DE19803986A1 - Scheinwerfer in elliptischer Ausführung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Scheinwerfer in elliptischer Ausführung, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge.

Scheinwerfer in elliptischer Ausführung umfassen ei­ nen konkaven Reflektor, der im wesentlichen in Form eines Rotationsellipsoids ausgeführt ist und demzu­ folge zwei Brennpunkte besitzt. Eine Lichtquelle ist in der Nähe des am nächsten am Reflektor befindlichen Brennpunktes angebracht, der im allgemeinen als er­ ster Brennpunkt bezeichnet wird. Vor dem Reflektor ist eine plankonvexe Linse angeordnet, deren Brenn­ punkt sich im zweiten Brennpunkt des Reflektors be­ findet.

Wenn der Scheinwerfer eine Funktion erfüllen soll, deren Beleuchtung eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist, wie die Abblendlicht-Funktion, ist außerdem ein Ab­ deckschirm im Bereich des gemeinsamen Brennpunkts der Linse und des Reflektors vorgesehen. Dieser Abdeck­ schirm hält einen Teil der vom Reflektor kommenden Lichtstrahlen auf, um die gewünschte Hell-Dunkel-Grenze zu bilden.

Nach einer hinreichend bekannte Bauweise sind sämtli­ che vorstehend beschriebenen Elemente in einem Gehäu­ se angeordnet, das an der Vorderseite durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossen wird. Das Ge­ häuse wird im allgemeinen mit einer Blende versehen, die die Linse umgibt, damit die Elemente des Schein­ werfers, abgesehen von der Linse, von außen nicht sichtbar sind. Diese Blende ist zumeist aus Kunst­ stoff ausgeführt.

Wenn der Scheinwerfer der Sonne ausgesetzt ist, ge­ langt ein Teil der Sonnenstrahlen, die durch die Ab­ deckscheibe in den Scheinwerfer eindringen, in die Linse, wobei sie durch ihre konflexe Fläche hindurch­ gehen. Diese Strahlen werden zumindest teilweise durch die ebene Fläche der Linse reflektiert. Bei be­ stimmten Einfallswinkeln der Sonnenstrahlung kommt es auch vor, daß ein großer Teil der Strahlen reflek­ tiert wird und sich am Ausgang der Linse, zuweilen an der Blende, erneut bündelt. Der aus der Bündelung des Lichtbündels resultierende Temperaturanstieg kann be­ trächtlich ausfallen und so weit gehen, daß er das Schmelzen der Blende zur Folge hat oder sogar einen Brand verursacht.

Um derartige Probleme zu vermeiden, schlägt die vor­ liegende Erfindung einen Scheinwerfer in elliptischer Ausführung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vor, der ein durch eine transparente Abdeckscheibe verschlos­ senes Gehäuse umfaßt, in dem ein konkaver Reflektor mit der Gesamtform eines Ellipsoids, eine annähernd im ersten Brennpunkt des Reflektors angeordnete Lichtquelle, eine Linse, die eine ebene Fläche und eine konvexe Fläche aufweist und deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunkts des Reflektors ange­ ordnet ist, sowie eine zwischen der Linse und der Ab­ deckscheibe angeordnete Blende enthalten sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Linse im oberen Teil mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung trägt, die das Licht insgesamt oder teilweise fil­ tert.

Nach vorteilhaften Aspekten der Erfindung ist folgen­ des vorgesehen:

• - Die Filterbeschichtung ist durch Metallisierung ausgeführt.
• - Die Filterbeschichtung ist eine lichtundurchlässige Farbschicht.
• - Die Beschichtung ist auf der konvexen Fläche der Linse ausgeführt.
• - Die Beschichtung ist auf der ebenen Fläche der Lin­ se ausgeführt, während die konvexe Fläche in ihrem oberen Teil optische Ablenkmittel aufweist.
• - Die Beschichtung ist auf der ebenen Fläche der Lin­ se ausgeführt, während die Oberflächenbeschaffenheit des Teils der konvexen Fläche, der der besagten Be­ schichtung gegenüberliegt, verändert ist.
• - Die Oberflächenbeschaffenheit ist durch Granit­ strahlen verändert.
• - Die Oberflächenbeschaffenheit ist durch Sandstrah­ len verändert.
• - Der obere Teil ist im oberen Drittel der Linse ent­ halten.
• - Der obere Teil erstreckt sich annähernd auf dem oberen Viertel der Linse.

Es folgt nun eine eingehendere Beschreibung des Phä­ nomens der Erwärmung der Blende unter Bezugnahme auf Fig. 1 sowie von Ausführungsbeispielen der Erfin­ dung, die ohne einschränkende Wirkung unter Bezugnah­ me auf die Fig. 2 und 3 angeführt werden.

Fig. 1 stellt einen vertikalen Längsschnitt eines Scheinwerfers dar, der einer Sonneneinstrahlung aus­ gesetzt ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils einen vertikalen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers.

In Fig. 1 ist ein Scheinwerfer 10 in elliptischer Ausführung dargestellt. Nach einer bekannten Bauweise enthält er in einem Gehäuse 12 einen konkaven Reflek­ tor 18 mit Ellipsoidform, dessen lange Achse die op­ tische Achse des Reflektors 10 definiert. An der Rückseite des Reflektors ist eine Lampe 15 befestigt. Bei dieser Lampe kann es sich um eine Glühlampe oder um eine Entladungslampe handeln. Die Lichtquelle 17, die sie trägt (Glühfaden oder Entladungsgefäß), ist in etwa im ersten Brennpunkt F1 des Reflektors ange­ ordnet.

Ein Abdeckschirm 22 ist an der Vorderseite des Re­ flektors in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse angeordnet, die in der Nähe des zweiten Brennpunkts F2 des Reflektors 18 verläuft. Durch diesen Abdeck­ schirm kann die Hell-Dunkel-Grenze des durch den Scheinwerfer 10 erzeugten Lichtbündels definiert wer­ den.

Eine Linse 20 ist an der Vorderseite des Abdeck­ schirms 22 in einem Abstand in der Größenordnung der Brennweite dieser Linse 20 angeordnet. Genauer ge­ sagt, befindet sich der Brennpunkt der Linse 20 in der Nähe des zweiten Brennpunkts des Reflektors 18. Die Linse 20 ist mittels eines allgemein rohrförmigen Trägerteils 24 befestigt, das im allgemeinen als Zwi­ schenteil bezeichnet wird.

Der Abdeckschirm 22 und das Zwischenteil 24 sind an Queransätzen befestigt, die von der Vorderseite des Reflektors 18 ausgehen. Die Linse 20 wird axial nach vorn durch das Zwischenteil 24 und nach hinten durch ein kranzförmiges Halteteil 26 gehalten. Dieses Hal­ teteil 26 ist im Innern des durch das Zwischenteil 24 gebildeten Rohrs eingesetzt und wird durch dieses ge­ halten. Die Linse 20 wird radial durch das Zwischen­ teil 24 gehalten.

Das Gehäuse ist an der Rückseite durch eine Abdeckung (oder Kappe) 16 verschlossen, uni die Auswechslung der Lampe zu ermöglichen. An der Vorderseite verschließt eine transparente Abdeckscheibe 14 aus Glas oder Kunststoff das Gehäuse, wobei sie den Austritt der durch den Scheinwerfer 10 abgestrahlten Lichtstrahlen ermöglicht. Die Abdeckscheibe 14 ist allgemein glatt oder schwach ablenkend.

Um die vorstehend beschriebenen Elemente (mit Ausnah­ me der Linse, aus der das Lichtbündel austritt und die ein ansprechendes Aussehen aufweist) nach außen abzudecken, ist das Gehäuse mit zwei Blenden 28, 30 versehen. Die erste Blende 28 umgibt die Linse und erstreckt sich hauptsächlich nach hinten, im wesent­ lichen parallel zum Zwischenteil 24. Diese erste Blende 28 ist aus aluminiertem Kunststoff ausgeführt.

Eine zweite Blende 30 ist im unteren Teil des Reflek­ tors axial zwischen der Linse 20 und der Abdeckschei­ be 14 angeordnet. Diese zweite Blende 30 ermöglicht vor allem die Abdeckung des Befestigungsbereichs der Abdeckscheibe 14 am Gehäuse 12. Diese zweite Blende ist aus Kunststoff mit schwarzer Farbe oder mit einem schwarzen Anstrich ausgeführt.

Wenn bei schönem Wetter die Sonne hoch am Himmel steht, tritt das folgende Phänomen auf. Sonnenstrah­ len gelangen durch die Abdeckscheibe 14 in den Scheinwerfer 10, ohne daß ihre Intensität signifikant verringert wird, da die Abdeckscheibe 14 glatt ist. In Fig. 1 sind diese Sonnenstrahlen I für den Fall dargestellt, in dem sie einen Einfallswinkel von 60° (bezogen auf die Horizontale) aufweisen.

Die Strahlen, die in den oberen Teil der Linse 20 ge­ langen, dringen in diese durch ihre konvexe Fläche 21 ein. Bei großen Einfallswinkeln der Sonneneinstrah­ lung, insbesondere bei dem in Fig. 1 dargestellten Einfallswinkel von 60°, werden die Strahlen anschlie­ ßend vollständig durch die ebene Fläche 19 der Linse 20 reflektiert. Sie treten daher aus der Linse 20 im unteren Teil ihrer konvexen Fläche 21 aus, was ihre Bündelung in einem Punkt C zur Folge hat, der unter der Linse 20 und vor dieser angeordnet ist.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, kann der Punkt C in der Nähe der zweiten Blende 30 angeordnet sein. Auf diese trifft daher ein konzentriertes Lichtbündel in einem Punkt E, der sich dementsprechend um mehrere Dutzend Grad erwärmt. Diese Erwärmung wird dadurch verstärkt, daß die zweite Blende 30 eine schwarze Farbe hat und infolgedessen einen großen Teil der Energie aufnimmt, die in dem konzentrierten Lichtbün­ del enthalten ist. Diese Erwärmung kann das Schmelzen der zweiten Blende 30 bewirken oder sogar einen Brand verursachen.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer dargestellt. Dieser Scheinwerfer ist mit Ausnahme der Linse identisch mit dem vorstehend beschriebenen Scheinwerfer 10 ausgeführt. Im folgenden werden je­ weils die gleichen Bezugsnummern verwendet, um die diesen beiden Scheinwerfern gemeinsamen Elemente zu bezeichnen.

Erfindungsgemäß wird die Linse 40 mit einer Metalli­ sierung 42 in einem oberen Teil ihrer konvexen Fläche 41 versehen. Diese Metallisierung wird in Fig. 2 schematisch durch die Bezugsnummer 42 angedeutet. Die Metallisierung kann durch Vakuumbeschichtung ausge­ führt sein.

Die Sonnenstrahlen, die auf die Linse 40 treffen, werden daher zumindest teilweise reflektiert, so daß sie nicht (oder kaum) in die Linse 40 gelangen. Mit anderen Worten: Die metallisierte Oberfläche 42 fil­ tert die Sonnenstrahlung. Die vorstehend beschriebene Erwärmung findet daher nicht statt oder wird erheb­ lich eingeschränkt. Dadurch kann jedes Risiko eines Schmelzens der Blende 30 oder jedes Brandrisiko ver­ mieden werden.

Als Variante kann ein lichtundurchlässiger Anstrich im oberen Teil der konvexen Fläche 41 der Linse 40 aufgetragen werden.

Diese Beschichtungen (Metallisierung oder Anstrich) beeinträchtigen nicht die einwandfrei optische Funk­ tionsweise des Scheinwerfers 10, da der optisch wich­ tigste Bereich der Linse 40 der in der Nähe der opti­ schen Achse angeordnete Bereich ist. Der obere Teil der Linse 40 spielt keine maßgebliche Rolle bei der Definition des durch den Scheinwerfer 10 auf die Fahrbahn projizierten Bilds.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsart der Erfin­ dung dargestellt. In dieser Ausführungsart wird die Oberflächenbeschaffenheit der konvexen Fläche 61 der Linse im oberen Teil der konvexen Fläche 61 bei­ spielsweise durch Sandstrahlen oder Granitstrahlen verändert. Der sandgestrahlte oder granitgestrahlte obere Teil der konvexen Fläche 61 der Linse ist bei der Bezugsnummer 64 in Fig. 3 schematisch angedeu­ tet.

Dank dieser Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit werden die im oberen Teil der Linse 60 einfallenden Lichtstrahlen nicht mehr mit Brechung durchgelassen, sondern in alle Richtungen gestreut. Das vorstehend beschriebene Bündelungsphänomen kann daher nicht stattfinden. Dadurch wird jedes Risiko einer Erwär­ mung der Blende 30 ausgeschlossen.

Es muß jedoch verhindert werden, daß bestimmte vom Reflektor 18 kommende Lichtstrahlen nicht ebenfalls in alle Richtungen gestreut werden, um die vor dem Scheinwerfer befindlichen Personen nicht zu blenden, insbesondere die Fahrer der entgegenkommenden Fahr­ zeuge. Dazu wird auf der konvexen Fläche 59 der Linse 60, gegenüber dem sandgestrahlten oder granitge­ strahlten Bereich 64, ein lichtundurchlässiger An­ strich oder eine Metallisierung 62 aufgebracht (in Fig. 3 schematisch dargestellt). Diese Beschichtung 62 filtert, vorzugsweise vollständig, die vom Reflek­ tor kommende Strahlung, die zum oberen Teil der Linse gelangt.

Als Variante kann die Veränderung der Oberflächenbe­ schaffenheit durch die Ausführung von optischen Mit­ teln zur Ablenkung des Lichts, wie etwa Prismen oder Rillen, auf dem oberen Teil der konvexen Fläche 61 der Linse 60 ersetzt werden.

In den vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausfüh­ rungsarten erfolgt eine Beschichtung oder eine Verän­ derung der Oberflächenbeschaffenheit in einem oberen Teil der Linse. Dieser obere Teil ist im allgemeinen im oberen Drittel der Linse enthalten; in den be­ schriebenen Beispielen stellt dieser obere Teil etwa das obere Viertel der Linse dar.

Claims (10)

1. Scheinwerfer (10) in elliptischer Ausführung, ins­ besondere für Kraftfahrzeuge, der ein durch eine transparente Abdeckscheibe (14) verschlossenes Gehäu­ se (12) umfaßt, in dem die folgenden Teile enthalten sind:

• - ein konkaver Reflektor (18) mit der Gesamtform ei­ nes Ellipsoids,
• - eine annähernd im ersten Brennpunkt (F1) des Re­ flektors angeordnete Lichtquelle (17),
• - eine Linse (40, 60), die eine ebene Fläche (39, 59) und eine konvexe Fläche (41, 61) aufweist und deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunkts (F2) des Reflektors angeordnet ist,
• - eine Blende (30), die sich zwischen der Linse (40, 60) und der Abdeckscheibe (14) befindet,
  dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (40, 60) im oberen Teil mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung (42, 62) trägt, die das Licht insgesamt oder teilweise filtert.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterbeschichtung (42, 62) durch Metallisierung ausgeführt ist.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterbeschichtung (42, 62) eine lichtundurchlässige Farbschicht ist.

4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Be­ schichtung (42) auf der konvexen Fläche (41) der Lin­ se (40) ausgeführt ist.

5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Be­ schichtung (62) auf der ebenen Fläche (59) der Linse (60) ausgeführt ist und daß die konvexe Fläche (61) in ihrem oberen Teil optische Ablenkmittel aufweist.

6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Be­ schichtung (62) auf der ebenen Fläche (59) der Linse (60) ausgeführt ist und daß die Oberflächenbeschaf­ fenheit des Teils (64) der konvexen Fläche (61), der der besagten Beschichtung (62) gegenüberliegt, verän­ dert ist.

7. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächenbeschaf­ fenheit durch Granitstrahlen verändert ist.

8. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächenbeschaf­ fenheit durch Sandstrahlen verändert ist.

9. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte obere Teil (42, 62) im oberen Drittel der Linse (40, 60) enthalten ist.

10. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sich der besagte obere Teil (42, 62) annähernd auf dem oberen Viertel der Linse (40, 60) erstreckt.