DE19803987A1 - Scheinwerfer mit Lichtleitstab für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Scheinwerfer mit Lichtleitstab für Kraftfahrzeuge

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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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