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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs
nach der Gattung des Anspruchs 1.
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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.
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Vorteile der Erfindung
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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 Bereiche mit unerwünscht
hoher Beleuchtungsstärke
vermieden werden können
und damit eine ausreichende Homogenisierung des reflektierten Lichtbündels erreicht
wird.
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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.
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Zeichnung
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Zwei
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen 1 eine Beleuchtungseinrichtung
in einem vertikalen Längsschnitt, 2 in
vergrößerter Darstellung
ausschnittsweise eine sich beim Schnitt durch den Reflektor entlang
Linie II-II in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
ergebende Schnittlinie, 3 die sich gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
ergebende Schnittlinie, 4 den Reflektor in einer Vorderansicht, 5 den
Reflektor gemäß einer
modifizierten Ausführung
in einer Vorderansicht und 6 einen
vor der Beleuchtungseinrichtung angeordneten Meßschirm bei der Beleuchtung
durch das vom Reflektor reflektierte Lichtbündel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Eine
in 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.
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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 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.
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Durch
das von der Grundform der Reflexionsfläche 16 reflektierte
Lichtbündel
wird beispielsweise ein in 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 Ausführurngsbeispielen
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 γ 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.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß der Grundform
der Reflexionsfläche 16 eine
Wellenstruktur überlagert
ist. In
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2 ist
eine sich in einem horizontalen Längsschnitt durch den Reflektor 10 ergebende Schnittlinie 30 dargestellt.
Es wird dabei bei einem in 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 2 beispielhaft für zwei Lichtstrahlen gestrichelt
dargestellt auseinanderlaufen. Der Verlauf der Schnittlinie der
Grundform der Reflexionsfläche 16 ist
in 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 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 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.
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In 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 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 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 konkaven Wellenprofile stetig miteinander zu verbinden.
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.
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In 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 6 hinaus
gestreut wird.
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In 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 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°.