DE202019106287U1 - Lens arrangement for a motor vehicle lighting device and a motor vehicle lighting device with such a lens arrangement - Google Patents
Lens arrangement for a motor vehicle lighting device and a motor vehicle lighting device with such a lens arrangement Download PDFInfo
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Abstract
Linsenanordnung (50) für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (10), umfassend
- eine zentrale Linse (52),
- mindestens einen beabstandet zu der zentralen Linse (52) angeordneten Linsenabschnitt (54),
- mindestens ein Halteelement (56), das die zentrale Linse (52) und den mindestens einen Linsenabschnitt (54) in einer vorgegebenen Position relativ zueinander hält, und
- mindestens ein Blendenelement (58), welches Lichtstrahlen von einer Lichtquelle (12) der Beleuchtungseinrichtung (10) von denjenigen Bereichen (42) der zentralen Linse (52) und des mindestens einen Linsenabschnitts (54) abschattet, die durch einen endlichen Fräserradius eines Fräsers zur Herstellung eines Werkzeugs zur Fertigung der zentralen Linse (52) und des mindestens einen Linsenabschnitts (54) der Linsenanordnung (50) entstanden sind.
Lens arrangement (50) for a motor vehicle lighting device (10), comprising
- a central lens (52),
- At least one lens section (54) arranged at a distance from the central lens (52),
- At least one holding element (56) which holds the central lens (52) and the at least one lens section (54) in a predetermined position relative to one another, and
- At least one screen element (58) which shades light rays from a light source (12) of the lighting device (10) from those areas (42) of the central lens (52) and of the at least one lens section (54) which are caused by a finite milling radius of a milling cutter for producing a tool for producing the central lens (52) and the at least one lens section (54) of the lens arrangement (50).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linsenanordnung für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung sowie eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle zum Aussenden von Licht und einer solchen Linsenanordnung.The present invention relates to a lens arrangement for a motor vehicle lighting device and a motor vehicle lighting device with a light source for emitting light and such a lens arrangement.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Linsenanordnungen in Kraftfahrzeugscheinwerfern oder Kraftfahrzeugleuchten zur Erzeugung von Lichtverteilungen einzusetzen, die einer gewünschten Lichtfunktion entsprechen. Die Lichtfunktion kann bei Scheinwerfern bspw. eine abgeblendete Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Nebellicht, etc.) mit einer horizontalen Helldunkelgrenze, eine Fernlichtverteilung oder eine beliebig andere Lichtverteilung sein (z.B. eine adaptive Lichtverteilung, wie Stadtlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht, Schlechtwetterlicht, Teilfernlicht, Spot- oder Markierungslicht, ein statisches oder dynamisches Kurvenlicht). Bei Leuchten kann die Lichtverteilung nach vorne ein Tagfahrlicht, ein Positionslicht, ein Standlicht, ein Blinklicht o.ä., nach hinten ein Schlusslicht, ein Bremslicht, ein Nebelschlusslicht, ein Blinklicht, ein Rückfahrscheinwerferlicht o.ä., und zur Seite ein Blinklicht, ein Seitenmarkierungslicht o.ä. sein.It is known from the prior art to use lens arrangements in motor vehicle headlights or motor vehicle lights to generate light distributions which correspond to a desired light function. With headlights, the light function can be, for example, a dimmed light distribution (e.g. low beam, fog light, etc.) with a horizontal light-dark border, high beam distribution or any other light distribution (e.g. adaptive light distribution such as city light, country road light, motorway light, bad weather light, partial high beam, spot - or marker light, a static or dynamic cornering light). In the case of lights, the light distribution to the front can be a daytime running light, a position light, a parking light, a flashing light or similar, to the rear a tail light, a brake light, a rear fog light, a flashing light, a reversing light or similar, and to the side a flashing light, be a side marker light or similar.
Zur Reduzierung des Bauraums und des Gewichts der massiven Linse sowie zur Verminderung der Schrumpfung während der Herstellung der Linse und des Aushärtens des Linsenmaterials ist in
- - Schlechte Abbildungseigenschaften (in etwa so, als ob die stark gekrümmte Fläche der dicken Linse aus
1 durch Kreisringe aus Kegelstumpfmantelflächen angenähert würde). Dies ist insbesondere für moderne Kraftfahrzeugscheinwerfer nicht akzeptabel, da diese die jeweilige Lichtverteilung mit sehr hoher Präzision erzeugen müssen. So wird bspw. bei einem Scheinwerfer zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung die horizontale Helldunkelgrenze möglichst nah an die gesetzlich erlaubte Obergrenze herangeführt oder bei einem Scheinwerfer zur Erzeugung einer Teilfernlichtverteilung die vertikalen Helldunkelgrenzen möglichst nah an einen detektierten Verkehrsteilnehmer im Vorfeld des Kraftfahrzeugs herangeführt, um die Sicht für den Fahrer des Kraftfahrzeugs zu verbessern. Dies geht ohne Blendung anderer Verkehrsteilnehmer (z.B. Fahrer von entgegenkommenden oder vorausfahrenden Fahrzeugen, die sich in dem abgeschatteten Bereich oberhalb der horizontalen Helldunkelgrenze oder zwischen zwei vertikalen Helldunkelgrenzen befinden), nur wenn das optische System, insbesondere die Linsenanordnung, des Scheinwerfers eine möglichst hohe Präzision und besonders gute Abbildungseigenschaften aufweist. - - Die kleinen, filigranen optisch wirksamen Strukturen können nicht ohne zwischengelagerte störende Ringstrukturen hergestellt werden. Ursache für die störenden Ringstrukturen ist ein technisch bedingter endlicher Fräserradius für die Herstellung eines Werkzeugs zur Fertigung der Linsenanordnung, bspw. mittels eines Spritzgussverfahrens aus Glas oder Kunststoff. Insbesondere können Hohlräume des Werkzeugs mit spitzen Winkeln nur mit Rundungen hergestellt werden, die sich bei der Fertigung der Linsenanordnung auf diese übertragen. Das führt zu Rundungen, die im Querschnitt betrachtet, insbesondere im Bereich der Spitzen der konzentrischen Linsenabschnitte ausgebildet sind. Rundungen können sich auch zwischen der zentralen Linse und dem angrenzenden Linsenabschnitt sowie zwischen benachbarten Linsenabschnitten befinden. Diese störenden Ringstrukturen führen zu starker Streustrahlung und letzten Endes zu einer Blendung von Verkehrsteilnehmern im Vorfeld des Kraftfahrzeugs.
3 zeigt dies an einem Beispiel. Dabei nimmt die Störung und damit auch die Blendung ortsabhängig von innen nach außen zu. In diesem Beispiel werden nur etwa 58% der Lichtstrahlen wie gewünscht abgelenkt.
- - Poor imaging properties (roughly as if the strongly curved surface of the thick lens
1 would be approximated by circular rings made of truncated cone surfaces). This is particularly unacceptable for modern motor vehicle headlights, since they have to generate the respective light distribution with very high precision. For example, in the case of a headlight for generating a low-beam light distribution, the horizontal light-dark boundary is brought as close as possible to the legally permitted upper limit, or in a headlight for generating a partial high-beam light distribution, the vertical light-dark boundary is brought as close as possible to a detected road user in the area in front of the motor vehicle, in order to ensure visibility for the To improve the driver of the motor vehicle. This is possible without dazzling other road users (e.g. drivers of oncoming vehicles or vehicles driving ahead who are in the shaded area above the horizontal light-dark boundary or between two vertical light-dark boundaries), only if the optical system, in particular the lens arrangement, of the headlight is as high as possible Has precision and particularly good imaging properties. - - The small, filigree, optically effective structures cannot be produced without intervening, interfering ring structures. The cause of the disruptive ring structures is a technically required finite milling cutter radius for the production of a tool for producing the lens arrangement, for example by means of an injection molding process from glass or plastic. In particular, cavities in the tool with acute angles can only be produced with roundings which are transferred to the lens arrangement during production. This leads to curves which, viewed in cross section, are formed in particular in the area of the tips of the concentric lens sections. Curvatures can also be located between the central lens and the adjacent lens section and between adjacent lens sections. These disruptive ring structures lead to strong scattered radiation and ultimately to a dazzling of road users in front of the motor vehicle.
3 shows this with an example. The disruption and thus the glare increases depending on the location from the inside to the outside. In this example, only about 58% of the light rays are deflected as desired.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Fresnellinsen, insbesondere als Sekundär- oder Abbildungsoptiken in Scheinwerfern, ungeeignet sind.In summary, it can be said that Fresnel lenses, in particular as secondary or imaging optics in headlights, are unsuitable.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Linsenanordnung dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die oben beschriebenen Mängel vermieden werden und eine preisgünstige, gut herstellbare und gut abbildende Linsenanordnung bereitzustellen, die darüber hinaus bisher nicht gegebene Gestaltungsfreiheiten bietet.Proceeding from the described prior art, the present invention is based on the object of designing and developing a known lens arrangement in such a way that the above-described deficiencies are avoided and an inexpensive, easy-to-manufacture and well-imaging lens arrangement is provided which, moreover, has previously unavailable design freedom offers.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Linsenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Linsenanordnung folgendes umfasst:
- - eine zentrale Linse,
- - mindestens einen beabstandet zu der zentralen Linse angeordneten Linsenabschnitt,
- - mindestens ein Halteelement, das die zentrale Linse und den mindestens einen Linsenabschnitt in einer vorgegebenen Position relativ zueinander hält, und
- - mindestens ein Blendenelement, welches Lichtstrahlen von einer Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung von denjenigen Bereichen der zentralen Linse und des mindestens einen Linsenabschnitts abschattet, die durch einen endlichen Fräserradius eines Fräsers zur Herstellung eines Werkzeugs zur Fertigung der zentralen Linse und des mindestens einen Linsenabschnitts der Linsenanordnung entstanden sind.
- - a central lens,
- - At least one lens section arranged at a distance from the central lens,
- at least one holding element which holds the central lens and the at least one lens section in a predetermined position relative to one another, and
- - At least one screen element, which shades light rays from a light source of the lighting device from those areas of the central lens and the at least one lens section that are created by a finite milling radius of a milling cutter for producing a tool for producing the central lens and the at least one lens section of the lens arrangement .
Die erfindungsgemäße Linsenanordnung hat den Vorteil, dass sie eine Vielzahl von separaten optischen Elementen (zentrale Linse und mindestens einen Linsenabschnitt) aufweist, sodass abgerundete Übergänge zwischen der Linse und dem benachbarten Linsenabschnitt sowie zwischen benachbarten Linsenabschnitten vermieden werden können. Die optischen Elemente werden separat gefertigt und können deshalb insbesondere im Bereich der Übergänge hochgenau gefertigt und anschließend aneinandergefügt werden. Das mindestens eine Halteelement hält die zentrale Linse und den mindestens einen Linsenabschnitt in einer vorgegebenen Position relativ zueinander.The lens arrangement according to the invention has the advantage that it has a large number of separate optical elements (central lens and at least one lens section) so that rounded transitions between the lens and the adjacent lens section and between adjacent lens sections can be avoided. The optical elements are manufactured separately and can therefore be manufactured with high precision, especially in the area of the transitions, and then joined together. The at least one holding element holds the central lens and the at least one lens section in a predetermined position relative to one another.
„Separat“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die optischen Elemente an ihren Übergängen zumindest größtenteils nicht miteinander in unmittelbarem Kontakt stehen. Die an die Übergänge angrenzenden Flächen der optischen Elemente können folglich bis zum Ende der Flächen ohne störende Rundungen gefertigt werden. Dies schließt allerdings nicht aus, bspw. wenn das mindestens eine Halteelement einstückig mit den optischen Elementen ausgebildet ist, dass es an den Übergängen zwischen den optischen Elementen Bereiche gibt, wo die optischen Elemente, bspw. über das mindestens eine Halteelement, unmittelbar miteinander in Kontakt stehen. Diese Kontaktbereiche umfassen jedoch nur einen Bruchteil (z.B. < 10 %) des Gesamt-Übergangsbereichs. Die Kontaktbereiche können ebenfalls durch das mindestens eine Blendenelement abgeschattet sein, sodass von der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung ausgesandte Lichtstrahlen nicht auf die Kontaktbereiche treffen können.In the context of the present invention, “separately” means that the optical elements are at least for the most part not in direct contact with one another at their transitions. The surfaces of the optical elements that adjoin the transitions can consequently be manufactured up to the end of the surfaces without disruptive curves. However, this does not rule out, for example if the at least one holding element is formed in one piece with the optical elements, that there are areas at the transitions between the optical elements where the optical elements, for example via the at least one holding element, are in direct contact with one another stand. However, these contact areas only comprise a fraction (eg <10%) of the total transition area. The contact areas can also be shaded by the at least one panel element, so that of the Light rays emitted from the light source of the lighting device cannot strike the contact areas.
Im Übrigen schattet das mindestens eine Blendenelement insbesondere - in einem Querschnitt betrachtet - die Bereiche der Spitzen des mindestens einen Linsenabschnitts ab, sodass die von der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichtstrahlen nicht auf die Bereiche der Spitzen des mindestens einen Linsenabschnitts gelangen können. Die Bereiche der Spitzen sind abgerundete Bereiche des mindestens einen Linsenabschnitts, die durch einen endlichen Fräserradius des Fräsers zur Herstellung des Werkzeugs zur Fertigung der optischen Elemente der Linsenanordnung entstanden sind.In addition, the at least one diaphragm element shades in particular - viewed in a cross section - the areas of the tips of the at least one lens section so that the light beams emitted by the light source of the lighting device cannot reach the areas of the tips of the at least one lens section. The areas of the tips are rounded areas of the at least one lens section, which are created by a finite milling radius of the milling cutter for producing the tool for producing the optical elements of the lens arrangement.
Bei der erfindungsgemäßen Linsenanordnung wird die Anzahl der bspw. konzentrisch um die zentrale Linse verlaufenden Linsenabschnitte gegenüber herkömmlichen Fresnellinsen reduziert. Die einzelnen Linsenabschnitte sind zwar größer in Dicke (in radialer Richtung) und Höhe (in axialer Richtung) als die dünnen ringförmigen Linsenabschnitte herkömmlicher Fresnellinsen. Allerdings hat die erfindungsgemäße Linsenanordnung den Vorteil eines deutlich verbesserten Wirkungsgrads, da die Anzahl der erforderlichen Blendenelemente und damit die abgeschattete Lichtmenge geringer ist. Die Dicke und Höhe der einzelnen Linsenabschnitte ist so gewählt, dass sie noch problemlos, bspw. mittels eines Spritzgussverfahrens, hergestellt werden können. Als besonders vorteilhaft haben sich Dicken von max. 8 - 12 mm ergeben, da das Aushärten ohne größere Schrumpfungsungenauigkeiten möglich ist.In the lens arrangement according to the invention, the number of lens sections running concentrically around the central lens, for example, is reduced compared to conventional Fresnel lenses. The individual lens sections are indeed greater in thickness (in the radial direction) and height (in the axial direction) than the thin, annular lens sections of conventional Fresnel lenses. However, the lens arrangement according to the invention has the advantage of a significantly improved degree of efficiency, since the number of diaphragm elements required and thus the amount of shaded light is lower. The thickness and height of the individual lens sections is selected so that they can still be produced without problems, for example by means of an injection molding process. Thicknesses of a maximum of 8 - 12 mm have proven to be particularly advantageous, since curing is possible without major shrinkage inaccuracies.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht somit darin, aus mehreren Linsen „dünne“ Linsenabschnitte auszuschneiden und so anzuordnen, dass die gewünschte Abbildung realisiert wird. Die einzelnen Linsenabschnitte werden mittels eines Halters, der mindestens ein Halteelement umfasst, fixiert. Der Halter kann gleichzeitig auch als Blende wirken. Der Halter und/oder die Blende kann auch einstückig mit der zentralen Linse und/oder mit dem mindestens einen Linsenabschnitt ausgebildet sein. Wichtig ist dabei allerdings, dass ein Großteil der Übergänge zwischen der zentralen Linse und dem benachbarten Linsenabschnitt sowie zwischen benachbarten Linsenabschnitten nicht unmittelbar in Kontakt miteinander stehen, sodass ein Abstand zwischen ihnen ausgebildet ist, so dass der Großteil der Übergänge keine störenden Rundungen aufweist. Das mindestens eine Blendenelement ist vorzugsweise zumindest teilweise in den Abständen zwischen der zentralen Linse und dem benachbarten Linsenabschnitt sowie zwischen benachbarten Linsenabschnitten angeordnet.An important aspect of the invention thus consists in cutting out “thin” lens sections from several lenses and arranging them in such a way that the desired image is realized. The individual lens sections are fixed by means of a holder which comprises at least one holding element. The holder can also act as a cover at the same time. The holder and / or the diaphragm can also be formed in one piece with the central lens and / or with the at least one lens section. It is important, however, that a large part of the transitions between the central lens and the adjacent lens section and between adjacent lens sections are not in direct contact with one another, so that a distance is formed between them so that the majority of the transitions do not have any disturbing curves. The at least one diaphragm element is preferably arranged at least partially at the intervals between the central lens and the adjacent lens section and between adjacent lens sections.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden und werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. Dabei kann jedes der nachfolgend beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale für sich alleine oder in einer beliebigen Kombination mit einem oder mehreren anderen beschriebenen und/oder gezeigten Merkmalen erfindungswesentlich sein, selbst wenn dies nicht ausdrücklich erwähnt oder in den Figuren gezeigt ist. Die Figuren zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch einen aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung eines Abblendlichts; -
2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Linsenanordnung in Form einer Fresnellinse; -
3a eine Brechung von beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen durch die Fresnellinse aus2 ; -
3b eine vergrößerte Ansicht eines lichtbrechenden Bereichs der Fresnellinse aus3a ; -
4a eine Brechung von beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Fresnellinse, deren optisch wirksamen Strukturen einer Lichtquelle zugewandt sind; -
4b eine vergrößerte Ansicht eines lichtbrechenden Bereichs der Fresnellinse aus4a ; -
5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung in einer bevorzugten Ausführungsform; -
6 einen Querschnitt durch die Linsenanordnung aus5 mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen; -
7 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung in einer anderen bevorzugten Ausführungsform; -
8a einen ersten Querschnitt durch die Linsenanordnung aus7 ; -
8b einen zweiten Querschnitt, der in Umfangsrichtung versetzt zu dem ersten Querschnitt verläuft, durch die Linsenanordnung aus7 ; -
9 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung in einer anderen bevorzugten Ausführungsform; -
10 eine perspektivische Ansicht einer Halte-Blende-Einheit einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung; -
11 eine Skizze zur Bestimmung einer beispielhaften Form einer zentralen Linse und von Linsenabschnitten der erfindungsgemäßen Linsenanordnung; -
12a-12d verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung mit einer von einer Kreisform abweichenden Umfangsform gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform; und -
13 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Linsenanordnung.
-
1 a longitudinal section through a motor vehicle headlight known from the prior art for generating a low beam; -
2 a lens arrangement known from the prior art in the form of a Fresnel lens; -
3a a refraction of exemplarily drawn light rays through the Fresnel lens2 ; -
3b FIG. 3 is an enlarged view of a refractive area of the Fresnel lens3a ; -
4a a refraction of light rays drawn in by way of example through a Fresnel lens known from the prior art, the optically effective structures of which face a light source; -
4b FIG. 3 is an enlarged view of a refractive area of the Fresnel lens4a ; -
5 a perspective view of a lens arrangement according to the invention in a preferred embodiment; -
6th a cross section through the lens arrangement5 with light rays drawn in by way of example; -
7th a perspective view of a lens arrangement according to the invention in another preferred embodiment; -
8a a first cross section through the lens arrangement7th ; -
8b a second cross section, which runs offset in the circumferential direction with respect to the first cross section, through the lens arrangement7th ; -
9 a perspective view of a lens arrangement according to the invention in another preferred embodiment; -
10 a perspective view of a holding diaphragm unit of a lens arrangement according to the invention; -
11 a sketch for determining an exemplary shape of a central lens and of Lens sections of the lens arrangement according to the invention; -
12a-12d different views of a lens arrangement according to the invention with a circumferential shape deviating from a circular shape according to another preferred embodiment; and -
13th a plan view of another embodiment of the lens arrangement according to the invention.
Die Erfindung betrifft eine Linsenanordnung für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung sowie eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle zum Aussenden von Licht und einer solchen Linsenanordnung.The invention relates to a lens arrangement for a motor vehicle lighting device and a motor vehicle lighting device with a light source for emitting light and such a lens arrangement.
Der Scheinwerfer
Die in
Zur Reduzierung des Bauraums und des Gewichts der massiven Linse
- - Schlechte Abbildungseigenschaften (in etwa so, als ob die stark gekrümmte Fläche der dicken Linse aus
1 durch Kreisringe aus Kegelflächen angenähert würde). - - Die kleinen, filigranen optisch wirksamen Strukturen (insbesondere der Linsenabschnitte
36 ) können nicht ohne zwischengelagerte störende Ringstrukturen42 (vgl.3b) hergestellt werden. Ursache für die störenden Ringstrukturen42 ist ein technisch bedingter endlicher Fräserradius der Fräser für die Herstellung eines Werkzeugs zur Fertigung der optische wirksamen Elemente34 ,36 der Linsenanordnung 32 , bspw. mittels eines Spritzgussverfahrens aus Glas oder Kunststoff. Insbesondere können Hohlräume und Vertiefungen des Werkzeugs (welche für die Fertigung vonSpitzen der Linsenanordnung 32 verantwortlich sind) mit spitzen Winkeln nur mit Rundungen hergestellt werden, die sich bei der Fertigung der Linsenanordnung32 auf diese übertragen. Das führt zu Rundungen, die im Querschnitt betrachtet, insbesondere im Bereich der Spitzen der konzentrischen Linsenabschnitte36 ausgebildet sind. Rundungen können sich auch zwischen der zentralenLinse 34 unddem angrenzenden Linsenabschnitt 36 sowie zwischen benachbarten Linsenabschnitten36 befinden. Diese störenden Ringstrukturen42 führen zu starker Streustrahlung und letzten Endes zu einer Blendung von Verkehrsteilnehmern im Vorfeld des Kraftfahrzeugs.3 zeigt dies an einem Beispiel. Dabei nimmt die Störung und damit auch die Blendung über die Flächenerstreckung der Linsenanordnung32 ortsabhängig von innen nach außen zu. In diesem Beispiel werden nur etwa 58% der Lichtstrahlen wie gewünscht abgelenkt.
- - Poor imaging properties (roughly as if the strongly curved surface of the thick lens
1 would be approximated by circular rings made of conical surfaces). - - The small, filigree, optically effective structures (especially the lens sections
36 ) cannot without intervening interfering ring structures42 (see.3b) getting produced. The cause of thedisruptive ring structures 42 is a technically determined finite milling cutter radius of the milling cutter for the production of a tool for the production of the opticallyeffective elements 34 ,36 thelens assembly 32 , for example by means of an injection molding process from glass or plastic. In particular, cavities and depressions of the tool (which are used for the manufacture of tips of thelens arrangement 32 are responsible) with acute angles can only be produced with roundings that arise during the production of thelens arrangement 32 transferred to this. This leads to roundings that are viewed in cross section, especially in the area of the tips of theconcentric lens sections 36 are trained. Curvatures can also be found between thecentral lens 34 and theadjacent lens section 36 as well as betweenadjacent lens sections 36 are located. Theseannoying ring structures 42 lead to strong scattered radiation and ultimately to dazzling road users in front of the motor vehicle.3 shows this with an example. The disruption and thus also the glare increases over the surface extension of thelens arrangement 32 depending on the location from the inside to the outside. In this example, only about 58% of the light rays are deflected as desired.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Fresnellinsen
Verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung
- -
eine zentrale Linse 52 , - - mindestens einen beabstandet zu der zentralen
Linse 52 angeordneten Linsenabschnitt 54 , - - mindestens ein Halteelement
56 (vgl.6 bis8 ), das die zentraleLinse 52 und denmindestens einen Linsenabschnitt 54 in einer vorgegebenen Position relativ zueinander hält, und - -
mindestens ein Blendenelement 58 , welches Lichtstrahlen von einerLichtquelle 12 der Beleuchtungseinrichtung 10 von denjenigen Bereichen der zentralenLinse 52 und des mindestens einen Linsenabschnitts54 abschattet, die durch einen endlichen Fräserradius eines Fräsers zur Herstellung eines Werkzeugs zur Fertigung der optisch wirksamen Elemente52 ,54 der Linsenanordnung 50 entstanden sind.
- - a
central lens 52 , - - At least one spaced from the
central lens 52 arrangedlens section 54 , - - At least one holding element
56 (see.6th to8th ), which is thecentral lens 52 and the at least onelens portion 54 holds in a predetermined position relative to one another, and - - at least one
screen element 58 , which rays of light from a light source12th thelighting device 10 from those areas of thecentral lens 52 and the at least onelens portion 54 shaded by a finite milling cutter radius of a milling cutter for the production of a tool for the production of the opticallyeffective elements 52 ,54 thelens assembly 50 have arisen.
Die Linsenanordnung
„Separat“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die optischen Elemente
Beleuchtungseinrichtung
Im Übrigen schattet das mindestens eine Blendenelement
Bei der Linsenanordnung
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, aus mehreren imaginären Linsen
Bei dem Beispiel der
Der Halter
Folgende Weiterbildungen der Erfindung sind ausdrücklich angedacht, wobei die Merkmale - soweit technisch machbar - in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können:
- -
Die zentrale Linse 52 und dermindestens eine Linsenabschnitt 54 sind einstückig ausgebildet und in einem einzigen Herstellungsschritt hergestellt (vgl. das Beispiel der9 , wenn dieStege 62 einstückig mitden optischen Elementen 52 ,54 ausgebildet sind). - - Das
mindestens eine Halteelement 56 ist einstückig mit der zentralenLinse 52 und/ oder mit demmindestens einen Linsenabschnitt 54 ausgebildet. Die einstückige Ausbildung erfolgt bspw. mittels der Verbindungsstege62 (vgl.8a) . - -
Die Linsenanordnung 50 weist mehrere Halteelemente56 auf, und dieHalteelemente 56 sind einstückig als ein einziger Halter ausgebildet (vgl.10 , wo dieAuflageflächen 68 und dieHaltestege 70 Halteelemente 56 oder Teile davon bilden). - -
Die Linsenanordnung 50 weist mehrere Blendenelemente58 auf, und dieBlendenelemente 58 sind einstückig als eine einzige Blende ausgebildet (vgl.10 wo die Blende mehrere konzentrische ringförmige Blendenelemente58 aufweist, die über dieHaltestege 70 einstückig als eine Einheit ausgebildet sind. Selbstverständlich können dieHalteelemente 56 und dieBlendenelemente 58 auch separat voneinander und können dieHalteelemente 56 untereinander bzw. dieBlendenelemente 58 untereinander separat ausgebildet sein. - - Mindestens eines der Halteelemente
56 bzw. mindestens eines der Blendenelemente58 weist an einem Übergang zwischen einer der Lichtquelle12 zugewandten Seite und einer radial nach außen gerichteten Außenseite eine Abschrägung57 auf, damit weniger Licht abgeschirmt wird (vgl.8b) . EinWinkel der Abschrägung 57 entspricht im Wesentlichen dem Winkel dervon der Lichtquelle 12 ausgesandten bzw.von der Primäroptik 14 gebündelten Lichtstrahlen, die gerade noch andem Halteelement 56 bzw.dem Blendenelement 58 vorbei aufden entsprechende Linsenabschnitt 54 gelangen.Die Abschrägung 57 verläuft somit parallel zu diesen Lichtstrahlen. - -
Die zentrale Linse 52 kann eine kreisförmige Form aufweisen (vgl.5 ,7 und9 ). Selbstverständlich kann dieLinse 52 auch eine beliebige von der Kreisform abweichende Form, insbesondere die Form eines beliebigen Polygons, aufweisen (vgl.12 und13 ).12d zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Form derLinsenanordnung 50 ,12a eine erste Seitenansicht und12c eine zweite Seitenansicht, die gegenüber der ersten Ansicht um 90° um dieAchse 22 gedreht ist.12b zeigt eine Ansicht von unten auf dieLichteintrittsfläche 38 .Die zentrale Linse 52 hat eine rechteckige Form, ein über den Umfang um dieAchse 22 herum verlaufender Linsenabschnitt54 hat in etwa eine ovale Form. Eine Störfläche ist durchein Blendenelement 58 abgeschattet. - - Der
mindestens eine Linsenabschnitt 54 ist konzentrisch um diezentrale Linse 52 angeordnet. Dies entspricht den Ausführungsbeispielen der5 bis9 und11 . Dabei weisen die zentraleLinse 52 und dermindestens eine Linsenabschnitt 54 vorzugsweise einen gemeinsamen Brennpunkt F (vgl.6 ) auf oder sind die Brennpunkte der zentralenLinse 52 und des mindestens einen Linsenabschnitts54 in einem gemeinsamen Brennpunktbereich angeordnet. Der Brennpunktbereich erstreckt sich innerhalb eines Raums um den eingezeichneten Brennpunkt F herum. - - Der
mindestens eine Linsenabschnitt 54 ist nur über einen Teil eines Umfangs um diezentrale Linse 52 angeordnet. Dies ist bspw. in13 gezeigt. Dortist eine Linsenanordnung 50 gezeigt, deren zentraleLinse 52 in einer Ansicht von unten die Form eines Polygons mit vier Ecken und mehr oder weniger gewölbten Seiten aufweist. Insbesondere umfasst dieLinse 52 zwei gegenüberliegende kurze Seiten, die gerade oder konkav nach innen gewölbt sind und zwei gegenüberliegende lange Seiten, die konvex nach außen gewölbt sind. An den konvex nach außen gewölbten langen Seiten schließen sich jeweils zwei Linsenabschnitte54 an, die sich nicht entlang der kurzen Seiten derLinse 52 erstrecken. Auch dieLinsenabschnitte 54 haben jeweils die Form eines Polygons mit zwei gegenüberliegenden kurzen Seiten, die gerade ausgebildet sind und zwei gegenüberliegende lange Seiten, die gewölbt sind, wobei eine Außenseite konvex nach außen und eine Innenseite konkav nach innen gewölbt ist. Um zu verhindern, dass von einerLichtquelle 12 ausgesandte Lichtstrahlen störenden Ringstrukturen42 erreichen, sindim Übergangsbereich 60 zwischenden optischen Elementen 52 ,54 Blendenelemente 58 angeordnet. - -
Wenn die Linsenanordnung 50 zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugleuchte ausgebildet ist, können inLichtaustrittsrichtung 26 nach der Linsenanordnung50 lichtbrechende oder lichtstreuende Elemente im Strahlengang angeordnet sein. Die Lichtverteilung einer Signal-Lichtfunktion der Leuchte wird dann durch die Linsenanordnung50 im Zusammenwirken mit den lichtbrechenden oder lichtstreuenden Elementen realisiert. Die Elemente können für eine ausreichende seitliche Sichtbarkeit und/oder eine ausreichende Seitenstreuung der Lichtverteilung sorgen. Vorzugsweise sind auf der Austrittsfläche40 der Linsenanordnung 50 die lichtbrechenden oder lichtstreuenden Elemente aufgebracht und/oder ist im Strahlengang der Linsenanordnung50 nachgeordnet eine Streuscheibe mit den lichtbrechenden oder lichtstreuenden Elementen angeordnet, um die Lichtverteilung der Signal-Lichtfunktion der Leuchte zu erzeugen. - -
Die zentrale Linse 52 und dermindestens eine Linsenabschnitt 54 sind ausgebildet, Lichtstrahlen von einerLichtquelle 12 der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 10 parallel zu einer 0°/0°-Richtung bzw. der Achse22 der Beleuchtungseinrichtung 10 zu brechen.
- - The
central lens 52 and the at least onelens portion 54 are designed in one piece and manufactured in a single manufacturing step (cf. the example of9 when thewebs 62 integral with theoptical elements 52 ,54 are trained). - - The at least one holding
element 56 is integral with thecentral lens 52 and / or with the at least onelens section 54 educated. The one-piece design takes place, for example, by means of the connecting webs62 (see.8a) . - - The
lens arrangement 50 has several retainingelements 56 on, and the retainingelements 56 are designed in one piece as a single holder (cf.10 where the bearing surfaces68 and the holding bars70 Holding elements 56 or form parts thereof). - - The
lens arrangement 50 hasseveral diaphragm elements 58 on, and thepanel elements 58 are designed in one piece as a single panel (cf.10 where the diaphragm several concentricannular diaphragm elements 58 has that over the retainingwebs 70 are integrally formed as a unit. Of course, the holdingelements 56 and thescreen elements 58 also separately from each other and can use the holdingelements 56 among each other or thepanel elements 58 be formed separately from one another. - - At least one of the holding
elements 56 or at least one of thediaphragm elements 58 points at a transition between one of the light sources12th facing side and a radially outwardly directed outer side abevel 57 so that less light is shielded (cf.8b) . An angle of thebevel 57 essentially corresponds to the angle of the light source12th emitted or from the primary optics14th bundled light rays that are barely on the holdingelement 56 or thepanel element 58 over to theappropriate lens section 54 reach. Thebevel 57 thus runs parallel to these light rays. - - The
central lens 52 can have a circular shape (cf.5 ,7th and9 ). Of course, the lens can52 also have any shape deviating from the circular shape, in particular the shape of any polygon (cf.12th and13th ).12d Figure 13 is a perspective view of an alternative form oflens assembly 50 ,12a a first side view and12c a second side view, the opposite of the first view by 90 ° about the axis22nd is rotated.12b shows a view from below of thelight entry surface 38 . Thecentral lens 52 has a rectangular shape, one circumferentially around the axis22nd lens section running around54 is roughly oval in shape. An interfering surface is through adiaphragm element 58 shadowed. - - The at least one
lens section 54 is concentric around thecentral lens 52 arranged. This corresponds to the exemplary embodiments of5 to9 and11 . Show thecentral lens 52 and the at least onelens portion 54 preferably a common focal point F (cf.6th ) or are the focal points of thecentral lens 52 and the at least onelens portion 54 arranged in a common focal area. The focal area extends within a space around the drawn focal point F. - - The at least one
lens section 54 is only about part of a circumference around thecentral lens 52 arranged. This is for example in13th shown. There is a lens array there50 shown theircentral lens 52 in a view from below has the shape of a polygon with four corners and more or less curved sides. In particular, the lens comprises52 two opposite short sides that are straight or concave inward and two opposite long sides that are convex outward. Two lens sections each close on the long sides, which are convexly curved outwards54 that are not along the short sides of thelens 52 extend. Also thelens sections 54 each have the shape of a polygon with two opposite short sides that are straight and two opposite long sides that are curved, an outer side being convex outward and an inner side being curved concavely inward. To prevent from a light source12th emitted light rays disturbingring structures 42 reach are in thetransition area 60 between theoptical elements 52 ,54 Screen elements 58 arranged. - - When the
lens assembly 50 is designed for use in a motor vehicle light, can in the light exit direction26th according to thelens arrangement 50 refractive or light-scattering elements can be arranged in the beam path. The light distribution of a signal light function of the lamp is then through thelens arrangement 50 realized in cooperation with the light-refracting or light-scattering elements. The elements can ensure sufficient lateral visibility and / or sufficient lateral scattering of the light distribution. Preferably are on theexit surface 40 thelens assembly 50 the light-refracting or light-scattering elements are applied and / or are in the beam path of thelens arrangement 50 arranged downstream of a diffuser with the light-refracting or light-scattering elements in order to generate the light distribution of the signal light function of the lamp. - - The
central lens 52 and the at least onelens portion 54 are formed to emit light rays from a light source12th the motorvehicle lighting device 10 parallel to a 0 ° / 0 ° direction or the axis22nd thelighting device 10 to break.
Der Halter mit den Halteelementen
- - er dient als Auflage für die lichtbrechenden Elemente
52 ,54 , - - er blendet Strahlen, wie den gepunkteten Lichtstrahl aus
6 links, aus, - - er verhindert, dass Lichtstrahlen auf durch den endlichen Fräserradius entstandene Bereiche der Linsenanordnung
50 treffen (z.B. der äußerste Rand des äußeren ringförmigen Linsenabschnitts54 ), - -
der Auflagebereich 68 ist so gestaltet, dass keine Strahlen abgeschattet werden, die auf die korrekte Eintrittsfläche38 treffen (rechter Lichtstrahl in6 , gestrichelt), - - er schattet in erwünschter Art und Weise
durch die Linsenanordnung 50 getretene Lichtstrahlen nicht ab.
- - It serves as a support for the
refractive elements 52 ,54 , - - it fades out rays, like the dotted ray of light
6th left, off, - - It prevents light rays from reaching areas of the lens arrangement created by the finite
milling cutter radius 50 meet (e.g. the outermost edge of the outer annular lens section54 ), - - the
support area 68 is designed in such a way that no rays are shadowed that hit thecorrect entry surface 38 meet (right light beam in6th , dashed), - - It shadows in the desired manner through the
lens arrangement 50 released light rays are not emitted.
Die zentrale Linse
Da die glasklaren Linsenverbindungen
Die Halte-Blende-Einheit
Die erfindungsgemäße Linsenanordnung
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202019106287.8U DE202019106287U1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Lens arrangement for a motor vehicle lighting device and a motor vehicle lighting device with such a lens arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202019106287.8U DE202019106287U1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Lens arrangement for a motor vehicle lighting device and a motor vehicle lighting device with such a lens arrangement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202019106287U1 true DE202019106287U1 (en) | 2021-02-15 |
Family
ID=74846525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202019106287.8U Active DE202019106287U1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Lens arrangement for a motor vehicle lighting device and a motor vehicle lighting device with such a lens arrangement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202019106287U1 (en) |
-
2019
- 2019-11-12 DE DE202019106287.8U patent/DE202019106287U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WOERZ PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAF, DE |