DE19634755A1

DE19634755A1 - Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE19634755A1
Application number: DE19634755A
Authority: DE
Inventors: Marc Giordani; Christian Lietar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2016-08-29
Also published as: IT1293851B1; JPH1092206A; US20030112629A1; DE19634755B4; ITMI971933A1; FR2752910B1; FR2752910A1; US6773150B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist durch die EP 0 581 661 A1 bekannt. Diese Beleuchtungseinrichtung weist eine Lichtquelle und einen Reflektor auf. Der Reflektor weist eine Reflexionsfläche auf, deren Grundform derart bestimmt ist, daß durch diese von der Lichtquelle ausgesandtes Licht als ein Lichtbündel mit einer vorgegebenen Charakteristik reflektiert wird. Um die durch das Lichtbündel erzeugte Beleuchtungsstärkeverteilung zu homogenisieren, das heißt Bereiche mit unerwünscht starker oder schwacher Beleuchtung zu vermeiden, ist der Reflexionsfläche des Reflektors eine Wellenstruktur mit aufeinanderfolgenden streuenden und sammelnden Wellenprofilen überlagert. Diese Wellenstruktur soll durch zufällige Abweichungen von der Grundform der Reflexionsfläche bestimmt sein. Über die Größe der streuenden und sammelnden Wellenprofile ist dabei nichts angegeben, wobei diese jedoch von wesentlicher Bedeutung für die angestrebte Homogenisierung des Lichtbündels ist und durch die sammelnden Wellenprofile wiederum Bereiche mit unerwünscht starker Beleuchtung hervorgerufen werden können. Bei der bekannten Beleuchtungseinrichtung kann somit unter Umständen nicht eine ausreichende Homogenisierung des reflektierten Lichtbündels erreicht werden. Der Reflexionsfläche sind sowohl in horizontalen Längsschnitten als auch in vertikalen Längsschnitten Wellenprofile überlagert. Hierdurch wird sowohl in horizontalen Richtungen als auch in vertikalen Richtungen eine Ablenkung des Lichtbündels gegenüber dem durch die Grundform der Reflexionsfläche reflektierten Lichtbündel bewirkt, wobei insbesondere bei abgeblendeten Scheinwerfern wie Abblendlicht- oder Nebelscheinwerfern, eine Ablenkung des Lichtbündels in vertikaler Richtung über eine Helldunkelgrenze hinaus nicht erwünscht bzw. zulässig ist. Zur Verwendung als abgeblendeter Scheinwerfern ist die bekannte Beleuchtungseinrichtung daher nicht geeignet.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die angegebene größere Erstreckung der streuenden Wellenprofile gegenüber der Erstreckung der sammelnden Wellenprofile können Bereiche mit unerwünscht hoher Beleuchtungsstärke vermieden werden und damit eine ausreichende Homogenisierung des reflektierten Lichtbündels erreicht werden.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 und Anspruch 6 ermöglicht die Verwendung der Beleuchtungseinrichtung als abgeblendeten Scheinwerfer.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Beleuchtungseinrichtung in einem vertikalen Längsschnitt, Fig. 2 in vergrößerter Darstellung ausschnittsweise eine sich beim Schnitt durch den Reflektor entlang Linie II-II in Fig. 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ergebende Schnittlinie, Fig. 3 die sich gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ergebende Schnittlinie, Fig. 4 den Reflektor in einer Vorderansicht, Fig. 5 den Reflektor gemäß einer modifizierten Ausführung in einer Vorderansicht und Fig. 6 einen vor der Beleuchtungseinrichtung angeordneten Meßschirm bei der Beleuchtung durch das vom Reflektor reflektierte Lichtbündel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, weist einen Reflektor 10 auf, in den in eine Öffnung in dessen Scheitelbereich eine Lichtquelle 12 eingesetzt ist. Die Beleuchtungseinrichtung kann als Scheinwerfer, beispielsweise für Abblendlicht, Fernlicht oder Nebellicht, oder als Leuchte verwendet werden. Die Lichtquelle 12 kann eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe sein. Die Lichtaustrittsöffnung der Beleuchtungseinrichtung ist mit einer lichtdurchlässigen Scheibe 14 abgedeckt, die im wesentlichen glatt ausgebildet sein kann oder die optische Elemente aufweisen kann, durch die hindurchtretendes Licht abgelenkt wird. Der Reflektor 10 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein.

Der Reflektor 10 weist eine Reflexionsfläche 16 auf, deren Grundform derart bestimmt ist, daß durch diese von der Lichtquelle 12 ausgesandtes Licht als ein Lichtbündel mit vorgegebener Charakteristik reflektiert wird. Unter der Charakteristik des Lichtbündels ist dabei die Richtung, in der es verläuft, und dessen Streuung zu verstehen. Es kann dabei auf einem in Fig. 6 dargestellten, vor der Beleuchtungseinrichtung angeordneten Meßschirm 50 vorgegeben werden, welcher Bereich mit welcher Verteilung der Beleuchtungsstärke durch das vom Reflektor 10 reflektierte Lichtbündel beleuchtet werden soll. Hieraus kann unter Zugrundelegung der optischen Reflexionsgesetze schrittweise die Grundform der Reflexionsfläche 16 bestimmt werden. Dabei kann zum Beginn der Berechnung der Grundform der Reflexionsfläche 16 der Abstand des auf der optischen Achse 18 des Reflektors 10 angeordneten Scheitelpunkts 20 vom Leuchtkörper der Lichtquelle 12, das heißt deren Glühwendel bzw. deren Lichtbogen, vorgegeben werden. Ausgehend vom Scheitelpunkt 20 wird die Grundform schrittweise berechnet, indem für jeden Bereich der Reflexionsfläche 16 aus der Lage der von diesem zu reflektierenden Abbildungen des Leuchtkörpers, die überlagert insgesamt die Beleuchtungsstärkeverteilung auf dem Meßschirm 50 erzeugen, über geometrische Reflexionsgesetze, Auftreffwinkel α der vom Leuchtkörper der Lichtquelle 12 ausgesandten Lichtstrahlen bezüglich der Normalen N auf den betreffenden Bereich der Reflexionsfläche 16 gleich Ausfallwinkel β, die Ausrichtung der Normalen N für den betreffenden Bereich der Reflexionsfläche 16 bestimmt wird. Aus der Ausrichtung der Normalen N wird die senkrecht zu dieser angeordnete Tangentialebene T an den betreffenden Bereich der Reflexionsfläche 16 und damit deren Ausrichtung bestimmt. Die Aneinanderreihung der so nacheinander bestimmten Bereiche der Reflexionsfläche 16 ergibt eine kontinuierliche Reflexionsfläche 16, die vorzugsweise in zweiter Ordnung stetig ist.

Durch das von der Grundform der Reflexionsfläche 16 reflektierte Lichtbündel wird beispielsweise ein in Fig. 6 auf dem Meßschirm 50 dargestellter Bereich 52 beleuchtet. Die horizontale Mittelebene des Meßschirms 50 ist mit HH bezeichnet und dessen vertikale Mittelebene ist mit VV bezeichnet. Die horizontale Mittelebene HH und die vertikale Mittelebene VV schneiden sich im Punkt HV, durch den eine Verbindungslinie zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Meßschirm 50 verläuft. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Beleuchtungseinrichtung als Abblendlichtscheinwerfer ausgebildet und der beleuchtete Bereich 52 ist nach oben durch eine Helldunkelgrenze begrenzt. Die Helldunkelgrenze weist auf der Gegenverkehrsseite, das ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel für Rechtsverkehr die linke Seite des Meßschirms 50, einen horizontalen Abschnitt 54 auf, der etwas unterhalb der horizontalen Mittelebene HH angeordnet ist. Auf der eigenen Verkehrsseite, das heißt beim dargestellten Ausführungsbeispiel für Rechtsverkehr der rechten Seite des Meßschirms 50, weist die Helldunkelgrenze einen ausgehend vom horizontalen Abschnitt 54 zum rechten Rand des Meßschirms 50 hin ansteigenden Abschnitt 56 auf. Der Winkel 7 unter dem der Abschnitt 56 der Helldunkelgrenze zur Horizontalen ansteigt, beträgt vorzugsweise etwa 15°. Beim Einsatz der Beleuchtungseinrichtung für Linksverkehr sind entsprechend die Abschnitte 54, 56 der Helldunkelgrenze bezüglich der vertikalen Mittelebene VV des Meßschirms 50 vertauscht angeordnet. Im Bereich 52 sind mehrere Linien 58 gleicher Beleuchtungsstärke, sogenannte Isoluxlinien, eingetragen. In einem mittleren Teilbereich 59 und einem seitlichen Teilbereich 60 des Bereichs 52 sind dabei Unregelmäßigkeiten in der Beleuchtungsstärkeverteilung vorhanden, da dort die Beleuchtungsstärke gegenüber benachbarten Teilbereichen zu hoch oder zu gering ist und sich somit lokale Maxima oder Minima der Beleuchtungsstärke ergeben.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Grundform der Reflexionsfläche 16 eine Wellenstruktur überlagert ist. In Fig. 2 ist eine sich in einem horizontalen Längsschnitt durch den Reflektor 10 ergebende Schnittlinie 30 dargestellt. Es wird dabei bei einem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, daß die Reflexionsfläche 16 des Reflektors 10 in dem Bereich, durch den die Schnittlinie 30 verläuft, derart ausgebildet ist, daß durch diese von der Lichtquelle 12 ausgesandtes Licht als ein divergierendes Lichtbündel reflektiert wird, dessen Lichtstrahlen in Lichtaustrittsrichtung 31 wie in Fig. 2 beispielhaft für zwei Lichtstrahlen gestrichelt dargestellt auseinanderlaufen. Der Verlauf der Schnittlinie der Grundform der Reflexionsfläche 16 ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und der Verlauf mit der überlagerten Wellenstruktur ist mit durchgezogener Linie dargestellt. Die Wellenstruktur weist abwechselnd aufeinanderfolgende konvexe Wellenprofile 32 und konkave Wellenprofile 34 auf. Durch die konvexen Wellenprofile 32 wird gegenüber der Grundform der Reflexionsfläche 16 eine Streuung des reflektierten Lichts bewirkt und durch die konkaven Wellenprofile 34 wird gegenüber der Grundform eine Sammlung des reflektierten Lichts bewirkt. Zur Beseitigung der Unregelmäßigkeiten in den Teilbereichen 59, 60 des Bereichs 52 gemäß Fig. 6 ist vor allem eine Streuung des reflektierten Lichts erwünscht, da durch eine Sammlung unerwünschte neue Unregelmäßigkeiten entstehen könnten. Es ist daher vorgesehen, daß die konvexen Wellenprofile 32 senkrecht zu ihren Mantellinien 33 jeweils eine größere Erstreckung b aufweisen als die jeweilige Erstreckung c der konkaven Wellenprofile 34 senkrecht zu deren Mantellinien 35. Die konkaven Wellenprofile 34 sind somit gegenüber den konvexen Wellenprofilen 32 kleiner ausgebildet, so daß durch diese nur eine geringe Sammlung des reflektierten Lichts bewirkt wird. In Fig. 2 ist mit durchgezogenen Linien beispielhaft für zwei Lichtstrahlen deren Verlauf nach Reflexion an einem konvexen Wellenprofil 32 dargestellt. Die konkaven Wellenprofile 34 dienen im wesentlichen nur dazu, die konvexen Wellenprofile stetig miteinander zu verbinden. Es könnte alternativ auch vorgesehen sein, daß die Wellenstruktur nur aus aufeinanderfolgenden konvexen Wellenprofilen 32 besteht, wobei dann jedoch die Reflexionsfläche 16 mit der überlagerten Wellenstruktur nicht mehr in zweiter Ordnung stetig ist und daher schwieriger herzustellen ist. Das Verhältnis der Erstreckung b der konvexen Wellenprofile 32 zur Erstreckung c der konkaven Wellenprofile 34 beträgt vorzugsweise etwa zwischen 5 : 1 und 50 : 1. Die konvexen Wellenprofile 32 können beispielsweise eine Amplitude a, das ist deren Abweichung zur Grundform senkrecht zur Grundform, von etwa 0,05 mm aufweisen, wobei die Amplitude der konkaven Wellenprofile 34 entsprechend ihrer gegenüber der Erstreckung b der konvexen Wellenprofile 32 wesentlich geringeren Erstreckung c gegenüber der Amplitude a der konvexen Wellenprofile 32 ebenfalls wesentlich geringer ist. Die Erstreckung b der konvexen Wellenprofile 32 kann beispielsweise etwa einen bis zu einigen Millimetern betragen. Die Erstreckungen b bzw. c der Wellenprofile 32 bzw. 34 senkrecht zu ihren Mantellinien 33 bzw. 35 kann über die gesamte Reflexionsfläche 16 konstant sein oder veränderlich sein.

In Fig. 3 ist die sich in einem horizontalen Längsschnitt durch den Reflektor 10 ergebende Schnittlinie 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, daß durch die Reflexionsfläche 16 in dem Bereich, durch den die Schnittlinie 40 verläuft, von der Lichtquelle 12 ausgesandtes Licht als ein konvergierendes Lichtbündel reflektiert wird, dessen Lichtstrahlen sich wie in Fig. 3 mit gestrichelten Linien beispielhaft für zwei Lichtstrahlen dargestellt in Lichtaustrittsrichtung 31 überkreuzen. Der Grundform der Reflexionsfläche 16 ist dabei ebenfalls eine Wellenstruktur überlagert, die aus abwechselnd aufeinanderfolgenden konkaven Wellenprofilen 42 und konvexen Wellenprofilen 44 besteht. Die Grundform der Reflexionsfläche 16 ist mit gestrichelter Linie dargestellt und die Reflexionsfläche 16 mit der überlagerten Wellenstruktur ist mit durchgezogener Linie dargestellt. In diesem Fall wird umgekehrt zum ersten Ausführungsbeispiel durch die konkaven Wellenprofile 42 eine Streuung des reflektierten Lichts bewirkt und durch die konvexen Wellenprofile 44 eine Sammlung des reflektierten Lichts. In Fig. 3 ist beispielhaft für zwei Lichtstrahlen mit durchgezogenen Linien deren Verlauf nach Reflexion an einem konkaven Wellenprofil 42 dargestellt. Es ist dabei vorgesehen, daß die konkaven Wellenprofile 42 senkrecht zu ihren Mantellinien 43 jeweils eine größere Erstreckung b aufweisen als die jeweilige Erstreckung c der konvexen Wellenprofile 44 senkrecht zu deren Mantellinien 45. Die konvexen Wellenprofile 44 sind somit gegenüber den konkaven Wellenprofilen 42 kleiner ausgebildet, so daß durch diese nur eine geringe Sammlung des reflektierten Lichts bewirkt wird. Die konvexen Wellenprofile 44 dienen im wesentlichen nur dazu, die konvexen Wellenprofile stetig miteinander zu verbinden. Es könnte alternativ auch vorgesehen sein, daß die Wellenstruktur nur aus aufeinanderfolgenden konkaven Wellenprofilen 42 besteht, wobei dann jedoch die Reflexionsfläche 16 mit der überlagerten Wellenstruktur nicht mehr in zweiter Ordnung stetig ist und daher schwieriger herzustellen ist. Das Verhältnis der Erstreckung b der konkaven Wellenprofile 42 zur Erstreckung c der konvexen Wellenprofile 44 beträgt vorzugsweise etwa zwischen 5 : 1 und 50 : 1. Die konkaven Wellenprofile 42 können beispielsweise eine Amplitude a, das ist deren Abweichung zur Grundform senkrecht zur Grundform, von etwa 0,05 mm aufweisen, wobei die Amplitude der konvexen Wellenprofile 44 entsprechend ihrer gegenüber der Erstreckung b der konkaven Wellenprofile 42 wesentlich geringeren Erstreckung c gegenüber der Amplitude a der konkaven Wellenprofile 42 ebenfalls wesentlich geringer ist. Die Erstreckung b der konkaven Wellenprofile 42 kann beispielsweise etwa einen bis zu einigen Millimetern betragen. Die Erstreckungen b bzw. c der Wellenprofile 42 bzw. 44 senkrecht zu ihren Mantellinien 43 bzw. 45 kann über die gesamte Reflexionsfläche 16 konstant sein oder veränderlich sein.

In Fig. 4 ist der Reflektor 10 in einer Vorderansicht, das heißt entgegen Lichtaustrittsrichtung 31 betrachtet, dargestellt. Es ist dabei die Wellenstruktur erkennbar mit den aufeinanderfolgenden Wellenprofilen 32, 34 bzw. 42, 44. Die Wellenprofile 32, 34 bzw. 42, 44 sind dabei derart an der Reflexionsfläche 16 angeordnet, daß deren Mantellinien 33, 35 bzw. 43, 45 zumindest überwiegend zumindest annähernd vertikal verlaufen. Durch diese Anordnung der Wellenprofile 32, 34 bzw. 42, 44 wird durch diese eine Streuung des reflektierten Lichts im wesentlichen nur in horizontaler Richtung bewirkt, so daß kein Licht in unerwünschter Weise über die Helldunkelgrenze 54, 56 gemäß Fig. 6 hinaus gestreut wird.

In Fig. 5 ist der Reflektor 10 gemäß einer modifizierten Ausführung in der Vorderansicht dargestellt. Bei dieser Ausführung des Reflektors 10 sind die Wellenprofile 32, 34 bzw. 42, 44 ebenfalls überwiegend derart an der Reflexionsfläche 16 angeordnet, daß deren Mantellinien 33, 35 bzw. 43, 45 zumindest annähernd vertikal verlaufen. In einem Teilbereich 17 der Reflexionsfläche 16, durch den Licht reflektiert wird, das den ansteigenden Abschnitt 56 der Helldunkelgrenze gemäß Fig. 6 erzeugt, sind die Wellenprofile 32, 34 bzw. 42, 44 derart angeordnet, daß deren Mantellinien 33, 35 bzw. 43, 45 spitzwinklig zur Vertikalen V verlaufen. Der Teilbereich 17 der Reflexionsfläche 16 ist nur auf einer Seite der vertikalen Längsmittelebene 8 des Reflektors 10 angeordnet und reicht nach oben bis zur horizontalen Längsmittelebene 9 des Reflektors 10 und nach unten bis zu einer Grenzlinie 7, die unter einem Winkel ε verläuft, der zumindest annähernd gleich groß ist wie der Winkel γ, unter dem der ansteigende Abschnitt 56 der Helldunkelgrenze verläuft. Vorzugsweise sind die Wellenprofile 32, 34 bzw. 42, 44 in diesem Teilbereich 17 der Reflexionsfläche 16 derart angeordnet, daß deren Mantellinien 33, 35 bzw. 43, 45 zumindest annähernd senkrecht zu dem ansteigenden Abschnitt 56 der Helldunkelgrenze und somit zumindest annähernd senkrecht zu der Grenzlinie 7 verlaufen. Die Mantellinien 33, 35 bzw. 43, 45 verlaufen dabei unter einem Winkel δ zur Vertikalen V von etwa 15°.

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (12) und mit einem Reflektor (10), der eine Reflexionsfläche (16) aufweist, mit einer Grundform, die derart bestimmt ist, daß von der Lichtquelle (12) ausgesandtes Licht als ein Lichtbündel mit einer vorgegebenen Charakteristik reflektiert wird, wobei der Grundform der Reflexionsfläche (16) eine Wellenstruktur mit abwechselnd aufeinanderfolgenden streuenden Wellenprofilen (32; 42) und sammelnden Wellenprofilen (34; 44) überlagert ist, durch die eine Homogenisierung des von der Reflexionsfläche (16) reflektierten Lichtbündels bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung (b) der streuenden Wellenprofile (32; 42) senkrecht zu deren Mantellinien (33; 43) wesentlich größer ist als die Erstreckung (c) der sammelnden Wellenprofile (34; 44) senkrecht zu deren Mantellinien (35; 45).

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenprofile (32, 34; 42, 44) zumindest überwiegend derart angeordnet sind, daß deren Mantellinien (33, 35; 43, 45) zumindest annähernd vertikal verlaufen.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reflexionsfläche (16) reflektierte Lichtbündel eine obere Helldunkelgrenze mit einem etwa horizontalen Abschnitt (54) und mit einem bezüglich der Horizontalen (8) ansteigenden Abschnitt (56) aufweist und daß die Wellenprofile (32, 34; 42, 44) in einem Teilbereich (17) der Reflexionsfläche (16), durch den Licht reflektiert wird, das den ansteigenden Abschnitt (56) der Helldunkelgrenze erzeugt, derart angeordnet sind, daß deren Mantellinien (33, 35; 43, 45) zumindest annähernd senkrecht zu dem ansteigenden Abschnitt (56) verlaufen und daß im übrigen Bereich der Reflexionsfläche (16) die Wellenprofile (32, 34; 42, 44) derart angeordnet sind, daß deren Mantellinien (33, 35; 43, 45) zumindest annähernd vertikal verlaufen.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Erstreckung (b) der streuenden Wellenprofile (32; 42) senkrecht zu deren Mantellinien (33; 43) zu der Erstreckung (c) der sammelnden Wellenprofile (34; 44) senkrecht zu deren Mantellinien (35; 45) etwa 5 : 1 bis 50 : 1 beträgt.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (16) in ihrer Grundform zumindest bereichsweise derart ausgebildet ist, daß durch diese von der Lichtquelle (12) ausgesandtes Licht als ein divergierendes Lichtbündel reflektiert wird und daß die streuenden Wellenprofile (32) konvex gewölbt sind und die sammelnden Wellenprofile (34) konkav gewölbt sind.

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (16) in ihrer Grundform zumindest bereichsweise derart ausgebildet ist, daß durch diese von der Lichtquelle (12) ausgesandtes Licht als ein konvergierendes Lichtbündel reflektiert wird und daß die streuenden Wellenprofile (42) konkav gewölbt sind und die sammelnden Wellenprofile (44) konvex gewölbt sind.