DE19844094A1 - Satz aus einem linken und rechten Kraftfahrzeugscheinwerfer mit verbesserten photometrischen Eigenschaften - Google Patents
Satz aus einem linken und rechten Kraftfahrzeugscheinwerfer mit verbesserten photometrischen EigenschaftenInfo
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- F21S41/336—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors with discontinuity at the junction between adjacent areas
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf
Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Herkömmlicherweise erzeugen der linke und der rechte
Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs identische Licht
bündel, die in einem Abstand vom Fahrzeug im wesent
lichen übereinander angeordnet sind.
So besitzen auf einem genormten Projektionsschirm in
25 Meter Entfernung die beiden Lichtbündel jeweils
Bündelungsflecken, die sich miteinander verbinden,
wobei sich die seitlichen Grenzen dieser Lichtbündel
weitgehend überlagern.
Dies gilt insbesondere für die Abblendlichtbündel und
die Fernlichtbündel, wobei diese Überlagerung durch
den Umstand bedingt ist, daß die optischen Achsen der
Spiegel der zwei Scheinwerfer beide im wesentlichen
parallel zur vertikalen Längsebene des Fahrzeugs ver
laufen.
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt den Front
bereich eines modernen Kraftfahrzeugs. Darin ist ins
besondere festzustellen, daß die Karosserie C und die
Abdeckscheiben Gg und Gd der beiden Scheinwerfer
links und rechts Pg und Pd gewölbten und zu den Sei
ten des Fahrzeugs hin fliehenden Linien folgen.
Wie veranschaulicht, führt dies zur Verwendung von
Spiegeln Mg bzw. Md, die eine erhebliche Tiefe auf
der Innenseite und eine verringerte Tiefe auf der Au
ßenseiten aufweisen. Aus dieser Vorgabe ergeben sich
zwei Hauptprobleme. Das erste Problem besteht in der
Schwierigkeit, an jedem Scheinwerfer eine große
Streuung zur entgegengesetzten Seite der Fahrbahn zu
erzeugen, wobei die Tiefe des auf der Innenseite an
geordneten Teils des Spiegels die Ausbreitung von
stark geneigten Lichtstrahlen behindern kann.
Die andere Schwierigkeit besteht in einer Verringe
rung des durch den Spiegel aufgefangenen Lichtstroms,
insoweit der äußere Teil des Spiegels eine sehr be
grenzte Tiefe aufweist.
Indem nun auf Fig. 2 Bezug genommen wird, dürfte
verständlich sein, daß die Geometrie der Scheinwer
fer, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist, diese
besonders dazu befähigen könnte, Lichtbündel zu er
zeugen, die in der Breite stärker nach außen als nach
innen gestreut sind, wie dies durch die in Fig. 2
dargestellten Strahlenverläufe veranschaulicht ist.
Durch Schwenken des Lichtbündels des linken Schein
werfers nach links und des Lichtbündels des rechten
Scheinwerfers nach rechts würde sich daher ein brei
teres Gesamtlichtbündel ergeben, ohne daß sich die
üblichen Konstruktionsschwierigkeiten einstellen, die
auftreten, sobald versucht wird, die Breite eines
Lichtbündels zu vergrößern (Erscheinungen mit Ablen
kung der Glühfadenbilder nach unten, wenn auf einer
geneigten Abdeckscheibe Rillen aufgebracht sind, In
homogenitätserscheinungen, wenn mehrere Reflektorzo
nen Lichtbündelteile mit unterschiedlichen Breiten
erzeugen, die vermischt werden müssen, um das Gesamt
lichtbündel zu erzeugen).
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 würde jedoch ein Pro
blem, das sich aus einer solchen seitlichen Lichtbün
delverlagerung ergäbe, darin bestehen, daß sich die
beiden Lichtbündel Fg und Fd nur sehr unvollständig
vermischen würden, wobei vor allem die seitliche
Grenze auf der Innenseite jedes Lichtbündels, die
sich an die Fahrbahnachse annähert, einen ausgepräg
ten Sprung (Bezugsbuchstabe S) in der Beleuchtungs
stärke des Gesamtlichtbündels erzeugen würde, was ab
solut unerwünscht ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun
de, diese Begrenzungen des Stands der Technik zu be
seitigen und ein Scheinwerferpaar mit einem linken
und rechten Kraftfahrzeugscheinwerfer vorzuschlagen,
die sich verbinden, um ein breites Lichtbündel zu er
zeugen, ohne jedoch Inhomogenitätsprobleme in dieser
Verbindung zu verursachen.
Dazu schlägt die vorliegende Erfindung einen Satz aus
einem linken und rechten Kraftfahrzeugscheinwerfer
vor, wobei jeder Scheinwerfer einen mit einer Licht
quelle verbundenen Spiegel und eine Abdeckscheibe um
faßt, dadurch gekennzeichnet, daß der linke und der
rechte Scheinwerfer ein linkes bzw. ein rechtes
Lichtbündel erzeugen können, die horizontal gestreut
sind, wobei jedes Lichtbündel links und rechts eine
unscharfe Grenzzone aufweist, wobei die besagten
Grenzzonen asymmetrisch bezogen auf die Fahrbahnachse
ausgebildet sind, daß die linke Grenzzone des linken
Lichtbündels im Verhältnis zur linken Grenzzone des
rechten Lichtbündels winklig nach links versetzt ist
und daß die rechte Grenzzone des rechten Lichtbündels
im Verhältnis zur rechten Grenzzone des linken Licht
bündels winklig nach rechts versetzt ist.
Nach bevorzugten, aber nicht einschränkenden Aspekten
des erfindungsgemäßen Scheinwerfersatzes ist folgen
des vorgesehen:
- - Der Spiegel jedes Scheinwerfers umfaßt eine Mehr zahl von Zonen mit glatten reflektieren Oberflächen, die seitlich nebeneinander angeordnet und durch Über gangslinien mit Steigungsunterbrechung begrenzt sind, wobei mindestens eine dieser Zonen das Licht horizon tal zwischen zwei Extrema streuen kann, die sich in unmittelbarer Nähe der besagten Übergangslinien erge ben, wobei sich das Extremum der horizontalen Streu ung jeder Zone im Zuge einer Bewegung entlang der be treffenden Übergangslinie fortschreitend verändert.
- - Die horizontalen Erzeugenden können eine Streuung durch Divergenz herbeiführen.
- - Die horizontalen Erzeugenden der verschiedenen Zo nen und die Position ihrer Übergangslinien sind so beschaffen, daß sich von der Mitte zu den Seitenrän dern des Spiegels die Extrema der horizontalen Streu ung fortschreitend verringern.
- - Die horizontale Streuung mit asymmetrischen Grenz zonen wird durch eine Bodenzone des Spiegels jedes Scheinwerfers herbeigeführt.
- - Mindestens eine Randzone jedes Spiegels kann einen im wesentlichen in der Fahrbahnachse konzentrierten Lichtbündelteil erzeugen, wobei sich die durch die zwei Scheinwerfer erzeugten konzentrierten Lichtbün delteile im wesentlichen vor dem Fahrzeug überlagern.
- - Die Lichtquelle jedes Scheinwerfers ist durch eine axial in einer Lampenöffnung des Spiegels eingesetzte Lampe definiert, wobei die Achsen der besagten Lampen und der besagten Lampenöffnungen des linken und des rechten Scheinwerfers jeweils schräg nach außen im Verhältnis zur Längsachse des Fahrzeugs geneigt sind.
- - Die Bodenzone jedes Spiegels ist im allgemeinen symmetrisch bezogen auf die Schrägachse der zugehöri gen Lampe und Lampenöffnung angeordnet.
- - Mindestens eine Randzone jedes Spiegels weist eine im wesentlichen parabolische horizontale Erzeugende mit einer zur Längsachse des Fahrzeugs in etwa paral lelen Achse auf.
- - Jeder Spiegel ist durch Spritzgießen von Kunststoff entlang einer Entformungsachse ausgeführt, die der Achse der Lampe und der Lampenöffnung entspricht.
Die Erfindung kommt hauptsächlich, aber nicht aus
schließlich, bei Abblendscheinwerfern und bei Nebel
scheinwerfern sowie gegebenenfalls bei Fernlicht-
Breitstrahlern zur Anwendung.
Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachstehen
den detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Aus
führungsform der Erfindung, die als Beispiel und un
ter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
angeführt wird. Darin zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung eines
Kraftfahrzeugscheinwerferpaars nach dem bisherigen
Stand der Technik;
Fig. 2 eine mögliche Variante dieses Scheinwerfer
paars in bezug auf die horizontale Lichtverteilung;
Fig. 3 eine schematische Veranschaulichung des
Verlaufs der durch die beiden Scheinwerfer von Fig.
2 erzeugten Lichtbündel auf einem Projektionsschirm;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht zur Veran
schaulichung der Konstruktion eines Scheinwerferspie
gels gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine axiale Horizontalschnittansicht zur
Veranschaulichung eines Teils des hergestellten Spie
gels;
Fig. 6 eine Rückansicht eines Beispiels zu einem
erfindungsgemäß konstruierten Spiegels;
Fig. 7 eine Projektionsansicht in der horizontalen
Ebene zur Veranschaulichung des optischen Verhaltens
einer Mittelzone eines erfindungsgemäß konstruierten
Spiegels;
Fig. 8 eine schematische axiale Horizontalschnitt
ansicht eines linken Scheinwerfers nach einer ersten
konkreten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine schematische axiale Horizontalschnitt
ansicht eines linken Scheinwerfers nach einer zweiten
konkreten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 eine Veranschaulichung des optischen Ver
haltens eines erfindungsgemäßen linken Scheinwerfers
anhand einer Menge von Isocandela-Kurven;
Fig. 11 eine Veranschaulichung des optischen Ver
haltens eines erfindungsgemäßen rechten Scheinwerfers
anhand einer Menge von Isocandela-Kurven;
Fig. 12 eine Veranschaulichung des optischen Ver
haltens des erfindungsgemäßen Satzes aus einem linken
und rechten Scheinwerfer anhand einer Menge von Iso
candela-Kurven.
Zunächst wird auf Fig. 4 Bezug genommen, in der ein
orthonormales Bezugssystem veranschaulicht ist, wobei
0X horizontal und senkrecht zur optischen Achse ver
läuft, 0Y die optische Achse und 0Z vertikal angeord
net ist.
Zur Ausführung einer bevorzugten Form eines erfin
dungsgemäßen Spiegels werden eine Mehrzahl von re
flektierenden Zonen einzeln definiert, die seitlich
nebeneinander angeordnet sind, das heißt, die durch
Grenzlinien begrenzt werden, die sich zwischen der
Ober- und Unterkante des Spiegels erstrecken.
Die reflektierende Oberfläche Sn einer Zone Zn dieses
Spiegels wird erzeugt, indem zunächst in Höhe dieser
Zone eine horizontale Erzeugende GHn definiert wird,
die so konzipiert ist, daß sie eine vorbestimmte
seitliche Streuung des Lichts herbeiführt, die zwi
schen zwei Grenzen enthalten ist. Diese horizontale
Erzeugende kann insbesondere ein Hyperbelabschnitt,
ein Ellipsenabschnitt oder auch eine Strecke usw.
sein.
Die reflektierende Oberfläche wird ausgehend von die
ser Erzeugenden so konstruiert, daß sie in ihren ver
tikalen Abschnitten eine Defokussierung aufweist. Un
ter Defokussierung ist hier die Positionsänderung des
Ortes zu verstehen, von dem aus ein abgegebener
Strahl in einer horizontalen Ebene parallel zur Achse
0Y des Spiegels reflektiert wird. So weist in Fig. 4
die obere Hälfte der Oberfläche Sn einen "oberen
Brennpunkt" Fhn auf, der vom Brennpunkt F der zu Ver
gleichszwecken mit gestrichelten Linien dargestellten
rein parabolischen Abschnitte Pn, Pn' verschieden
ist, während ihre unter Hälfte einen "unteren Brenn
punkt" Fbn aufweist, der ebenfalls von F verschieden
ist. Unter "oberer Defokussierung" ist der entlang
der Achse 0Y gemessene Abstand zwischen dem Brenn
punkt F und dem "oberen Brennpunkt" Fh zu verstehen,
während die "untere Defokussierung" dem Abstand zwi
schen F und Fb entspricht.
Die alle auf den Namen der Anmelderin eingereichten
Patentanmeldungen FR-A-2 536 503, FR-A-2 602 305,
FR-A-2 609 148, FR-A-2 639 888, FR-A-2 664 677 beschrei
ben insbesondere Oberflächen, die die vorgenannte De
fokussierung aufweisen, wobei der Fachmann daraus die
erforderlichen Lehren ableiten kann.
Die reflektierende Oberfläche Sn, die sich in der Zo
ne Zn ergibt, ist somit eine Oberfläche, die Bilder
der Lichtquelle (insbesondere eines allgemein zylin
drischen Glühfadens) erzeugen kann, die sich alle un
terhalb einer Hell-Dunkel-Grenze befinden, wobei sie
gleichzeitig eine kontrollierte Streuung der Bilder
unterhalb dieser Hell-Dunkel-Grenze herbeiführt, wäh
rend die horizontale Erzeugende vorzugsweise so ge
wählt wird, daß diese Streuung außerdem homogen aus
fällt. Wenn die Defokussierung darüber hinaus so
beschaffen ist, daß sich die oberen und unteren
Brennpunkte Fhn und Fbn der oberen und unteren verti
kalen Abschnitte der Oberfläche am hinteren Ende bzw.
am vorderen Ende der Lichtquelle befinden, dann sind
die Bilder im wesentlichen unterhalb und dicht an der
Hell-Dunkel-Grenze ausgerichtet.
In einem Grenzfall kann die Defokussierung auf Null
gebracht werden, wobei die vertikalen Abschnitte in
diesem Fall Parabeln mit dem Brennpunkt F oder auch
mit einem im Verhältnis zu F versetzten Brennpunkt
sind. Dieser Ansatz ist vor allem für Fernlichtbündel
anwendbar.
Die Konstruktion eines erfindungsgemäßen Spiegels er
folgt in aufeinanderfolgenden Schritten, wozu nun auf
Fig. 5 Bezug genommen wird. Zunächst wird eine der
Zonen des Spiegels nach der vorstehend erläuterten
Vorgehensweise definiert. Dabei handelt es sich vor
zugsweise um die Zone, die den Boden des Spiegels
einnimmt, wobei die Parameter, und zwar hauptsächlich
die Form der horizontalen Erzeugenden und die oberen
und unteren Defokussierungen der vertikalen Abschnit
te der reflektierenden Oberfläche, in Abhängigkeit
von der Größe des Spiegels und von der angestrebten
Photometrie für den breiten Teil des Lichtbündels de
finiert werden.
Anschließend werden nach einem wesentlichen Aspekt
der Erfindung die angrenzenden Zonen, links und
rechts neben der Bodenzone, mit ihren eigenen Parame
tern (auch hier hauptsächlich die Form der horizonta
len Erzeugenden sowie die oberen und unteren Defokus
sierungen ihres vertikalen Abschnitts) einerseits in
Abhängigkeit von der angestrebten Positionierung des
durch diese Zonen abgestrahlten Lichts sowie anderer
seits und vor allem so definiert, daß die reflektie
rende Oberfläche dieser angrenzenden Zonen die re
flektierende Oberfläche der Bodenzone entlang einer
Übergangslinie schneidet, die zwei wesentliche Merk
male aufweist:
- - Einerseits muß sie sich von oben nach unten zwi schen der Ober- und Unterkante des Spiegels er strecken.
- - Andererseits darf die durch jede der reflektieren den Oberflächen in Höhe dieser Übergangslinie herbei geführte seitliche Ablenkung nicht konstant sein, sondern sie muß sich vielmehr gleichmäßig entlang dieser Linie verändern.
Fig. 5 veranschaulicht genau den Fall, in dem an
fänglich eine reflektierende Oberfläche S1 definiert
wurde, die dazu bestimmt ist, eine Bodenzone Z1 des
Spiegels 20 zu definieren, und deren reflektierende
Oberfläche auf einer horizontalen Erzeugenden GH1 mit
entsprechenden oberen und unteren Defokussierungen
Fh1 und Fb1 beruht.
Anschließend wird die reflektierende Oberfläche S2
einer Zone Z2 definiert, wobei diese Oberfläche auf
einer horizontalen Erzeugenden GH2 beruht und obere
und untere Defokussierungen Fh2 und Fb2 besitzt.
Wie verständlich sein dürfte, kann insbesondere durch
eine Veränderung der Position der horizontalen Erzeu
genden GH2 entlang der Achse 0Y bewirkt werden, daß
sich in der Ebene X0Y die zwei reflektierenden Ober
flächen in einem Punkt schneiden, der einen ganz be
stimmten Wert X12 besitzt, um die gemeinsame Grenze
der zwei Zonen Z1 und Z2 in ebendieser Ebene zu defi
nieren. Insoweit die anderen Parameter der Zone Z2
innerhalb sinnvoller Grenzen bleiben, schneiden sich
die beiden Zonen entlang einer Übergangslinie LT12,
die durch den Wert X12 in Höhe der Schnittebene X0Y
verläuft und sich an die Ober- und Unterkante des
Spiegels anschließt.
Nach einem anderen wichtigen Aspekt der Erfindung
wird der exakte Verlauf der Übergangslinie LT zwi
schen den Zonen Z1 und Z2 auf der Höhe des Spiegels
konstruiert, indem die Werte der oberen und unteren
Defokussierungen in jeder dieser Zonen entsprechend
verändert werden.
Dazu können mehrere, hauptsächlich zwei, Ansätze zu
grundegelegt werden:
- - Der erste Ansatz besteht darin, den oberen und un teren Brennpunkt Fh bzw. Fb des oberen und unteren Teils der reflektierenden Oberfläche so zu verändern, daß sie zwei identische erste Positionen für die Ge samtheit einer der Zonen und zwei identische, aber von den ersten Positionen verschiedene zweite Posi tionen für die Gesamtheit der anderen Zone aufweisen. Dadurch wird mit zunehmender Entfernung von der Ebene X0Y nach oben und nach unten eine kontrollierte fort schreitende Biegung der Übergangslinie LT12 nach links oder nach rechts ermöglicht, wenn diese Über gangslinie in der Projektion auf die vertikale Ebene X0Z betrachtet wird.
- - Der zweite Ansatz besteht darin, daß die Position des oberen und unteren Brennpunktes nicht mehr Zone für Zone, sondern kontinuierlich innerhalb ein und derselben Zone verändert wird. Dadurch kann man die Tiefenversetzungen einer Zone im Verhältnis zu ihren beiden Nachbarzonen unabhängig voneinander verändern und demzufolge die entsprechenden Übergangslinien un abhängig voneinander biegen. Die Entwicklung der obe ren und/oder unteren Brennpunkte innerhalb ein und derselben Zone ist vorzugsweise so beschaffen, daß sich die Defokussierung in Abhängigkeit vom X-Wert linear verändert.
Darüber hinaus ist festzustellen, daß jeder Übergang
zwischen Zonen, der durch den Schnitt von zwei einan
der im allgemeinen nicht berührenden Oberflächen aus
geführt ist, keine Diskontinuität nullter Ordnung
zwischen den reflektierenden Oberflächen der beiden
Zonen erzeugt, sondern es besteht in seiner Höhe eine
Biegung, die es dem Betrachter bei ausgeschaltetem
Scheinwerfer ermöglicht, die verschiedenen Zonen
deutlich zu unterscheiden, was sich in ästhetischer
Hinsicht als interessant erweist.
Im übrigen ist festzustellen, daß dank der an den De
fokussierungen vorgenommenen Veränderungen die Über
gangslinie LT12 zwischen den Zonen Z1 und Z2 in der
Regel einem mehr oder weniger krummen und gewundenen
Verlauf folgt, der die Eigenschaft aufweist, daß er
nicht mit einer Linie gleicher Seitenablenkung der
Zone Z1 oder mit einer Linie gleicher Seitenablenkung
der Zone Z2 zusammenfällt. Daraus folgt, daß sich die
Breite jeder Zone in Abhängigkeit vom Z-Wert fort
schreitend verändert und daß sich die in Höhe der
Übergangslinie LT12 herbeigeführte maximale seitliche
Streuung fortschreitend verändert, wenn man sich ent
lang dieser Linie bewegt. Dadurch wird das Phänomen
einer abrupten Unterbrechung des durch jede der Zonen
des Spiegels erzeugten Lichtbündelteils vermieden,
das einen klassischen Nachteil der Spiegel mit proji
zierten zylindrischen Rillen darstellt. Dadurch wird
ein Lichtbündel mit unscharfen seitlichen Grenzen er
zeugt.
Des weiteren ist zu beachten, daß durch eine entspre
chende Veränderung der Position der Übergangslinien,
die eine gegebene Zone begrenzen, die Streuung des
Lichts entweder nach links oder nach rechts auf ein
fache Weise stärker betont werden kann, wobei die
Streuung zu einer gegebenen Seite hin umso schwächer
ausfällt, je mehr die betreffende Übergangslinie eine
Verringerung der Breite der Zone entlang der Achse 0X
bewirkt, während sie umgekehrt stärker ausfällt, wenn
die Übergangslinie so beschaffen ist, daß sich die
Breite der Zone vergrößert.
Darüber hinaus führt die Veränderung der oberen und
unteren Defokussierungen naheliegenderweise zu einem
Versatz der Position der Bilder des Glühfadens auf
dem Projektionsschirm entweder nach oben oder nach
unten. In dem Fall, in dem das zu bildende Lichtbün
del eine gegebene Hell-Dunkel-Grenze einhalten muß,
werden die Veränderungen der Defokussierungen natür
lich so gewählt, daß diese Hell-Dunkel-Grenze weiter
hin eingehalten und mit einer gewissen Schärfe defi
niert wird. In den anderen Fällen kann diese
kontrollierte Defokussierung genutzt werden, um die
Lichtverteilung in Richtung der Dicke des Lichtbün
dels einzustellen.
Die Konstruktion des Spiegels wird fortgesetzt, indem
nach dem gleichen Verfahren wie zuvor eine an die Zo
ne Z2 angrenzende Zone Z3 definiert wird, die so pa
rametriert ist, daß sich eine gebogene Übergangslinie LT23
ergibt, die sich bei dem gewünschten X-Wert in
der Ebene X0Y erstreckt.
Diese Schritte können für so viele Zonen wie notwen
dig im linken und rechten Teil des Spiegels wieder
holt werden.
Die Erfindung ermöglicht dadurch die Ausführung eines
Spiegels, bei dem verschiedene seitlich nebeneinander
angeordnete Zonen so parametriert werden können, daß
mit großer Flexibilität unterschiedliche Lichtbündel
teile geschaffen werden, um die Formgebung des end
gültigen Lichtbündels zu vereinfachen und zugleich
eine reflektierende Oberfläche ohne Diskontinuitäten
nullter Ordnung zu erhalten, die, wie hinreichend be
kannt ist, optische Fehler verursachen, wobei außer
dem eine Oberfläche entsteht, deren Aussehen bei aus
geschaltetem Scheinwerfer dem in ästhetischer
Hinsicht interessanten Aussehen eines Spiegels mit
windschiefen und breiten Rillen entspricht.
Da die gesamte Formgebung des Lichtbündels am Spiegel
erfolgt, kann die (nicht dargestellte) Abdeckscheibe
des Scheinwerfers vollständig glatt sein oder nur op
tisch umwirksame oder praktisch unwirksame Designele
mente umfassen.
Um eine bessere Anpassung an die Geometrie der
Scheinwerferumgebung herbeizuführen (Seitenteile zur
Abdeckung eines zu breiten Lichtbündels, Abdeckschei
benfuß, der optische Fehler verursachen könnte,
usw.), ist im übrigen vorteilhafterweise vorgesehen,
daß die horizontalen Erzeugenden der mittleren Zonen
des Spiegels so beschaffen sind, daß diese Zonen eine
erhebliche Streuung des Lichts bewirken, um dem
Lichtbündel seine Breite anhand von großen Bildern
der Lichtquelle zu geben, während die seitlichen Zo
nen des Spiegels hingegen horizontale Erzeugende mit
geringer Streuung des Lichts besitzen, um den zentra
len Lichtbündelungsfleck des Lichtbündels anhand von
kleineren Bildern des Glühfadens herbeizuführen, wo
bei die Zwischenzonen ihrerseits eine mittlere seit
liche Streuung bewirken. Mit anderen Worten: Die ho
rizontalen Erzeugenden der verschiedenen Zonen sind
vorzugsweise umso weiter von Parabeln entfernt, je
näher die Zone am Mittelpunkt des Spiegels liegt.
Fig. 6 veranschaulicht einen Spiegel eines europäi
schen Abblendscheinwerfers, der gemäß der vorliegen
den Erfindung ausgeführt ist.
Er umfaßt sechs Zonen, die entsprechend der vorste
henden Beschreibung konzipiert sind, und zwar von
links nach rechts:
- - eine linke Randzone Za, deren Oberfläche so be schaffen ist, daß sie die Bilder der Lichtquelle un terhalb und dicht an einer um 15° oberhalb der Hori zontalen geneigten Hell-Dunkel-Grenze ausrichten kann,
- - eine erste Zwischenzone Zb,
- - eine Bodenzone Zf,
- - eine zweite Zwischenzone Z2c,
- - zwei Randzonen Zd, Zg.
Die Zonen Zb und Zf besitzen ihrerseits Oberflächen,
die die Bilder des Glühfadens unterhalb und in die
Nähe einer nicht geneigten Hell-Dunkel-Grenze bringen
können.
Dabei ist festzustellen, daß sich das eingesetzte
Verfahren zur Konstruktion der linken Randzone Za von
dem zur Konstruktion der anderen Zonen eingesetzten
Verfahren durch eine einfache Drehung des zugrundege
legten orthonormalen Bezugssystems um 15° unterschei
det.
In dieser Ausführung fällt die durch die verschiede
nen Zonen herbeigeführte seitliche Streuung umso ge
ringer aus, je weiter die Zone seitlich von der opti
schen Achse entfernt ist.
Nach einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfin
dung wird mit mindestens einer der Zonen des Spie
gels, vorzugsweise mit der Bodenzone Zf, eine Licht
streuung ausgeführt, die bezogen auf die Achse 0Y des
Scheinwerfers nicht symmetrisch ist.
So veranschaulicht Fig. 7 den auf einen linken
Scheinwerfer abgestimmten Fall, in dem die durch die
Zone Zf herbeigeführte seitliche Streuung so beschaf
fen ist, daß eine maximale seitliche Streuung nach
links (Winkel αg) deutlich größer als die maximale
seitliche Streuung nach rechts (Winkel αd) ausfällt.
Und aufgrund der spezifischen Konstruktion des Spie
gels dürfte außerdem verständlich sein, daß diese Zo
ne Zf einen breiten Lichtbündelteil mit unscharfen
seitlichen Grenzen erzeugt.
Fig. 8 veranschaulicht eine erste konkrete Ausfüh
rungsform eines linken Scheinwerfers eines erfin
dungsgemäßen Scheinwerferpaars.
Er umfaßt eine Lampe 11 mit einem Glühfaden 10, einen
Spiegel 20 und eine stark abgeschrägte Abdeckscheibe
30, die sich an die Wölbung der Frontpartie des Fahr
zeugs anpaßt.
Der gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgeführte
Spiegel 20 umfaßt eine Bodenzone Z1, die eine erheb
liche seitliche Streuung des Lichts zwischen ver
schiedenen Winkelgrenzen αg und αd herbeiführen kann,
zwei Zwischenzonen Z2g und Z2d, die eine mittlere
seitliche Streuung bewirken, die bezogen auf 0Y sym
metrisch sein kann oder nicht, sowie schließlich zwei
Randzonen Z3a und Z3b, die ein in der Achse relativ
gebündeltes Licht erzeugen und von denen mindestens
eine, vorzugsweise die ausgedehnteste Zone Z3d, wie
weiter oben beschrieben, in der Lage ist, einen
Lichtbündelteil zu erzeugen, der sich unterhalb der
geneigten Hell-Dunkel-Teilgrenze des genormten euro
päischen Lichtbündels befindet.
Dank dieser Konstruktion des Spiegels wird eine bes
sere Komplementarität zwischen dem Spiegel und der
Abdeckscheibe gewährleistet, deren Lichtaustrittsfen
ster zur Seite hin offen ist.
Der (nicht dargestellte) rechte Scheinwerfer ist nach
dem gleichen Prinzip konstruiert und unterscheidet
sich vom linken Scheinwerfer im wesentlichen dadurch,
daß die Bodenzone Z1 seines Spiegels, sowie gegebe
nenfalls die Zwischenzonen Z2g, Z2d, eine seitliche
Streuung des Lichts bewirkt, die ebenfalls asymme
trisch bezogen auf die Achse 0Y ausfällt, wobei je
doch die Streuung zur rechten Seite verstärkt ist.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem linken Schein
werfer und dem rechten Scheinwerfer kann darin beste
hen, daß der durch die geneigte Hell-Dunkel-Teil
grenze begrenzte Lichtbündelteil durch die Zone Z3d
im Falle des linken Scheinwerfers und durch die Zone
Z3g, die ausgedehnter als die Zone Z3d ist, im Falle
des rechten Scheinwerfers erzeugt wird.
Fig. 9 veranschaulicht eine andere konkrete Ausfüh
rungsform eines linken Scheinwerfers gemäß der vor
liegenden Erfindung.
In diesem Fall besitzt der Spiegel eine Hauptachse
0'Y' und eine Sekundärachse 0Y.
Die Hauptachse 0'Y' verläuft leicht schräg zur Seite,
wie veranschaulicht, wobei die Lampe 11 entlang die
ser Hauptachse im Spiegel eingesetzt ist.
Wenn daher eine Bodenzone Z1 ausgeführt wird, die
symmetrisch bezogen auf die schräge Achse 0'Y' ver
läuft (dazu genügt es einfach, diese gemeinsame Achse
als Referenzachse bei der Konstruktion der Oberfläche
zu verwenden), dann fällt die seitliche Streuung, die
durch diese Zone erzeugt wird, asymmetrisch bezogen
auf die Achse 0Y aus, was genau dem angestrebten Ziel
entspricht.
Dabei gilt im einzelnen: Wenn δ die Neigung der Achse
0'Y' bezogen auf die Achse 0Y und β der Halbwinkel
der herbeigeführten horizontalen Streuung bezogen auf
die Achse 0'Y' der Zone Z1 ist, dann ergibt sich für
die seitliche Streuung bezogen auf die Fahrbahnachse:
nach links: = β + δ,
nach rechts: αd = β - δ.
nach links: = β + δ,
nach rechts: αd = β - δ.
Die Zonen Z3g und Z3d werden ihrerseits unter Zugrun
delegung eines Bezugssystems, das die Achse 0Y als
Referenzachse verwendet, mit horizontalen Erzeugenden
konstruiert, die im wesentlichen parabolisch mit der
Achse 0Y ausgeführt sind, damit sie in der Achse ge
bündeltes Licht erzeugen können.
Was die Zwischenzonen Z3g und Z3d betrifft, so können
sie in diesem Fall entweder ausgehend von der Achse
0'Y' oder von der Achse 0Y oder auch ausgehend von
einer Achse mit Zwischenneigung konstruiert werden.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Nei
gung oder Schrägstellung der Achse 0'Y', nach der die
Lampe ausgerichtet ist und die die Entformungsrich
tung des Spiegels bestimmt, wenn dieser als Formteil
aus Kunststoff (typischerweise aus Thermoplast) herge
stellt wird, besonders vorteilhaft im Falle von stark
geneigten Abdeckscheiben ist, auf den sich die vor
liegende Erfindung bezieht.
Im einzelnen und insbesondere, wenn für die Konstruk
tion des Spiegels kurze Brennweiten benutzt werden,
um ein Maximum des Lichtstroms aufzufangen, weist der
Teil des Spiegels, der auf der Innenseite des Fahr
zeugs angeordnete Teil des Spiegels, der tiefer aus
geführt ist, normalerweise an seinem Ende in der Nähe
der Abdeckscheibe eine relativ geringe Neigung bezo
gen auf die Achse einer herkömmlich angeordneten Lam
pe auf. Diese geringe Neigung kann Probleme im Zusam
menhang mit der Entformung des Spiegels bei seiner
Herstellung mit sich bringen, da die Verschiebungs
richtung der Form in dem vorgenannten Bereich im Ver
hältnis zu der durch die Form erzeugten Oberfläche
nur schwach geneigt ist.
Bei einer Ausrichtung der Achse der Lampe gemäß der
in Fig. 9 veranschaulichten Darstellung wird die
vorerwähnte Schwierigkeit deutlich verringert, da die
Neigung des problematischen Teils des Spiegels im
Verhältnis zur Entformungsrichtung dadurch vergrößert
wird.
Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen jeweils durch
eine Menge von Isocandela-Kurven den Verlauf der
Lichtbündel, die durch einen linken Scheinwerfer bzw.
durch einen rechten Scheinwerfer gemäß der Erfindung
erzeugt werden.
Dabei ist festzustellen, daß jedes Lichtbündel dank
der äußeren Zonen des Spiegels einen Lichtbündelungs
fleck in etwa in der Fahrbahnachse und eine gute Aus
bildung der mit hHc bezeichneten genormten
"V"-förmigen Hell-Dunkel-Grenze in diesem Bereich auf
weist.
Außerdem ist festzustellen, daß der breite Teil des
Lichtbündels in jedem Fall eine unterschiedliche
seitliche Streuung aufweist, wobei der linke Schein
werfer stärker nach links leuchtet, während der rech
te Scheinwerfer stärker nach rechts leuchtet.
Vor allem ist jedoch festzustellen, daß die seitli
chen Grenzen dieses breiten Lichtbündelteils einen
erheblichen Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden
Isocandela-Kurven aufweisen, was einer in Abhängig
keit vom horizontalen Streuungswinkel allmählich
fortschreitenden Verringerung der Beleuchtungsstärke
entspricht. Aus diesem Grund wird von einer "unschar
fen Grenze" gesprochen. (In diesem Zusammenhang ist
festzustellen, daß es sich bei den vorstehend in der
Beschreibung der Scheinwerfer der Fig. 8 und 9 er
wähnten Streuungswinkeln natürlich nicht um Winkel
handelt, jenseits derer das Licht abrupt abbricht,
sondern die Winkel werden durch unscharfe Grenzen er
reicht, die für eine gegebene Beleuchtungsstärke ge
messen werden).
Diese beiden Lichtbündel können sich daher vor dem
Fahrzeug einerseits mit einer guten Überlagerung der
Hell-Dunkel-Grenzen und der Lichtbündelungsflecken
der beiden Lichtbündel und andererseits mit einer
völlig akzeptablen Homogenität des breiten Lichtbün
delteils vermischen, wie dies in Fig. 12 zu erkennen
ist, die das durch die zwei Scheinwerfer insgesamt
erzeugte Lichtbündel veranschaulicht.
Ein weiterer Vorteil des insgesamt erzeugten Licht
bündels besteht darin, daß seine seitlichen Grenzen
ebenfalls unscharf sind, wodurch Störungen im Rand
sichtbereich des menschlichen Auges vermieden werden.
Im übrigen ist festzustellen, daß sich der entlang
der Hell-Dunkel-Teilgrenze Hc angeordnete Lichtbün
delteil nicht übermäßig weit entlang dieser Hell-
Dunkel-Teilgrenze fortsetzt, wodurch eine korrekte
Ausleuchtung des Randstreifens der Fahrbahn ermög
licht wird, ohne die Fahrer der überholten Fahrzeuge
durch die Außenrückspiegel dieser Fahrzeuge zu blen
den, was ein herkömmliches Problem bei Lichtbündeln
mit "V"-förmiger Hell-Dunkel-Grenze darstellt.
Es dürfte verständlich sein, daß die Erfindung eine
sinnvolle Anwendung in allen Fällen findet, in denen
das abgestrahlte Lichtbündel in der Breite relativ
stark gestreut sein soll (hauptsächlich Abblendlicht,
Nebellicht und gegebenenfalls Fernlicht).
Claims (12)
1. Satz aus einem linken und rechten Kraftfahrzeug
scheinwerfer, wobei jeder Scheinwerfer einen mit ei
ner Lichtquelle (10) verbundenen Spiegel (20) und
eine Abdeckscheibe (30) umfaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß der linke und der rechte
Scheinwerfer (Pg, Pd) ein linkes bzw. ein rechtes
Lichtbündel erzeugen können, die horizontal gestreut
sind, wobei jedes Lichtbündel links und rechts eine
unscharfe Grenzzone aufweist, wobei die besagten
Grenzzonen asymmetrisch bezogen auf die Fahrbahnachse
ausgebildet sind, daß die linke Grenzzone des linken
Lichtbündels im Verhältnis zur linken Grenzzone des
rechten Lichtbündels winklig nach links versetzt ist
und daß die rechte Grenzzone des rechten Lichtbündels
im Verhältnis zur rechten Grenzzone des linken Licht
bündels winklig nach rechts versetzt ist.
2. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spiegel jedes Scheinwerfers eine Mehr
zahl von Zonen (Zn) mit glatten reflektieren Oberflä
chen umfaßt, die seitlich nebeneinander angeordnet
und durch Übergangslinien (LT) mit Steigungsunterbre
chung begrenzt sind, wobei mindestens eine dieser Zo
nen das Licht horizontal zwischen zwei Extrema streu
en kann, die sich in unmittelbarer Nähe der besagten
Übergangslinien ergeben, und daß sich das Extremum
der horizontalen Streuung jeder Zone (Zn) im Zuge ei
ner Bewegung entlang der betreffenden Übergangslinie
fortschreitend verändert.
3. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die horizontalen Erzeugenden (GH1, GH2)
eine Streuung durch Divergenz herbeiführen können.
4. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die horizontalen Erzeugenden (GH1, GH2)
der verschiedenen Zonen (Z1, Z2) und die Position ih
rer Übergangslinien (LT12) so beschaffen sind, daß
sich von der Mitte zu den Seitenrändern des Spiegels
(20) die Extrema der horizontalen Streuung fort
schreitend verringern.
5. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die horizontale Streuung
mit asymmetrischen Grenzzonen durch eine Bodenzone
(Z1) des Spiegels (20) jedes Scheinwerfers herbeige
führt wird.
6. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Randzone (Z3d; Z3g) jedes
Spiegels (20) einen im wesentlichen in der Fahr
bahnachse konzentrierten Lichtbündelteil erzeugen
kann und daß sich die durch die zwei Scheinwerfer er
zeugten konzentrierten Lichtbündelteile im wesentli
chen vor dem Fahrzeug überlagern.
7. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) je
des Scheinwerfers durch eine axial in einer Lampen
öffnung des Spiegels eingesetzte Lampe definiert ist
und daß die Achsen (0'Y') der besagten Lampen und der
besagten Lampenöffnungen des linken und des rechten
Scheinwerfers jeweils schräg nach außen im Verhältnis
zur Längsachse (0Y) des Fahrzeugs geneigt sind.
8. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bo
denzone (Z1) jedes Spiegels im allgemeinen symme
trisch bezogen auf die Schrägachse (0'Y') der zugehö
rigen Lampe (11) und Lampenöffnung angeordnet ist.
9. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine Randzo
ne (Z3d; Z3g) jedes Spiegels eine im wesentlichen pa
rabolische horizontale Erzeugende mit einer zur
Längsachse des Fahrzeugs in etwa parallelen Achse
(0Y) aufweist.
10. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Spiegel (20) durch
Spritzgießen von Kunststoff entlang einer Entfor
mungsachse ausgeführt ist, die der Achse der Lampe
und der Lampenöffnung entspricht.
11. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich um Abblend
scheinwerfer handelt.
12. Satz aus einem linken und rechten Scheinwerfer
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich um Nebelschein
werfer handelt.
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