneigter Bereich
4:: Kühlungs-/Befestigungselement
4a:: Kühlrippe
5:: Gehäuse
6:: Vorderseitenlinse
F:: LED-seitige Brennpunktposition der Projektorlinse

Claims

Fahrzeugseitiger Scheinwerfer eines Projektor-Typs, umfassend: eine LED (1) mit einer Lichtemissionsfläche (1a), die zu einer Vorderseite eines Fahrzeugs gerichtet ist; eine Projektorlinse (2), die von der LED (1) emittiertes Licht nach vorn projiziert; und ein Lichtverteilungselement (3), das zwischen der LED (1) und der Projektorlinse (2) zum Ausbilden einer Abblendlichtlampen-Lichtverteilung angeordnet ist, wobei die LED-Lichtemissionsfläche (1a) der LED (1) auf einer oberen Seite einer optischen Achse der Projektorlinse (2) angeordnet ist, sodass ein Zwischenraum zwischen der Lichtemissionsfläche (1a) und der optischen Achse vorgesehen ist, und das Lichtverteilungselement (3) umfasst: eine erste Einfallsfläche (3a), die der LED (1) gegenüberliegend angeordnet ist, sodass durch die LED (1) nach vorn emittiertes Licht durch die erste Einfallsfläche (3a) eintritt; eine erste Reflexionsfläche (3d), die auf der optischen Achse so angeordnet ist, dass eine Endkante der ersten Reflexionsfläche (3d) auf einer Seite der Projektorlinse (2) eine Brennpunktposition der Projektorlinse (2) auf einer Seite der LED (1) überlappt; eine zweite Einfallsfläche (3b) und eine zweite Reflexionsfläche (3e), die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass von der LED (1) nach oben emittiertes Licht durch die zweite Einfallsfläche (3b) eintritt und das durch die zweite Einfallsfläche (3b) eintretende Licht durch die zweite Reflexionsfläche (3e) nach vorn reflektiert wird; und eine dritte Einfallsfläche (3c) und eine dritte Reflexionsfläche (3f), die auf der oberen Seite der optischen Achse so angeordnet sind, dass von der LED (1) nach unten emittiertes Licht durch die dritte Einfallsfläche (3c) eintritt und das durch die dritte Einfallsfläche (3c) eintretende Licht durch die dritte Reflexionsfläche (3f) nach vorn reflektiert wird, wobei durch das Vorsehen der zweiten Reflexionsfläche (3e) oberhalb der zweiten Einfallsfläche (3b) und das Vorsehen der dritten Reflexionsfläche (3f) unterhalb der dritten Einfallsfläche (3c) Licht, das in der vertikalen Richtung austreten kann, nach vorne geführt wird.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei jeweilige Spitzenendbereiche der zweiten Einfallsfläche (3b) und der dritten Einfallsfläche (3c) des Lichtverteilungselements (3) auf der Seite der LED (1) die Lichtemissionsfläche (1a) der LED (1) umgebend geformt sind.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die erste Einfallsfläche (3a) des Lichtverteilungselements (3) so konfiguriert ist, dass deren oberer Bereich näher an der Projektorlinse (2) als deren unterer Bereich angeordnet ist.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die erste Einfallsfläche (3a) des Lichtverteilungselements (3) einen Teil einer konvexen Linsenfläche bildet, der zur LED-Seite hin konvex ist, und ein oberer Bereich der ersten Einfallsfläche (3a) näher an der Projektorlinse (2) als ein unterer Bereich der ersten Einfallsfläche (3a) angeordnet ist.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die zweite Reflexionsfläche (3e) und die dritte Reflexionsfläche des Lichtverteilungselements (3) jeweils ebene Oberflächen oder konkave Oberflächen sind.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die Endkante der ersten Reflexionsfläche (3d) des Lichtverteilungselements (3) auf der Seite der Projektorlinse (2) auf einer Bürgersteig-Seite horizontal und auf einer Gegenfahrbahn-Seite nach unten geneigt konfiguriert ist.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die Projektorlinse (2) aus einer Vielzahl von Linsen zusammengesetzt ist, die in Richtung der optischen Achse überlappend angeordnet sind.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die Projektorlinse (2) unterschiedliche Größen zwischen der oberen Seite und einer unteren Seite der optischen Achse aufweist.
Fahrzeugseitiger Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei eine Linsenoberfläche der Projektorlinse (2) unterschiedliche Krümmungen zwischen einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung aufweist.