DE19803987A1 - Scheinwerfer mit Lichtleitstab für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Scheinwerfer mit Lichtleitstab für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Scheinwerfer für
Kraftfahrzeuge.
Sie betrifft insbesondere einen Scheinwerfer, der ei
ne reale Lichtquelle umfaßt, die an einem Reflektor
angebracht ist, der das von dieser Lichtquelle kom
mende Licht auf der Eintrittsfläche eines Lichtlei
ters bündeln kann, der eine Mehrzahl von aneinander
gefügten transparenten Lamellen umfaßt, die zumindest
an ihrem am weitesten von der realen Lichtquelle ent
fernten Ende mit einer schrägen Facette versehen
sind, wobei die besagten schrägen Facetten optisch
mit entsprechenden lichtbrechenden Elementen zusam
menwirken, so daß diese in der Beleuchtungsrichtung
den Facetten entsprechende Bilder projizieren.
Ebenso wie die Scheinwerfer, die einen Lichtleiter
umfassen, der aus einem einzigen transparenten Licht
leitstab besteht, der an seiner Rückseite eine Reihe
von Höhenabsätzen aufweist, die eine Reihe von schrä
gen Reflexionsfacetten begrenzen, strahlen derartige
Scheinwerfern Lichtbündel ab, deren photometrische
Verteilung fest ist.
Zur Zeit besteht die Tendenz, Scheinwerfer auszufüh
ren, die Lichtbündel abstrahlen können, deren photo
metrische Verteilung veränderbar ist.
Auf dem Gebiet der Beleuchtung für Aufführungen oder
Vorstellungen (Fernsehen, Theater usw.) ist eine Vor
richtung bekannt, bei der das Licht mittels eines Pa
rabolreflektors in einen Lichtleiter eingespeist
wird. Eine solche Vorrichtung wird im Dokument US
2,480,178 beschrieben. In diesem Dokument ist vorge
sehen, daß sich der Reflektor im Verhältnis zum
Lichtleiter bewegen kann. Die Lehren dieses Dokuments
ermöglichen jedoch nicht die Ausführung eines Fahr
zeugscheinwerfers mit veränderbarem Lichtbündel.
Die vorliegende Erfindung schlägt einen neuen Schein
werfer der vorgenannten Art vor, der auf einfache
Weise und mit geringem Aufwand eine Änderung der pho
tometrischen Verteilung des von ihm angestrahlten
Lichtbündels ermöglicht.
Im einzelnen umfaßt der erfindungsgemäße Scheinwerfer
einen Reflektor, der im Verhältnis zur Eintrittsflä
che des besagten Lichtleiters beweglich gelagert ist,
um die Verteilung des Lichts zwischen den verschiede
nen Facetten zu verändern.
Durch eine Änderung der Position des Reflektors im
Verhältnis zur Eintrittsfläche des besagten Lichtlei
ters ist es in dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer da
her möglich, bestimmte Facetten dieses Lichtleiters
stärker als andere zu beleuchten, um beispielsweise
die Breite oder die Reichweite des aus dem Lichtlei
ter austretenden Lichtbündels zu vergrößern oder zu
verkleinern.
Der Reflektor ist vorteilhafterweise elliptisch aus
geführt. Das durch den Reflektor erzeugte Lichtbündel
wird daher auf der Eintrittsfläche der Lamelle kon
zentriert, die der gewählten photometrischen Vertei
lung entspricht, wie dies weiter unten erläutert
wird.
Nach einer Ausführungsart des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers ist der Reflektor geradlinig parallel
zu der besagten Eintrittsfläche des besagten Licht
leiters entlang einer vertikalen Richtung beweglich,
die senkrecht zur Längsachse des Lichtleiters ver
läuft.
Nach einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers ist der Reflektor schwenkbar um eine
horizontale Achse beweglich, die senkrecht zur Längs
achse des Lichtleiters verläuft.
In dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer kann vorgesehen
sein, daß die Bewegung des Reflektors kontinuierlich
zwischen einer Ausgangsposition und einer Zielpositi
on erfolgt.
Nach einer erfindungsgemäßen Variante kann vorgesehen
sein, daß die Bewegung des Reflektors schrittweise
zwischen einer Ausgangsposition und einer Zielpositi
on erfolgt.
Erfindungsgemäß kann der Reflektor so positioniert
werden, daß ein größerer Teil des von der realen
Lichtquelle kommenden Lichts auf die schrägen Flächen
gelangt, die dem aus dem Lichtleiter austretenden
Lichtbündel seine Breite geben. Außerdem kann der Re
flektor so positioniert werden, daß ein größerer Teil
des von der realen Lichtquelle kommenden Lichts auf
die schrägen Facetten gelangt, die dem aus dem besag
ten Lichtleiter austretenden Lichtbündel seine Reich
weite geben.
Die nachstehende Beschreibung, die unter Bezugnahme
auf die als Beispiele ohne einschränkende Wirkung
beigefügten Zeichnungen angeführt wird, erleichtert
das Verständnis des Gegenstands der Erfindung und ih
rer möglichen Ausführung.
In den Zeichnungen zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Seitenan
sicht des Lichtleiters und des zugehörigen Reflektors
eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers;
Fig. 2 die Isolux-Kurven des Lichtflecks, der auf
der Eintrittsfläche des Lichtleiters durch den Re
flektor erzeugt wird, der erfindungsgemäß gegenüber
dem oberen Teil der besagten Eintrittsfläche positio
niert ist;
Fig. 3 die Isolux-Kurven des Lichtflecks, der auf
der Eintrittsfläche des Lichtleiters durch den Re
flektor erzeugt wird, der erfindungsgemäß gegenüber
dem unteren Teil der besagten Eintrittsfläche posi
tioniert ist;
Fig. 4 eine photometrische Verteilung des Licht
stroms, der durch einen erfindungsgemäßen Scheinwer
fer abgestrahlt wird;
Fig. 5 eine andere photometrische Verteilung des
durch den besagten Scheinwerfer abgestrahlten
Lichtstroms.
In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer darge
stellt, der eine reale Lichtquelle 101 und Mittel 100
umfaßt, um die von dieser Lichtquelle ausgehende
Strahlung auf der Eintrittsfläche 201 eines Lichtlei
ters 200 zu bündeln.
Die Mittel zur Bündelung des von der realen Licht
quelle 101 abgestrahlten Lichtstrahlung bestehen im
wesentlichen aus einem elliptischen Reflektor oder
Spiegel 100, während die Lichtquelle 101 durch den
Glühfaden einer Kraftfahrzeuglampe gebildet wird, die
vorzugsweise in der Achse des elliptischen Reflektors
100 in einem seiner Brennpunkte angeordnet ist.
Der von der realen Lichtquelle 101 ausgehende
Lichtstrom wird durch den elliptischen Reflektor 100
entsprechend einer Gesamtheit von Strahlen reflek
tiert, die zur Brennzone des zweiten Brennpunkts des
besagten elliptischen Reflektors hin konvergieren, wo
sich hier die Eintrittsfläche 201 des Lichtleiters
200 befindet.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, umfaßt der Lichtlei
ter 200 eine Mehrzahl von transparenten Lamellen 210,
220, 230, 240 mit unterschiedlichen Längen, die ent
lang mindestens einer Richtung, hier der vertikalen
Richtung X1, aneinandergefügt sind, die senkrecht zur
Achse X des Lichtleiters 200 verläuft. Jede transpa
rente Lamelle 210, 220, 230, 240 erstreckt sich ent
lang der Längsachse X des Lichtleiters 200, und zwar
in etwa quer zur Beleuchtungsrichtung E.
In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die
Längsachse des Lichtleiters horizontal.
Jede transparente Lamelle 210, 220, 230, 240 ist aus
Glas oder aus einem anderen gleichartigen transparen
ten Material ausgeführt, das einen möglichst hohen
Brechungsindex aufweist.
Sie umfaßt an ihrem am weitesten von der realen
Lichtquelle 101 entfernten Ende eine schräge Facette
210a, 220a, 230a, 240a, wobei die besagten Facetten
so angeordnet sind, daß sie optisch mit lichtbrechen
den Elementen, hier mit nicht dargestellten Linsen
mit einer zur Beleuchtungsrichtung parallelen Achse
zusammenwirken, damit diese Linsen in dieser Richtung
den Facetten entsprechende Bilder projizieren.
Jede transparente Lamelle umfaßt eine Lichteintritts
fläche, die sich quer zur Längsachse X des Lichtlei
ters 200 erstreckt. Die Gesamtheit der Lichtein
trittsflächen der besagten Facetten bildet die
Lichteintrittsfläche 201 des Lichtleiters 200.
Jede transparente Lamelle 210, 220, 230, 240 umfaßt
außerdem eine Lichtaustrittsfläche, die sich nach der
in Fig. 1 dargestellten Ausführungsart vertikal und
senkrecht zur Beleuchtungsrichtung erstreckt, die
durch den Pfeil E gekennzeichnet ist.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsvariante
kann natürlich auch vorgesehen sein, daß sich der
Lichtleiter 200 entlang einer Richtung erstreckt, die
einen spitzen Winkel mit der Beleuchtungsrichtung
bildet. In diesem Fall können die schrägen Facetten
Brechungsfacetten sein, durch die das Lichtbündel ge
richtet werden kann, das sich im Lichtleiter ausbrei
tet und auf die besagten Facetten trifft, was entlang
der Beleuchtungsrichtung E erfolgt.
Nach einer anderen, nicht dargestellten Variante kann
vorgesehen sein, daß die Lichtaustrittsfläche jeder
transparenten Lamelle mit Reflexionsfacetten eine von
90° verschiedene Neigung im Verhältnis zur Beleuch
tungsrichtung E aufweist.
Außerdem ist es möglich, daß eine oder mehrere trans
parente Lamelle(n) 220 des Lichtleiters 200 andere
Reflexions- oder Brechungsfacetten 220b umfaßt/umfas
sen.
Nach der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsart wird
die zusätzliche Facette 220b durch einen Absatz be
grenzt, der im hinteren Teil jeder Lamelle vorgesehen
ist, wie dies insbesondere bei der transparenten La
melle 220 der Fall ist.
Nach der Ausführungsart von Fig. 1 sind die Refle
xionsfacetten 210a, 220a, 220b, 230a, 240a des Licht
leiters 200 im Verhältnis zur Beleuchtungsrichtung E
geneigt, wobei ihre Neigung zwischen 35 und 55° liegt
und vorzugsweise gleich 45° ist.
Nach der nicht dargestellten Scheinwerfervariante,
bei der die Facetten schräge Brechungsfacetten sind,
ist die Neigung der besagten Facetten vom Brechungs
index der zugehörigen transparenten Lamelle und von
der Neigung des Lichtleiters im Verhältnis zur Be
leuchtungsrichtung abhängig.
Wenn die transparente Lamelle eine von 90° verschie
dene Neigung im Verhältnis zur Beleuchtungsrichtung
aufweist, weist außerdem die zugehörige Reflexionsfa
cette notwendigerweise eine von 45° verschiedene Nei
gung im Verhältnis zur Vertikalen auf, um ein Licht
bündel in der Beleuchtungsrichtung zu reflektieren.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die
vordere und hintere seitliche Innenfläche jeder
transparenten Lamelle des Lichtleiters mit einer re
flektierenden Beschichtung versehen ist. Dabei sind
insbesondere die Übergangsflächen zwischen den trans
parenten Lamellen aluminiert.
Die besagten transparenten Lamellen 210, 220, 230,
240 des Lichtleiters 200 sind durch Verkleben an ver
schiedenen Stellen zusammengefügt.
In der Projektion ergibt jede schräge Facette 210a,
220a, 220b, 230a, 240a auf einem Schirm durch die
entsprechende Linse ein Bild, das dem Eintritts
lichtstrom entspricht, der von der Facette aufgenom
men und entlang der Beleuchtungsrichtung projiziert
wird. Die besagten projizierten Bilder der schrägen
Facetten sind übereinander angeordnet (siehe Fig. 4
und 5), um die geeignete Beleuchtung des durch den
Kraftfahrzeugscheinwerfer abgestrahlten Lichtbündels
zu bilden.
Im übrigen ist gemäß der in Fig. 1 dargestellten Er
findung der Reflektor 100 beweglich im Verhältnis zur
Eintrittsfläche 201 des Lichtleiters 200 gelagert, um
die Verteilung des Lichts zwischen den verschiedenen
Facetten 210a, 220a, 220b, 230a, 240a zu verändern.
Nach einer ersten Ausführungsart des Scheinwerfers
ist der Reflektor 100 geradlinig zwischen einer (in
Fig. 2 veranschaulichten) oberen Position und einer
(in Fig. 3 veranschaulichten) unteren Position par
allel zu der besagten Eintrittsfläche 201 des Licht
leiters 200 entlang einer vertikalen Richtung X1 be
weglich, die senkrecht zur Längsachse X des
Lichtleiters 200 verläuft.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, die die Isolux-Kurven
des Lichtflecks 10 veranschaulicht, der durch den Re
flektor auf der Eintrittsfläche 201 des Lichtleiters
gebildet wird, kann dieser Lichtfleck 10 auf den obe
ren Teil der Eintrittsfläche 201 des Lichtleiters 200
zentriert sein, daß heißt auf die Eintrittsflächen
der transparenten Lamellen 210, 220. Der größte Teil
des von der realen Lichtquelle 101 kommenden Lichts
wird daher durch den besagten Reflektor 100 auf den
Eintrittsflächen der Lamellen 210, 220 gebündelt und
gelangt dann zu den schrägen Facetten 210a, 220a,
220b, wobei das vom Lichtleiter 200 ausgehende Licht
bündel seine Reichweite erhält. Dadurch entsteht ein
Lichtbündel mit größerer Reichweite und geringerer
Breite.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, die die Isolux-Kurven
des Lichtflecks veranschaulicht, der durch den Re
flektor auf der Eintrittsfläche 201 des Lichtleiters
gebildet wird, kann dieser Lichtfleck 10 auf dem un
teren Teil der Eintrittsfläche 201 zentriert werden,
das heißt auf den Eintrittsflächen der transparenten
Lamellen 230, 240. Der größte Teil des von der realen
Lichtquelle 101 kommenden Lichts wird daher durch den
Reflektor 100 auf den Eintrittsflächen der transpa
renten Lamellen 230, 240 gebündelt und gelangt zu den
schrägen Facetten 230a, 240a, wodurch das besagte
Lichtbündel, das vom Lichtleiter 200 ausgeht, seine
Breite erhält.
Dadurch entsteht ein Lichtbündel, das eine große
Breite und einer geringe Reichweite aufweist.
In den Fig. 4 und 5 sind zwei unterschiedliche
photometrische Verteilungen eines Lichtbündels darge
stellt, das durch einen erfindungsgemäßen Scheinwer
fer abgestrahlt wird. In diesen Figuren ist das Bild
der schrägen Facetten 210a, 220a, 220b, 230a, 240a zu
erkennen, die in zwei unterschiedlichen Weisen be
leuchtet werden. Die schraffierten Bereiche sind die
Bereiche des Lichtbündels, die auf das Maximum seines
Beleuchtungsprofils zentriert sind, während die un
schraffierten Bereiche den Bereichen des Lichtbündels
entsprechen, die im Verhältnis zum Maximum des Be
leuchtungsprofils außermittig versetzt sind.
In Fig. 4 ist die photometrische Verteilung des
Lichtbündels dargestellt, das durch den Scheinwerfer
in Standardabblendlichtfunktion abgestrahlt wird. In
diesem typischen Fall ist der Reflektor 100 auf die
Längsachse X des Lichtleiters 200 zentriert.
In Fig. 5 ist die photometrische Verteilung des
Lichtbündels dargestellt, das durch den besagten
Scheinwerfer in erweiterter Abblendlichtfunktion ab
gestrahlt wird. In diesem typischen Fall ist der Re
flektor 100 wie in Fig. 3 dargestellt positioniert
und auf den unteren Teil der Eintrittsfläche 201 des
Lichtleiters 200 zentriert, das heißt auf die Ein
trittsflächen der transparenten Lamellen 230, 240 und
somit auf die zugehörigen schrägen Facetten 230a,
240a. Das Lichtbündel erhält dadurch eine größere
Breite und eine geringere Reichweite.
Nach einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemä
ßen Scheinwerfers kann auch vorgesehen sein, daß der
Reflektor schwenkbar um eine horizontale Achse X2 be
weglich ist, die senkrecht zur Achse X des Lichtlei
ters 200 verläuft.
Nach dieser Ausführungsart wird der besagte Reflektor
100 durch Schwenkung des Reflektors um die besagte
Achse X2 verstellt, um ihn zum oberen Teil der Ein
trittsfläche 201 des Lichtleiters 200 auszurichten,
so daß die Facetten 210a, 220a, 220b stärker als die
Facetten 240a, 230a beleuchtet werden und um ein
Lichtbündel zu bilden, bei dem die Reichweite im Ver
hältnis zu seiner Breite vergrößert wird.
Außerdem kann der Reflektor 100 durch Schwenkung zum
unteren Teil der Eintrittsfläche 201 des Lichtleiters
200 ausgerichtet werden, so daß die Facetten 230a,
240a stärker beleuchtet werden, um ein Lichtbündel zu
bilden, bei dem die Breite im Verhältnis zu seiner
Reichweite vergrößert wird.
Der Reflektor des erfindungsgemäßen Scheinwerfers
kann kontinuierlich oder schrittweise zwischen einer
Ausgangsposition und einer Zielposition verstellbar
sein.
Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die be
schriebenen und dargestellten Ausführungsarten be
schränkt, sondern der Fachmann kann daran alle dem
Erfindungsgedanken entsprechenden Varianten vorneh
men.
Claims (7)
1. Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, umfassend eine
reale Lichtquelle (101), die an einem Reflektor (100)
angebracht ist, der das von dieser Lichtquelle kom
mende Licht auf der Eintrittsfläche (201) eines
Lichtleiters (200) bündeln kann, der eine Mehrzahl
von aneinandergefügten transparenten Lamellen (210,
220, 230, 240) umfaßt, die zumindest an ihrem am wei
testen von der realen Lichtquelle (101) entfernten
Ende mit einer schrägen Facette (210a, 220a, 220b,
230a, 240a) versehen sind, wobei die besagten schrä
gen Facetten (210a, 220a, 220b, 230a, 240a) optisch
mit entsprechenden lichtbrechenden Elementen zu
sammenwirken, so daß diese in der Beleuchtungsrich
tung (E) den Facetten entsprechende Bilder projizie
ren, dadurch gekennzeichnet, daß
der Reflektor (100) im Verhältnis zur Eintrittsfläche
(201) des besagten Lichtleiters (200) beweglich gela
gert ist, um die Verteilung des Lichts zwischen den
verschiedenen Facetten (210a, 220a, 220b, 230a, 240a)
zu verändern.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Reflektor (100) ge
radlinig parallel zu der besagten Eintrittsfläche
(201) des besagten Lichtleiters (200) entlang einer
vertikalen Richtung (X1) beweglich ist, die senkrecht
zur Längsachse (X) des Lichtleiters (200) verläuft.
3. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Reflektor (100) schwenkbar um eine horizontale Achse
(X2) beweglich ist, die senkrecht zur Längsachse (X)
des Lichtleiters (200) verläuft.
4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Be
wegung des besagten Reflektors (100) kontinuierlich
zwischen einer Ausgangsposition und einer Zielpositi
on erfolgt.
5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Be
wegung des besagten Reflektors schrittweise zwischen
einer Ausgangsposition und einer Zielposition er
folgt.
6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Re
flektor (100) so positioniert werden kann, daß ein
größerer Teil des von der realen Lichtquelle (101)
kommenden Lichts auf die schrägen Facetten (230a,
240a) gelangt, die dem aus dem Lichtleiter (200) aus
tretenden Lichtbündel seine Breite geben.
7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Re
flektor (100) so positioniert werden kann, daß ein
größerer Teil des von der realen Lichtquelle (101)
kommenden Lichts auf die schrägen Facetten (201a,
220a, 220b) gelangt, die dem aus dem besagten Licht
leiter (200) austretenden Lichtbündel seine Reichwei
te geben.
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