DE19853402A1

DE19853402A1 - Scheinwerfer mit hyperbolischem Reflektor und Scheinwerfereinsatz mit einem solchen Scheinwerfer

Info

Publication number: DE19853402A1
Application number: DE19853402A
Authority: DE
Inventors: Pierre Albou
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: FR2772111B1; DE19853402B4; US6123440A; FR2772111A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungs vorrichtung für Kraftfahrzeuge, die eine Lichtquelle, einen Reflektor und eine Sammellinse umfaßt, die vor dem Reflektor angeordnet ist, um ein Beleuchtungs lichtbündel zu bilden.

Bei derartigen Beleuchtungsvorrichtungen handelt es sich im allgemeinen um Vorrichtungen, die die Ab blend- oder Nebellichtfunktion übernehmen. Solche Vorrichtungen enthalten bekannterweise einen Reflek tor in elliptischer Ausführung mit einer Lichtquelle, die in einem Bereich des inneren ersten Brennpunkts des besagten Reflektors angeordnet ist, und eine Sam mellinse, deren Brennpunkt in einem Bereich des äuße ren zweiten Brennpunkts des besagten Reflektors posi tioniert ist.

Um die Fernlichtfunktion auszuführen, wird in der Re gel eine Beleuchtungsvorrichtung mit parabolischem Reflektor verwendet, der von einer in seinem Brenn punkt angeordneten Lichtquelle aus ein Lichtbündel bildet, dessen Strahlen zum größten Teil in etwa par allel zur Achse der Vorrichtung verlaufen.

Zur Zeit umfassen die Scheinwerfereinsätze von Kraft fahrzeugen eine Beleuchtungsvorrichtung in ellipti scher Ausführung, um die Abblend- und Nebellichtfunk tion zu übernehmen, und eine Beleuchtungsvorrichtung in parabolischer Ausführung, um die Fernlichtfunktion zu realisieren, wobei diese Vorrichtungen nebeneinan der angeordnet sind.

Da die Beleuchtungsvorrichtung in parabolischer Aus führung, die die Fernlichtfunktion übernimmt, keine vordere Linse umfaßt und da die Beleuchtungsvorrich tung in elliptischer Ausführung, die die Abblend- oder Nebellichtfunktion übernimmt, eine solche Linse enthält, weist ein derartiger Scheinwerfereinsatz je doch ein uneinheitliches äußeres Aussehen auf.

In dem Bestreben, das Außendesign dieser Scheinwer fereinsätze mit einer ersten Beleuchtungsvorrichtung für die Abblend- oder Nebellichtfunktion und einer zweiten Beleuchtungsvorrichtung für die Fernlicht funktion zu vereinheitlichen, könnte in Betracht ge zogen werden, als Beleuchtungsvorrichtung für die Fernlichtfunktion eine Beleuchtungsvorrichtung in el liptischer Ausführung zu verwenden.

Die Beleuchtungsvorrichtung in elliptischer Ausfüh rung würde jedoch nicht die Bildung eines leistungs fähigen Fernlichtbündels ermöglichen.

Der Wert der Lichtstärke des durch eine derartige Be leuchtungsvorrichtung gebildeten Lichtbündels in der Achse der Vorrichtung (grundlegender Wert für eine Beleuchtungsvorrichtung zur Ausführung der Fernlicht funktion, insoweit er die "Spitze" des gebildeten Fernlichtbündels bestimmt) ist proportional zur sichtbaren Oberfläche des optischen Systems, die im Falle einer Beleuchtungsvorrichtung in elliptischer Ausführung relativ gering ausfällt.

Um diese sichtbare Oberfläche zu vergrößern, müßte dann der Durchmesser der Sammellinse vergrößert wer den. Um jedoch die Dicke (und damit das Gewicht) der Linse relativ begrenzt zu halten, muß die Brennweite der besagten Linse vergrößert werden.

In diesem Fall würde dann die Beleuchtungsvorrichtung in elliptischer Ausführung mit einer Sammellinse, die eine große Brennweite aufweist, sehr tief, wodurch ihr Einbau in der Fahrzeugkarosserie entsprechend er schwert würde.

Im Vergleich zum vorgenannten Stand der Technik schlägt die Erfindung eine neue Beleuchtungsvorrich tung für Kraftfahrzeuge vor, die gute Leistungen für die Fernlichtfunktion bietet, ein ähnliches äußeres Aussehen wie eine Beleuchtungsvorrichtung in herkömm licher elliptischer Ausführung aufweist und einen op timierten Bauraumbedarf besitzt, der dem Bauraumbe darf einer Beleuchtungsvorrichtung in parabolischer Ausführung nahekommt, wodurch ihr Einbau im Innern des Kraftfahrzeugs erleichtert wird.

Im einzelnen umfaßt die Beleuchtungsvorrichtung er findungsgemäß eine Lichtquelle, einen Reflektor und eine Sammellinse, die vor dem Reflektor positioniert ist, um ein Beleuchtungslichtbündel zu bilden, wobei der besagte Reflektor als hyperbolischer Reflektor mit einem inneren und einem äußeren Brennpunkt ausge führt ist, der hinter dem besagten Reflektor in einem Bereich des Brennpunkts der besagten Sammellinse po sitioniert ist, wobei die Lichtquelle in einem Be reich des inneren Brennpunkts des Reflektors angeord net ist, so daß dieser eine virtuelle Lichtquelle im Bereich des Brennpunkts der besagten Sammellinse bil det.

Der Reflektor in hyperbolischer Ausführung der erfin dungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung bildet vorteil hafterweise einen Lichtstromaufnehmer, und ihre Sam mellinse weist Abmessungen auf, die mindestens gleich denen der stirnseitigen Öffnung des besagten Reflek tors sind, um ein Beleuchtungslichtbündel mit einer bestimmten Lichtstärke entlang der Achse der besagten Vorrichtung zu bilden. Eine solche Beleuchtungsvor richtung kann insbesondere ein genormtes Fernlicht bündel bilden.

Nach anderen Merkmalen der erfindungsgemäßen Beleuch tungsvorrichtung kann die Sammellinse eine plankonve xe Linse sein. Der Reflektor kann insgesamt vertikale Rillen umfassen, die die horizontale Streuung des durch die Beleuchtungsvorrichtung gebildeten Beleuch tungslichtbündels herbeiführen. Diese Streuung kann auch über die Sammellinse erfolgen, die eine torische Linse sein kann.

Außerdem schlägt die Erfindung einen Scheinwerferein satz für Kraftfahrzeuge vor, der eine erste Beleuch tungsvorrichtung für die Abblend- oder Nebellicht funktion mit einem Reflektor in elliptischer Ausführung, der in einem Bereich seines inneren Brennpunkts eine Lichtquelle trägt, und einer Sammel linse, deren Brennpunkt sich in einem Bereich des äu ßeren Brennpunkts des besagten Reflektors befindet, und eine zweite Beleuchtungsvorrichtung umfaßt, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Fernlicht funktion ist, wobei die zwei Beleuchtungsvorrichtun gen nebeneinander angeordnet sind.

In diesem Scheinwerfereinsatz kann die Sammellinse der zweiten Beleuchtungsvorrichtung vorteilhafterwei se an der Sammellinse der ersten Beleuchtungsvorrich tung angrenzend angeordnet sein.

Das Verständnis des Gegenstands der Erfindung und ih rer möglichen Ausführung wird durch die nachstehende Beschreibung erleichtert, die unter Bezugnahme auf die als Beispiele ohne einschränkende Wirkung beige fügten Zeichnungen angeführt wird.

In den beigefügten Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Seitenteilschnittansicht der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Horizontalteilschnittan sicht einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; und

Fig. 3 eine schematische Horizontalansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwerfereinsatzes.

In Fig. 1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung 100 für Kraftfahrzeuge mit der Achse X dargestellt, die eine in etwa punktuelle Lichtquelle, die hier durch den Glühfaden einer Lampe 101 dargestellt ist, einen Re flektor 102 für die Aufnahme des durch die Lichtquel le 101 abgestrahlten Lichtstroms, und eine Sammellin se 103 umfaßt, die vor dem Reflektor 102 angeordnet ist, um ein Beleuchtungslichtbündel I zu bilden.

Nach der dargestellten Ausführungsart ist die Sammel linse 103 eine plankonvexe Linse mit einer konvexen Vorderseite, einer ebenen Rückseite und einer be stimmten Brennweite F.

Der Reflektor 102 ist in hyperbolischer Konstruktion ausgeführt, das heißt er besitzt einen inneren ersten Brennpunkt F₁, der dem Reflektor am nächsten liegt und vorne zwischen dem Reflektor 102 und der Sammel linse 103 angeordnet ist, und einen äußeren Brenn punkt F₂, der hinter ihm angeordnet ist. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall besteht der Reflektor 102 aus einem Hyperboloidabschnitt. Der Reflektor 102 und die Sammellinse 103 sind so angeordnet, daß sich der äußere zweite Brennpunkt F₂ des Reflektors 102 in ei nem Bereich der Objektbrennebene der Sammellinse 103 befindet, das heißt in der Brennweite F der besagten Linse. Da sich die Lichtquelle 101 in einem Bereich des inneren Brennpunkts F₁ des Reflektors 102 befin det, bildet dieser daher eine virtuelle Lichtquelle 101' als Abbild der realen Lichtquelle 101 im Bereich seines äußeren Brennpunkts F₂, der sich im Bereich des Brennpunkts der Sammellinse 102 befindet.

Die durch die reale Lichtquelle 101 in Richtung des Reflektors 102 abgestrahlten Lichtstrahlen i werden durch den Reflektor in Richtungen reflektiert, die so verlaufen, daß die besagten reflektierten Strahlen i_s von der virtuellen Lichtquelle 101' zu kommen schei nen, die im Bereich des äußeren Brennpunkts F₂ des Reflektors angeordnet ist (der sich in der Objekt brennebene der Linse befindet), wobei die aus der Sammellinse 103 austretenden Lichtstrahlen i₅ dann in etwa parallel zur Achse dieser Linse verlaufen.

Die Sammellinse 103 der Beleuchtungsvorrichtung 100 weist ein ähnliches Aussehen wie eine Sammellinse ei ner Beleuchtungsvorrichtung in elliptischer Ausfüh rung auf. Ihre Abmessungen sind mindestens gleich den Abmessungen der stirnseitigen Öffnung des Reflektors 102, um ein Beleuchtungslichtbündel mit einer be stimmten Lichtstärke in der Achse X der Beleuchtungs vorrichtung zu erzielen. Insbesondere bei einer konve xen Linse ist der Linsendurchmesser mindestens gleich dem Durchmesser der stirnseitigen Öffnung des Reflek tors. Außerdem wird die Brennweite F dieser Sammel linse 103 so gewählt, daß ihre Dicke und von daher auch die Gesamttiefe der Beleuchtungsvorrichtung be grenzt wird.

Der Durchmesser der plankonvexen Sammellinse 103 kann zwischen etwa 60 und 120 mm, hier bei 90 mm liegen, während ihre Dicke auf 5 bis 30 mm, hier etwa 10 mm, begrenzt sein kann, woraus sich eine Brennweite der Linse von etwa 206 mm bei einer Sammellinse in plan konvexer Ausführung ergibt, die aus einem Material mit dem Index 1,5 besteht. Die Tiefe der erfindungs gemäßen Beleuchtungsvorrichtung liegt etwa zwischen 70 und 100 mm, hier in einer Größenordnung von 70 mm (Abstand vom Scheitel des Reflektors bis zur Linse), während der Abstand zwischen dem inneren Brennpunkt und dem Scheitel des Reflektors etwa zwischen 7 und 15 mm, hier in einer Größenordnung von 8 mm liegt.

Hier ist festzustellen, daß im Vergleich zu einer Be leuchtungsvorrichtung mit einem Reflektor in ellipti scher Ausführung, bei der sich der Brennpunkt der Linse vor dem inneren Brennpunkt des Reflektors in einem Bereich seines äußeren Brennpunkts befindet, bei einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Reflektor in hyperbolischer Ausführung eine Tiefeneinsparung von über 136 mm erzielt wird (Abstand zwischen dem Scheitel des Reflektors in hy perbolischer Ausführung und dem äußeren Brennpunkt des besagten Reflektors, wo sich der Brennpunkt der Linse befindet).

Nach einer anderen, nicht dargestellten Ausführungs art der Beleuchtungsvorrichtung kann vorgesehen sein, daß die Sammellinse eine torische Linse ist, um eine gewisse horizontale Streuung des gebildeten Lichtbün dels herbeizuführen. Außerdem kann vorgesehen sein, daß der Reflektor entlang einer allgemein vertikalen Richtung gerillt ist, um die horizontale Streuung des besagten Beleuchtungslichtbündels herbeizuführen, das durch die Beleuchtungsvorrichtung gebildet wird.

Nach einer in Fig. 2 dargestellten Variante kann, um das durch die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrich tung abgestrahlte Lichtbündel in der Breite zu streu en, vorgesehen sein, daß der Reflektor so gestaltet ist, daß er einen (in Fig. 2 dargestellten) hyperbo lischen Horizontalschnitt 102' aufweist, der die op tische Achse X der besagten Beleuchtungsvorrichtung enthält. Dieser hyperbolische Horizontalschnitt 102' weist einen inneren Brennpunkt F₁ und einen äußeren Brennpunkt F₂ auf, der sich hinter dem Reflektor be findet. Der Reflektor weist Vertikalschnitte auf, die mindestens einen durch den hyperbolischen Horizontal schnitt reflektierten Lichtstrahl i_r enthalten und die Hyperbeln folgen, wobei jede dieser Hyperbeln ei nen inneren Brennpunkt, der dem inneren Brennpunkt F₁ des besagten hyperbolischen Horizontalschnitts ent spricht, und einen äußeren Brennpunkt F₂ umfaßt, der sich hinter dem äußeren Brennpunkt F₂' des besagten hyperbolischen Horizontalschnitts 102' befindet. Die Gesamtheit der äußeren Brennpunkte F₂' der verschie denen hyperbolischen Vertikalschnitte des besagten Reflektors befindet sich auf einem Kreisabschnitt, dessen Mittelpunkt C in einem Bereich des äußeren Brennpunkts F₂ des hyperbolischen Horizontalschnitts des Reflektors positioniert ist.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Beleuch tungsvorrichtung in zufriedenstellender Weise die Fernlichtfunktion übernehmen, indem sie ein Fern lichtbündel gemäß den geltenden Vorschriften bildet, wobei sie gleichzeitig das äußere Aussehen einer Be leuchtungsvorrichtung in elliptischer Ausführung auf weist, die im allgemeinen die Abblendlichtfunktion übernimmt.

Dazu wird erfindungsgemäß, wie in Fig. 3 darge stellt, ein Scheinwerfereinsatz 10 vorgeschlagen, der zwei nebeneinander angeordnete Beleuchtungsvorrich tungen 200, 100 umfaßt, wobei die erste Beleuchtungs vorrichtung 200 hier die Abblendlichtfunktion über nimmt und bekannterweise einen Reflektor 202 in elliptischer Ausführung aufweist, der in einem Be reich seines inneren ersten Brennpunkts die Licht quelle trägt, so daß die durch den besagten ellipti schen Reflektor 202 reflektierten Lichtstrahlen in einem Bereich seines äußeren zweiten Brennpunkts kon vergieren, in dem sich die Objektbrennebene der Sam mellinse 203 befindet, die vor dem Reflektor angeord net ist.

Die zweite Beleuchtungsvorrichtung, die die Fern lichtfunktion übernimmt, ist in der Art der in Fig. 1 dargestellten Beleuchtungsvorrichtung 100 ausge führt, mit einem Reflektor in hyperbolischer Ausfüh rung 102, der in der Nähe des Reflektors in ellipti scher Ausführung 10 angeordnet ist.

Die zwei Sammellinsen 203, 103, die für die erste und die zweite Beleuchtungsvorrichtung 200, 100 verwendet werden, weisen natürlich ein gleichartiges Aussehen auf und sind vorteilhafterweise aneinander angrenzend positioniert, um einen Scheinwerfereinsatz zu erhal ten, der außen ein harmonisches Design aufweist.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebe nen und dargestellten Ausführungsarten beschränkt, sondern der Fachmann kann daran alle dem Erfindungs gedanken entsprechenden Varianten ausführen.

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung (100) für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Lichtquelle (101), einen Reflektor (102) und eine Linse (103), die vor dem Reflektor (102) positioniert ist, um ein Beleuchtungslichtbün del zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Reflektor (102) als hyperboli scher Reflektor mit einem inneren Brennpunkt (F₁) und einem äußeren Brennpunkt (F₂) ausgeführt ist, der hinter dem besagten Reflektor in einem Bereich des Brennpunkts der besagten Sammellinse (103) positio niert ist, wobei die Lichtquelle (101) in einem Be reich des inneren Brennpunkts (F₁) des besagten Re flektors angeordnet ist, so daß dieser eine virtuelle Lichtquelle (101') im Bereich des Brennpunkts der be sagten Sammellinse (103) bildet.

2. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (103) Abmessungen aufweist, die minde stens gleich den Abmessungen der stirnseitigen Öff nung des besagten Reflektors (102) sind.

3. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der An sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (103) eine plankonvexe Linse ist.

4. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der An sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (103) eine to rische Linse ist.

5. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (102) insgesamt vertikale Rillen umfaßt, die die horizontale Streuung des von der Beleuchtungsvorrichtung kommenden Beleuchtungs lichtbündels herbeiführen.

6. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor so gestaltet ist, daß er einen hyperbolischen Horizontalschnitt (102'), der die optische Achse (X) der besagten Vorrichtung ent hält, mit einem inneren Brennpunkt (F₁) und einem äu ßeren Brennpunkt (F₂), der sich hinter dem Reflektor befindet, und jeden Vertikalschnitt aufweist, der mindestens einen durch den besagten hyperbolischen Horizontalschnitt (102') reflektierten Lichtstrahl (I_r) enthält und der einer Hyperbel folgt, deren in nerer Brennpunkt der innere Brennpunkt (F₁) des be sagten hyperbolischen Horizontalschnitts (102') ist und deren äußerer Brennpunkt (F₂') sich hinter dem äußeren Brennpunkt (F₂) des besagten hyperbolischen Horizontalschnitts befindet, wobei sich die Gesamt heit der äußeren Brennpunkte (F₂') der verschiedenen hyperbolischen Horizontalschnitte (102') des besagten Reflektors auf einem Kreisabschnitt befindet, dessen Mittelpunkt (c) in einem Bereich des äußeren Brenn punkts (F₂) des besagten Horizontalschnitts positio niert ist.

7. Scheinwerfereinsatz (10) für Kraftfahrzeuge, der eine erste Beleuchtungsvorrichtung (200) für die Ab blend- oder Nebellichtfunktion mit einem Reflektor in elliptischer Ausführung (20), der in einem Bereich seines inneren Brennpunkts eine Lichtquelle trägt, und einer Sammellinse (203), deren Brennpunkt sich in einem Bereich des äußeren Brennpunkts des besagten Reflektors befindet, und eine zweite Beleuchtungs vorrichtung (100) für die Fernlichtfunktion umfaßt, wobei die zwei Beleuchtungsvorrichtungen (200, 100) nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beleuch tungsvorrichtung eine Vorrichtung nach einem der An sprüche 1 bis 6 ist.

8. Scheinwerfereinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (103) der zweiten Beleuchtungsvorrichtung (100) an der Sammellinse (203) der ersten Beleuchtungsvorrich tung (200) angrenzend angeordnet ist.