DE19718542A1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge - Google Patents

Scheinwerfer für Fahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge bestehend aus einem Reflektor mit einem auf einer optischen Achse sich erstreckenden ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt, wobei der erste Brennpunkt vom Reflektor näher als der zweite Brennpunkt angeordnet ist, einer beim ersten Brennpunkt angeordneten Lichtquelle, wobei der Reflektor derart ausgebildet ist, daß das von der Lichtquelle ausgesandte Lichtbündel im zweiten Brennpunkt konvergiert und einer Sammellinse, die einen Brennpunkt im Bereich des zweiten Brennpunkts des Reflektors aufweist.
Aus der DE 37 29 515 C2 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, bei dem eine Blende zwischen einem Reflektor und einer Sammellinse angeordnet ist. Durch Bewegen der Sammellinse und ggfs. der Blende bezüglich des Reflektors kann eine Umschaltung zwischen einer Abblendlichtposition und einer Fernlichtposition erreicht werden. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist, daß eine relativ aufwendige Umschalteinrichtung bereitgestellt sein muß.
Aus der DE 36 20 789 A1 ist ein weiterer Scheinwerfer bekannt, der nach dem gleichen Projektionsprinzip arbeitet und eine Blende zwischen einem Reflektor und einer Sammellinse aufweist. Zum Ausgleich der durch das Vorsehen der Blende bewirkten Lichteinbuße ist ein zusätzliches Reflektionselement in einem Bereich zwischen der Blende und dem Reflektor angeordnet. Nachteilig an diesem Scheinwerfer ist, daß er lediglich als Abblendlichtscheinwerfer eingesetzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge bereitzustellen, der auf einfache Weise die Umschaltung zwischen mindestens zwei Betriebszuständen ermöglicht, wobei eine hohe Lichtausbeute gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Abschatter in einem der Lichtquelle nahen Bereich derart positionierbar ist, daß in einem ersten Betriebszustand die ausgesandten Lichtstrahlen auf der gesamten Reflektorfläche des Reflektors reflektiert werden und daß in einem zweiten Betriebszustand ein vorgegebener Reflektorbereich von dem Lichtbündel abgeschirmt ist.
Durch die Positionierung eines Abschatters in einem der Lichtquelle nahen Bereich wird die Einstellung von mindestens zwei unterschiedlichen Lichtverteilungen ermöglicht, wobei durch den Wegfall einer Blende im Bereich des zweiten Brennpunktes eine größere Beleuchtungsstärke für eine der vorgegebenen Lichtverteilungen erzielbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Abschatter in der Lichtquelle integriert ausgebildet. Die Lichtquelle ist als Glühlampe ausgebildet und weist zwei Lichtwendel auf, wobei der Abschatter einer zweiten Lichtwendel zugeordnet ist. Somit können die von der zweiten Lichtwendel ausgesandten Lichtstrahlen lediglich einen vorgegebenen, eingeschränkten Reflektorbereich erreichen, so daß in diesem zweiten Betriebszustand beispielsweise eine Abblendlichtverteilung erzeugbar ist. Durch Umschaltung von der zweiten Lichtwendel auf die erste Lichtwendel, deren Lichtbündel vom Abschatter nicht abgeschirmt wird, kann der gesamte Reflektorbereich von dem sich ausbildenden Lichtbündel erfaßt werden und zur Bildung beispielsweise einer Fernlichtverteilung dienen. Störende Farbeffekte, die durch Beugung an einer oberen Kante einer im zweiten Brennpunkt gelegenen Blende entstehen würden, können hierdurch ausgeschlossen werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Reflektor als Freiflächenreflektor ausgebildet, wobei die von der zweiten Lichtwendel ausgesandten und von einem seitlichen Teil eines oberen Reflektorbereichs reflektierten Lichtstrahlen die optische Achse in einem vor dem zweiten Brennpunkt liegenden Bereich derselben schneiden. Infolgedessen verlaufen die von der ersten Lichtwendel ausgesandten Lichtstrahlen etwa mittig durch die Sammellinse, so daß die gewünschte Konzentration eines Fernlichts in einem mittleren Bereich erhöht wird. Ferner geht damit eine Erhöhung der Streubreite des durch die zweite Lichtwendel ausgesandten Lichtbündels einher.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Abschatter als Blende ausgebildet, die in einem Abstand zu der Lichtquelle angeordnet ist und dieselbe auf einem Teilumfang umgibt. Die Blende ist linearverschieblich ausgebildet und kann von einer ersten Betriebsposition, beispielsweise Fernlichtposition, in der die Blende in einem Scheitelbereich des Reflektors angeordnet ist und nur unwesentlich zur Abschirmung der Lichtquelle beiträgt durch Verschiebung parallel zur optischen Achse in eine zweite Betriebsposition gebracht werden, in der ein Teil des Lichtbündels der Lichtquelle abgeschirmt wird. Diese zweite Betriebsposition kann beispielsweise zur Erzeugung einer Abblendlicht- oder einer Nebellichtverteilung dienen. Mit einfachem mechanischem Aufwand kann somit ein Scheinwerfer mit einer Lichtwendel zur Erzeugung von mindestens zwei unterschiedlichen Lichtverteilungen geschaffen werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung im Vertikalschnitt,
Fig. 2 ein Lichtbild des ersten Ausführungsbeispiels in einer durch den zweiten Brennpunkt gehenden Ebene in einem zweiten Betriebszustand,
Fig. 3 eine Aufteilung des Reflektors nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Wendelabbildungen des ersten Ausführungsbeispiels im Horizontalschnitt,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Wendelabbildungen des ersten Ausführungsbeispiels im Vertikalschnitt und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung im Vertikalschnitt.
In Fig. 1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge nach einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Er weist einen ellipsoidförmigen Reflektor (1) auf, in dessen erstem Brennpunkt (F1) eine Lichtquelle (2) angeordnet ist. Die Lichtquelle (2) ist als Glühlampe ausgebildet und weist eine erste Lichtwendel (3) auf zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung in einem ersten Betriebszustand des Scheinwerfers. Benachbart zu der ersten Lichtwendel (3) ist eine zweite Lichtwendel (4) angeordnet, die zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung in einem zweiten Betriebszustand eingeschaltet ist. Die beiden Lichtwendeln (3, 4) sind auf einer optischen Achse (5) angeordnet und werden je nach vorgegebenem Betriebszustand wechselsweise entweder ein- oder ausgeschaltet.
In einem ersten Betriebszustand ist zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung die erste Lichtwendel (3) eingeschaltet, wohingegen die zweite Lichtwendel (4) ausgeschaltet ist. Zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung, beispielsweise einer Abblendlichtverteilung mit einer scharfen Hell-/Dunkelgrenze ist der zweiten Lichtwendel (4) ein Abschatter (6) zugeordnet. Der Abschatter (6) ist in die Lichtquelle (2) integriert und erstreckt sich im Querschnitt kreisbogenförmig in einem vorgegebenen Winkelbereich unterhalb der zweiten Lichtwendel (4).
Vorzugsweise ist die Lichtquelle (2) als H4-Lampe ausgebildet. Der Reflektor (1) ist als Freiflächenreflektor ausgebildet mit mehreren Reflektorbereichen, so daß die von der Lichtquelle (2) ausgesandten Lichtstrahlen zu einem vorgegebenen Lichtbild auf einer senkrechten Ebene EF2, auf der ein zweiter Brennpunkt (F2) des Reflektors (1) angeordnet ist, abgebildet werden. Dieser auf der optischen Achse (5) liegende Brennpunkt (F2) ist zugleich ein Brennpunkt (FS) einer dem Reflektor (1) gegenüberliegenden Sammellinse (7), die das Zwischenbild auf beispielsweise einem nicht dargestellten vom Scheinwerfer beabstandeten Meßschirm abbildet. Der Reflektor (1), die Lichtquelle (2) und die Sammellinse (7) sind in einem Gehäuse (8) des Scheinwerfers untergebracht. In einem Lichtaustrittsbereich ist das Gehäuse mit einer lichtdurchlässigen Abschlußscheibe (9) verbunden.
In Fig. 2 ist ein Lichtbild LV eines V-Abblendlichts für Links- und Rechtsverkehr dargestellt, das in der Ebene EF2 entsteht. Zur Erzeugung eines solchen Lichtbildes ist der Reflektor (1) in Reflektorbereiche gemäß Fig. 3 aufgeteilt. Der Reflektor (1) weist einen oberen Reflektorbereich (10) und einen unteren Reflektorbereich (11) auf. Die beiden Reflektorbereiche (10, 11) sind spiegelsymmetrisch zu der y-Achse ausgebildet. Zur Erzeugung eines Fernlichtbildes tragen sowohl oberer als auch unterer Reflektorbereich (10 bzw. 11) bei. Zur Erzeugung des V-Abblendlichtes LV trägt im wesentlichen der obere Reflektorbereich (10) bei. Zur Erzeugung einer scharfen Hell-/Dunkelgrenze von jeweils 7,5° unterhalb einer Horizontalen zu beiden Seiten einer Vertikalen ist die zweite Lichtwendel (4) von dem Abschatter (6) in einem Winkelbereich von 165°, der sich symmetrisch bezüglich einer Vertikalen erstreckt, nach unten hin abgeschirmt. Alternativ kann durch Drehen des Reflektors (1) und der Lichtquelle (2) auch ein 15°-Anstieg auf der einen oder anderen Seite der Vertikalen einer Lichtverteilung für Links- bzw. Rechtsverkehr erzeugt werden.
In den Fig. 4 und 5 ist beispielhaft der Verlauf eines Fernlichtbündels (12), das von der ersten Lichtwendel (3) ausgesandt wird und ein Abblendlichtbündel (13), das von der zweiten Lichtwendel (4) ausgesandt wird, dargestellt.
Vorteilhaft sind die in Fig. 4 dargestellten Flächen eines seitlichen Teils des oberen Reflektorbereichs (10) derart ausgebildet, daß das Abblendlichtbündel (13) die optische Achse (5) vor Erreichen der Ebene EF2 schneidet. Die Sammellinse (7) ist derart ausgerichtet, daß das Abblendlichtbündel (13) noch von demselben erfaßt wird. Das Fernlichtbündel (12) trifft im wesentlichen mittig auf die Sammellinse (7) auf, so daß in einem mittleren Bereich eine gewünschte Fernlichtkonzentration auftritt.
Aus Fig. 5 wird deutlich, daß ein mittlerer Teil des oberen Reflektorbereiches (10) derart ausgebildet sein muß, daß das Abblendlichtbündel (13) die Sammellinse (7) etwa mittig trifft. Dies ist notwendig, da in der Ebene EF2 die Hell-/Dunkelgrenze in Höhe der optischen Achse (5) gebildet werden muß. Zwangsläufig trifft dadurch das Fernlichtbündel (12) auf einen äußeren Bereich der Sammellinse (7). Um eine damit verbundene unerwünschte Ausleuchtung direkt vor dem Fahrzeug zu verhindern, könnte ggfs. auch die erste Lichtwendel (3) bereichsweise durch einen weiteren Abschatter abgeschirmt werden.
In Fig. 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Funktional gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Lichtquelle (1') als eine Glühlampe mit einer einzigen Lichtwendel (15) ausgebildet. In einem Abstand unterhalb der Lichtquelle (1') ist eine Blende (16) vorgesehen, die sich im Querschnitt kreisbogenförmig in einem Winkelbereich von 165° erstreckt. Alternativ kann die Blende (16) auch eben ausgebildet sein. Auf der Rückseite des Reflektors (1) ist ein Betätigungselement (17) vorgesehen, das zur linearen Verschiebung der Blende (16) dient. In einem ersten Betriebszustand ist die Blende (16) in einem scheitelnahen Bereich verschoben, siehe gestrichelt gezeichnete Blende (16). Ein unterer Reflektorbereich (18) des Reflektors (1') ist nun freigelegt und kann zur Erzeugung eines Fernlichtbildes beitragen. In einem zweiten Betriebszustand ist die Blende (16) durch das Betätigungselement (17) in eine Lage direkt unterhalb der Lichtwendel (15) der Lichtquelle (2') positioniert, so daß der untere Reflektorbereich (18) abgeschirmt ist. In diesem Betriebszustand kann beispielsweise eine Abblendlichtverteilung oder eine Nebellichtverteilung erzeugt werden.
Alternativ kann die Blende (16) auch als feststehende Blende mit veränderbarer Lichtdurchlässigkeit ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise Flüssigkristalle aufweisen, die in Abhängigkeit der elektrischen Spannung in einen lichtdurchlässigen oder einen lichtundurchlässigen Zustand schaltbar sind.

Claims (10)

1. Scheinwerfer für Fahrzeuge bestehend aus
  • - einem Reflektor (1, 1') mit einem auf einer optischen Achse (5) sich erstreckenden ersten Brennpunkt (F1) und einem zweiten Brennpunkt (F2), wobei der erste Brennpunkt (F1) vom Reflektor (1, 1') näher als der zweite Brennpunkt (F2) angeordnet ist,
  • - einer beim ersten Brennpunkt (F1) angeordneten Lichtquelle (2, 2'), wobei der Reflektor (1, 1') derart ausgebildet ist, daß das von der Lichtquelle (2, 2') ausgesandte Lichtbündel im zweiten Brennpunkt (F2) konvergiert und
  • - einer Sammellinse (7), die einen Brennpunkt (FS) im Bereich des zweiten Brennpunkts (F2) des Reflektors (1, 1') aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschatter (6, 16) in einem der Lichtquelle (2, 2') nahen Bereich derart positionierbar ist, daß in einem ersten Betriebszustand die ausgesandten Lichtstrahlen auf der gesamten Reflektorfläche (10, 11) des Reflektors (1, 1') reflektiert werden und daß in einem zweiten Betriebszustand ein vorgegebener Reflektorbereich (11) von dem Lichtbündel abgeschirmt ist.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschatter (6) in der Lichtquelle (2) integriert ist.
3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) zwei Lichtwendeln (3, 4) aufweist, wobei in einem ersten Betriebszustand eine erste Lichtwendel (3) zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung und in einem zweiten Betriebszustand eine zweite Lichtwendel (4) zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung eingeschaltet ist.
4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschatter (6) der zweiten Lichtwendel (4) zugeordnet ist, die von dem Scheitel des Reflektors (1) weiter entfernt angeordnet ist als die erste Lichtwendel (3).
5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschatter (6) unterhalb der zweiten Lichtwendel (4) angeordnet ist und in Umfangsrichtung der Lichtquelle (2) mindestens einen Winkelbereich von 165° zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung abschirmt.
6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (1, 1') als Freiflächenreflektor ausgebildet ist mit einer Mehrzahl von unterschiedlich gekrümmten Reflektorflächen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
7. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (1, 1') einen oberen Reflektorbereich (10) zur Erzeugung einer vorgegebenen Abblendlichtverteilung aufweist, wobei der obere Reflektorbereich (10) in einem seitlichen Teil Reflektorflächen aufweist, die derart ausgebildet sind, daß das von der zweiten Lichtwendel (4) ausgesandte Abblendlichtbündel (13) die optische Achse (5) in einem vor dem zweiten Brennpunkt (F2) liegenden Bereich derselben schneidet.
8. Scheinwerfer nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorflächen des Reflektors (1) derart ausgebildet sind, daß in einer vertikalen, durch den Brennpunkt (F2) gehenden Ebene (EF2) ein Abblendlichtbild mit einer scharfen Hell-/Dunkelgrenze erzeugbar ist.
9. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschatter als linearverschiebliche Blende (16) ausgebildet ist, die mit einem Abstand von der Lichtquelle (2') angeordnet ist, wobei die Blende (16) in dem ersten Betriebszustand in einem scheitelnahen Bereich des Reflektors (1') angeordnet ist und in dem zweiten Betriebszustand direkt unterhalb der Lichtquelle (2') angeordnet ist.
10. Scheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (16) im Querschnitt kreisringförmig ausgebildet ist und durch ein außenliegendes Betätigungselement (17) koaxial zur optischen Achse (5) verschiebbar ist.
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