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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, insbesondere einen Scheinwerfer eines Projektionstyps,
sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraviolettabsorptionsfilms
für einen
solchen Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 6. Genauer betrifft die
vorliegende Erfindung einen Scheinwerfer, welcher eine Kunstharzlinse
verwendet, wobei die Linse über
eine verlängerte
Betriebsdauer gegen Missfärbung
(Vergilbung) und andere Probleme, wie Rissbildung, hervorgerufen durch
Ultraviolettstrahlung von einer Lichtquelle, geschützt ist.
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Ein
solcher Fahrzeugscheinwerfer ist bereits aus der
US 5 180 218A bekannt, wobei
auf der Rückseite einer
Projektionslinse eine UV-Abschirmschicht aus ZNO gebildet ist, die
1,6 bis 5 μm
dick sein kann, und beispielsweise durch Tauchbeschichtung, Sprayen
etc. aufgebracht wird.
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Aus
der
US 5 394 050A ist
bereits eine UV-Abschirmschicht aus ZnO auf einem Lampenkolben bekannt,
wobei auf der Absorptionsschicht eine zusätzliche SIC-Schicht aufgebracht
ist.
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Die
US 5 214 345A zeigt
eine UV-Abschirmschicht auf einem Lampenkolben, wobei die UV-Abschirmschicht
einen Binder umfasst, sowie feine Zinkoxidpartikel.
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Um
einen Fahrzeugscheinwerfer derart zu gestalten, dass er sich an
die Gesamtfahrzeuggestaltung anpaßt, ist es häufig erforderlich,
dass die äußere Linse,
welche das Erscheinungsbild des Fahrzeugs in hohem Maße mitbestimmt,
eine komplizierte Gestaltung aufweist. Bei Verwendung einer aus
Glas bestehenden äußeren Linse
ist das Gewicht einer Lampeneinheit großer Abmessungen, welche eine
Kombination aus vielen Bauteilen ist, hoch. Um das oben erwähnte Problem
zu lösen,
wurde zunehmend eine aus einem Kunstharzmaterial bestehende äußere Linse
verwendet, da sich diese leichter zu einer erforderlichen Form ausbilden
läßt und ein
geringeres Gewicht als eine aus Glas bestehende äußere Linse aufweist.
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Jedoch
wird eine Kunstharzlinse durch Ultraviolettstrahlung leicht beschädigt. Dies
bedeutet, dass dann, wenn eine derartige Linse über eine lange Zeitspanne einer
Ultraviolettstrahlung ausgesetzt wird, leicht eine Missfärbung oder
Rissbildung auftritt.
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Insbesondere
emittiert ein Entladungskolben große Mengen von Ultraviolettstrahlung.
Folglich ist es bei einem Scheinwerfer, welcher einen derartigen
Kolben als Lichtquelle verwendet, wichtig, Maßnahmen zu ergreifen, welche
die Kunstharzlinse vor einer Bestrahlung mit einer derartigen Ultraviolettstrahlung
schützen.
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Bei
einem Typ eines herkömmlichen
Fahrzeugscheinwerfers, welcher einen Entladungslampenkolben als
Lichtquelle verwendet, beispielsweise bei einem Scheinwerfer eines
Projektionstyps, ist ein Ultraviolettabsorptionsfilm auf der Innenfläche der
Projektionslinse der Projektionseinheit ausgebildet. Der Ultraviolettabsorptionsfilm
absorbiert eine in den Lichtstrahlen, welche durch den Entladungslampenkolben
emittiert werden, enthaltene Ultraviolettstrahlung, so dass die
Kunstharzlinse vor einer Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung geschützt wird.
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3 zeigt eine herkömmliche
Projektionslinse, deren Innenfläche
mit einem Ultraviolettabsorptionsfilm beschichtet ist. Genauer ist,
wie in 3 dargestellt,
ein Ultraviolettabsorptionsfilm c auf der Innenfläche b einer
Projektionslinse a ausgebildet. Der Ultraviolettabsorptionsfilm
c ist ausgebildet durch Aufbringen eines Beschichtungsfilms (Anstrich),
welcher hergestellt ist durch Mischen von Zinkoxid e mit einer Harz
d als Grundmaterial, auf die Innenfläche b. In 3 ist die Dicke des Ultraviolettabsorptionsfilms
c im Verhältnis
zu den anderen Komponenten übertrieben
dargestellt.
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Die
herkömmliche
Projektionslinse a mit einem Ultraviolettabsorptionsfilm c, mit
welchem die Innenfläche
davon überzogen ist,
ist jedoch mit verschiedenen Problemen behaftet. Beispielsweise
verschlechtert sich der Ultraviolettabsorptionsfilm c nach Verwendung über eine
lange Zeitspanne infolge der niedrigen Wärmebeständigkeit des Basisharzes d,
welches den Beschichtungsfilm bildet, so dass er seine Ultraviolettabsorptionswirkung
verliert. Die Projektionslinse a weist eine eher niedrige Transparenz
auf, da der Ultraviolettabsorptionsfilm c Harz enthält, wodurch
sich die Lichtverteilungs-Steuereigenschaften
der Linse verschlechtern. Ferner neigen, da die Viskosität des Basisharzes
d hoch gemacht werden muss, um zu bewirken, dass der Anstrich angemessen
an der Linse anhaftet, Flecke dazu, sich in dem Ultraviolettabsorptionsfilm
c infolge einer ungleichmäßigen Dicke
auszubilden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Probleme
zu überwinden,
so dass eine Verschlechterung der Kunstharzlinse, wie eine Vergilbung
oder eine Rissbildung, hervorgerufen durch eine Ultraviolettstrahlung
von der Lichtquelle, verhindert wird und die Schutzfunktion über eine
verlängerte
Betriebsdauer beibehalten wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
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Bei
einem erfindungsgemäß aufgebauten
Fahrzeugscheinwerfer wird eine Ultraviolettstrahlung von der Lichtquelle
durch den Ultraviolettabsorptionsfilm absorbiert. Der Ultraviolettabsorptionsfilm
besteht ausschließlich
aus Zinkoxid, welches eine Verschlechterung des Ultraviolettabsorptionsfilms
verhindert, während die
Ultraviolettabsorptionswirkung über
eine verlängerte
Betriebsdauer beibehalten wird.
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäß aufgebauten
Scheinwerfers in der Form eines Scheinwerfers eines Projektionstyps;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
der Projektionslinse des Scheinwerfers von 1; und
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
einer Projektionslinse, welche bei einem herkömmlichen Scheinwerfer verwendet
wird.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäß aufgebauten
Fahrzeugscheinwerfers werden unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung genau erläutert.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel wurde durch
Anwenden der vorliegenden Erfindung auf einen Fahrzeugscheinwerfer
eines Projektionstyps erhalten.
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1 ist
eine Querschnittsansicht, welche die Struktur eines Scheinwerfers 1 eines
Projektionstyps für
ein Kraftfahrzeug schematisch darstellt.
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Bei
dem Scheinwerfer 1 eines Projektionstyps ist eine Lampenkammer 4 definiert
durch ein Lampengehäuse 2 und
eine äußere Linse 3,
welche den Vorderabschnitt des Lampengehäuses 2 abdeckt. Eine
Lichtprojektionseinheit 5 ist innerhalb der Lampenkammer 4 angeordnet.
Die äußere Linse 3 ist
aus einem transparenten Kunstharzmaterial hergestellt.
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Die
Lichtprojektionseinheit 5, welche innerhalb des Lampengehäuses 2 schwenkbar
gehalten wird, umfasst einen Reflektor 6 mit einer elliptischen
Reflexionsfläche 7.
Ein Entladungslampenkolben 8, welcher als Lichtquelle dient,
wird auf dem Reflektor 6 gehalten.
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Eine
Projektionslinse 10, welche eine aus Glas bestehende, konvexe
Linse ist, ist vor dem Reflektor 6 und dem Entladungslampenkolben 8 über einen
Paßring 9 angebracht.
Eine Blende 11 ist zwischen der Projektionslinse 10 und
der Reflexionsfläche 7 angeordnet.
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Von
dem Entladungslampenkolben 8 ausgestrahlte Lichtstrahlen
werden durch die Reflexionsfläche 7 reflektiert
und um eine Kante 11a der Blende 11 verdichtet,
so daß sie
eine klare Schnittlinie bilden, bevor sie die Projektionslinse 10 erreichen.
Die Lichtstrahlen werden ferner durch die äußere Linse 3 nach
vorne projiziert.
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Wie
in 2 dargestellt, sind ein Ultraviolettabsorptionsfilm 12 und
ein Schutzfilm 13 auf der Innenfläche 10a der Projektionslinse 10 ausgebildet.
(In 2 sind zur besseren Deutlichkeit die Dicken des
Ultraviolettabsorptionsfilms 12 und des Schutzfilms 13 größer als
in dem tatsächlichen
Fall dargestellt.) Der oben erwähnte
Ultraviolettabsorptionsfilm 12 ist als Dünnfilm ausgebildet,
welcher ausschließlich
aus Zinkoxid besteht.
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Der
ausschließlich
aus Zinkoxid bestehende Ultraviolettabsorptionsfilm 12 wurde
in der folgenden Weise hergestellt.
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Ein
durch Dispergieren von Zinkoxid in einem Lösungsmittel erhaltener Anstrich
wurde auf die Rückfläche 10a der
Projektionslinse 10 aufgebracht. Die Linse 10 wurde
in einem Ofen erwärmt,
um den Ultraviolettabsorptionsfilm 12 als Sinterfilm zu
erhalten, welcher ausschließlich
aus Zinkoxid besteht.
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Es
ist bevorzugt, den Anstrich durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren
aufzubringen. Obwohl ein Verfahren, wie ein Sprühbeschichtungsverfahren, leicht
durchgeführt
werden kann, ist es wahrscheinlich, daß ein derartiges Verfahren
zu einer Ungleichmäßigkeit
des Schichtfilms führt.
Hingegen bewirkt das Schleuderbeschichtungsverfahren, das die Filmdicke
infolge der Wirkung einer Zentrifugalkraft gleichmäßig ist,
und ferner ermöglicht
es, den resultierenden Film im wesentlichen dünn zu machen.
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Das
Sinterverfahren wurde in einem Ofen bei einer Temperatur von 500°C während 30
Minuten durchgeführt.
Dieses Verfahren verdampft das Lösungsmittel
vollständig,
um den Ultraviolettabsorptionsfilm 12 auszubilden, welcher
ausschließlich
aus Zinkoxid besteht.
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Der
oben erwähnte
Ultraviolettabsorptionsfilm 12 besteht ausschließlich aus
Zinkoxid und enthält
somit kein Harz, was zu einer hervorragenden Wärmebeständigkeit und einer hohen Transparenz
führt.
Dementsprechend kann die Ultraviolettabsorptionswirkung für lange
Zeit beibehalten werden, wodurch eine Mißfärbung (Vergilbung) und andere
Arten von Verschlechterung der Qualität der äußeren Harzlinse 3 über eine
verlängerte
Betriebsdauer verhindert werden.
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Es
ist bevorzugt, daß die
Dicke des oben erwähnten
Ultraviolettabsorptionsfilms 12 in einem Bereich von 0,5 μm bis 0,7 μm liegt.
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Dauertestes
wurden durchgeführt
für äußere Polykarbonat-Harzlinsen, wobei
durch diese Licht von Glaslinsen projiziert wird, auf deren Innenfläche ZnO-Filme
unterschiedlicher Dicke ausgebildet sind. Die Ergebnisse sind in
der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
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- O:
- Es wurden keine Änderungen
an der Linse beobachtet.
- Δ:
- Es wurde eine gemäßigte Gelbverfärbung an
dem Polykarbonatharz beobachtet.
- X:
- Es wurde eine starke
Gelbverfärbung
an dem Polykarbonatharz beobachtet.
- *:
- Es wurde während des
ZnO-Wärmebehandlungsvorgangs
eine Rißbildung
beobachtet, und der Test wurde nicht abgeschlossen.
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Tabelle
1 zeigt die Ergebnisse von Testes für einen Scheinwerfer mit der
in 1 dargestellten Struktur bezüglich Ultraviolettabsorptionsfilme
mit jeweiligen Dicken von 0,2 μm,
0,3 μm,
0,4 μm,
0,5 μm,
0,6 μm, 0,7 μm und 0,8 μm. Genauer
zeigt Tabelle 1 die Zustände
von Linsen, welche einem Test unterzogen wurden, bei welchem die
integrierte Menge von Ultraviolettstrahlung von einem 35-Watt-Entladungslampenkolben
mit einer Wellenlänge
in einem Bereich von 320 nm bis 370 nm, welche eine Verfärbung bzw.
Verschlechterung von Polykarbonatharz bewirken kann, 12,0 kJ/cm2 (es verstrichen 500 Stunden von Einschalten
der Lampe an), 24,0 kJ/cm2 (es verstrichen
1000 Stunden unter den gleichen Bedingungen), 36,0 kJ/cm2 (es verstrichen 1500 Stunden unter den
gleichen Bedingungen), 48,0 kJ/cm2 (es verstrichen
2000 Stunden unter den gleichen Bedingungen), bzw. 60,0 kJ/cm2 (es verstrichen 2500 Stunden unter den
gleichen Bedingungen) betrug.
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Wie
in Tabelle 1 dargestellt, wurde in dem Fall, bei welchem die Dicke
des Ultraviolettabsorptionsfilms 12 0,4 μm oder weniger betrug, eine
Gelbverfärbung
an der äußeren Linse 3 nach
Verwendung über
eine verlängerte
Zeitspanne beobachtet. In dem Fall, bei welchem die Filmdicke des
Ultraviolettabsorptionsfilms 12 0,8 μm oder mehr betrug, wurde eine
Rißbildung
in dem Film während
des Sintervorgangs beobachtet.
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Der
Schutzfilm 13, welcher dazu vorgesehen ist, die Eigenschaft
der chemischen Beständigkeit
des Ultraviolettabsorptionsfilms 12 gegen Säure bzw.
Alkali zu verbessern, ist vorzugsweise ein Silikatfilm. Beispielsweise
kann der Schutzfilm 13 durch Aufbringen eines Anstrichs,
welcher aus einem Lösungsmittel
mit einer Dispersion von Siliziumdioxid (SiO2)
besteht, über
den Ultraviolettabsorptionsfilm 12 unter Verwendung beispielsweise
eines Schleuderbeschichtungsverfahrens hergestellt werden. Anschließend wird
er in einem Ofen bei etwa 300°C
während
60 Minuten erwärmt,
so daß das
Lösungsmittel
verdampft.
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Es
ist vorzuziehen, daß die
Dicke des Schutzfilms 13 in einem Bereich von 0,2 μm bis 1,5 μm liegt.
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Tabelle
2 zeigt die Ergebnisse von Schichtfilm-Dauertests für Schutzfilme 13 mit
verschiedenen Filmdicken.
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- O:
- Es wurden keine Veränderungen
an der Linse beobachtet.
- X(1):
- Es wurde eine Rißbildung
beobachtet.
- X(2):
- Es wurde eine Abschälung beobachtet.
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Wie
in Tabelle 2 dargestellt, erhöht
sich, wenn die Dicke des Schutzfilms 13 zu groß ist, die
innere Spannung bis zu dem Punkt, bei welchem eine Rißbildung
in dem Schutzfilm am Ende des Wärmebeständigkeitstests
auftrat, während
eine Abschälung
des Schutzfilms bei dem Ende des Wetterbeständigkeitstests auftrat. Wenn
hingegen die Filmdicke zu klein ist, so kann die erforderliche Funktion
als Schutzfilm nicht mehr erfüllt
werden.
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Bei
dem oben erwähnten
Scheinwerfer 1 des Projektionstyps wird die in den von
dem Entladungslampenkolben 8 ausgestrahlten Lichtstrahlen
enthaltene Ultraviolettkomponente durch den Ultraviolettabsorptionsfilm 12 absorbiert.
Daher wird die äußere Harzlinse 3 weder
verfärbt
(vergilbt) noch anderweitig durch Ultraviolettstrahlung verschlechtert.
Ferner dient der Schutzfilm 13 dazu, die Lebensdauer des
Ultraviolettabsorptionsfilms 12 zu verbessern, welcher
dadurch davon abgehalten wird, mit dem Entladungsgas in Berührung zu
sein und zu reagieren. Folglich wird die Ultraviolettabsorptionsfunktion über eine
verlängerte
Betriebsdauer beibehalten.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß die
spezifische Gestaltung und Struktur der jeweiligen Elemente des oben
erwähnten
Ausführungsbeispiels
lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung sind, und daß Umfang und
Wesen der vorliegenden Erfindung dadurch nicht bestimmt bzw. eingeschränkt sind.
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Wie
aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist ein Fahrzeugscheinwerfer,
welcher eine äußere Kunstharzlinse
verwendet, durch welche von einer Lichtquelle über eine Glasprojektionslinse
emittierte Lichtstrahlen ausgestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß ein
Ultraviolettabsorptionsfilm, welcher ausschließlich aus Zinkoxid besteht,
auf der Innenfläche
der Projektionslinse ausgebildet ist.
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Folglich
wird bei dem Fahrzeugscheinwerfer der vorliegenden Erfindung eine
Ultraviolettstrahlung von der Lichtquelle durch den Ultraviolettabsorptionsfilm
absorbiert, wodurch eine Verfärbung
und Verschlechterung der Linse verhindert wird. Ferner ermöglicht das
Vorsehen des Schutzfilms über
dem Ultraviolettabsorptionsfilm letzterem, dessen Ultraviolettabsorpti onswirkung über eine
verlängerte
Betriebsdauer beizubehalten, so daß die Transparenz der Linse
ebenfalls beibehalten wird. Daher kann eine Lichtverteilungssteuerung
leichter durchgeführt
werden.
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Vorzugsweise
liegt die Filmdicke des Ultraviolettabsorptionsfilms in einem Bereich
von 0,5 μm
bis 0,7 μm,
so daß die
Ultraviolettstrahlung mit größter Wirksamkeit
absorbiert und ferner eine hervorragende Lebensdauer erhalten werden
kann.
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Ein
Schutzfilm, welcher aus einem anorganischen Material besteht, ist über dem
Ultraviolettabsorptionsfilm ausgebildet, um dessen Lebensdauer zu
verbessern. Der Schutzfilm dient dazu, zu verhindern, daß der Ultraviolettabsorptionsfilm
mit innerhalb der Lampeneinheit erzeugten Gasen in Berührung ist
und damit reagiert, wodurch die Ultraviolettabsorptionsfunktion über eine
verlängerte
Betriebsdauer beibehalten wird.
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Der
oben erwähnte
Ultraviolettabsorptionsfilm ist aus einem Sinterkörper aus
Zinkoxid ausgebildet. Dies ermöglicht
eine einfache Ausbildung des Ultraviolettabsorptionsfilms, welcher
ausschließlich
aus Zinkoxid besteht.
