DE202020106901U1

DE202020106901U1 - Optikkörper für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE202020106901U1
Application number: DE202020106901.2U
Authority: DE
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: CN215294790U; EP3835650A1

Abstract

Optikkörper (10, 20) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher Optikkörper (10, 20) Folgendes umfasst:
- zumindest eine optische Wirkfläche (50), die eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen einer Lichtquelle zu reflektieren oder einfallende Lichtstrahlen zu brechen, wobei die Wirkfläche (50) in ihrer Gesamtheit im Wesentlichen einer virtuellen Grundform (60) folgt, welche gekrümmt ausgebildet ist, wobei gezielte Abweichungen von der virtuellen Grundform (60) zur Strahlaufweitung vorgesehen sind, und
- mehrere Optiksegmente (100), welche die Wirkfläche (50) bilden und rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Optiksegmente (100) zur Abweichung von der virtuellen Grundform jeweils geneigt zur virtuellen Grundform (60) angeordnet sind, und wobei zwischen den Optiksegmenten (100) aufgrund eines Versatzes (110) zueinander, welcher durch die Neigung der Optiksegmente zur virtuellen Grundform entsteht, Verbindungsflächen (200) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungsflächen (200) zwischen den Spalten und/oder Zeilen der Optiksegmente (100) als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius (R) ausgebildet sind, wobei
die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen (200) als durchgehende Rillen bzw. Vertiefungen mit einem Radius (R) ausgebildet sind, oder
die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen (200) als längliche Vorsprünge mit einem Radius (R) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Optikkörper für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher Optikkörper Folgendes umfasst:

- zumindest eine optische Wirkfläche, die eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen zu reflektieren oder einfallende Lichtstrahlen zu brechen, wobei die Wirkfläche in ihrer Gesamtheit im Wesentlichen einer virtuellen Grundform folgt, welche gekrümmt ausgebildet ist, wobei gezielte Abweichungen von der virtuellen Grundform zur Strahlaufweitung vorgesehen sind, und
- mehrere Optiksegmente, welche die Wirkfläche bilden und rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Optiksegmente zur Abweichung von der virtuellen Grundform jeweils geneigt zur virtuellen Grundform angeordnet sind, und wobei zwischen den Optiksegmenten aufgrund eines Versatzes, welcher durch die Neigung der Optiksegmente zueinander entsteht, Verbindungsflächen angeordnet sind.

Weiter betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem erfindungsgemäßen Optikkörper.
Ein als Reflektor ausgebildeter Optikkörper dient beispielsweise dazu, einfallende Lichtstrahlen in eine bestimmt Richtung umzulenken. Bei einem idealen Paraboloid als Wirkfläche und einer punktförmigen Lichtquelle, welche in der Regel im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors angeordnet ist.
Allerdings ist es zur Formung eines gesetzeskonformen Lichtbildes bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer nötig, den austretenden Lichtkegel geeignet in horizontaler und vertikaler Richtung aufzuweiten. Um das zu erreichen, und gleichzeitig ein homogenes Erscheinungsbild des beleuchteten Reflektors zu erhalten (Homogenität ist vor allem bei Signallichtreflektoren wichtig), wird in der Praxis die Reflektorfläche facettiert, also in Flächensegmente bzw. Optiksegmente unterteilt. Jedes dieser Segmente ist gegen die ideal parabolische Form geneigt bzw. gekrümmt, um vorhin beschriebene Aufweitung zu bewirken.
Durch die Facettierung und Abweichung von der idealen Parabelform müssen zwischen den lichttechnischen Facettenflächen Verbindungsflächen eingefügt werden, um einen zusammenhängenden Bereich zu erhalten. Diese Verbindungsflächen sind ebenso gegen die ideale Parabolform, aber auch gegen die Optiksegmente geneigt. Das führt dazu, dass auf diese Verbindungsflächen auftreffendes Licht von der Zielrichtung abweichend reflektiert wird. Aus gewissen Blickrichtungen, die beispielsweise von der frontalen Betrachtung abweichen, erscheinen diese Verbindungsflächen sehr hell. Dadurch wird der Kontrast zwischen minimaler und maximaler Leuchtdichte in der leuchtenden Fläche erhöht. Diese Leuchtdichteunterschiede sind allerdings unerwünscht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Optikkörper für Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Verbindungsflächen zwischen den Spalten und/oder Zeilen der Optiksegmente als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgebildet sind, wobei
die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen als durchgehende Rillen bzw. Vertiefungen mit einem Radius ausgebildet sind, oder
die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen als längliche Vorsprünge mit einem Radius ausgebildet sind.
Die gekrümmte Wirkfläche kann auch einem Teil bzw. Abschnitt einer Quadrik folgen.
In drei Dimensionen beschreibt eine Quadrik im Regelfall eine Fläche im Raum, die auch Fläche zweiter Ordnung oder quadratische Fläche genannt wird.
Beispiele einer dreidimensionalen Quadrik sind ein (zweischaliger) Hyperboloid, Ellipsoid, (hyperbolischer) Paraboloid, Zylinder, elliptischer Paraboloid und ein Kegel.
In der Regel weisen Quadriken dreidimensionale, gekrümmte Flächen auf, wobei ausgeartete Quadriken in manchen Richtungen geradlinige Strukturen aufweisen, wie beispielsweise ein Zylinder in Richtung seiner Höhe oder ein Kegel, ausgehend von einem Punkt der Basisfläche entlang der Mantelfläche in Richtung der Spitze des Kegels.
Die Verbindungsflächen, welche nicht als Teil eines Zylindermantels ausgeformt sind, können beispielsweise eine Breite in der Größenordnung von 0,2 bis 1 mm aufweisen.
Die Verbindungsflächen, welche als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind reflektieren einfallendes Licht breiter aufgestreut, wodurch sich im Leuchteindruck ein homogeneres Erscheinungsbild bzw. Lichtverteilung ergibt (Verringerung von Hot-Spots bzw. Lichtintensitätsmaxima in einer bestimmten Vorzugsrichtung, die der Reflexionsrichtung herkömmlicher Optiksegmente mit Verbindungsflächen entsprechen würde).
Die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen sind beispielsweise als Rillen ausgeformt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass sich der Radius über die Länge einer oder mehrerer Rillen über ihre Länge ändert. So kann vorgesehen sein, dass eine, mehrere oder alle Verbindungsflächen bzw. Rillen, welche spaltenweise und/oder zeilenweise zwischen den Optiksegmenten angeordnet sind, auf einer Seite mit einem maximalen Radius startend bis zur gegenüberliegenden Seite mit einem minimalen Radius erstrecken, wobei sich der Radius jeweils über die Länge graduell verändert.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsflächen, welche als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind, einen unterschiedlichen Radius aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Optikkörper als Reflektor oder als Lichtleitkörper ausgebildet ist.
Im Falle eines Lichtleitkörpers kann sowohl die Eintritts- als auch die Austrittsfläche Verbindungsflächen als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgebildet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die virtuelle Grundform parabolisch, hyperbolisch, ellipsoidisch oder plan geformt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Optiksegmente eben bzw. plan ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass der Radius 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm, insbesondere 0,2 mm ist.
Die Aufgabe wird ebenso mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem Optikkörper gelöst.
Hierbei umfasst der Kraftfahrzeugscheinwerfer zumindest eine Lichtquelle, die beispielsweise bei einem als Reflektor ausgebildeten Optikkörper, welcher eine parabolische Grundform aufweist, im Brennpunkt des Reflektors positioniert ist.
Im Falle eines als Lichtleitkörper ausgebildeter Optikkörper kann der Kraftfahrzeugschweinwerfer auch mehrere Lichtquellen umfassen, welche dem Optikkörper zugeordnet sind und Licht in diesen einkoppeln bzw. einstrahlen.
Ebenso kann der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Projektionslinse umfassen, welche in Abstrahl- bzw. Umlenkrichtung des Reflektors nachgeschalten angeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

1 einen als Reflektor ausgebildeten Optikkörper, welcher eine aus mehreren Optiksegmenten gebildete Wirkfläche aufweist, welche Wirkfläche im Wesentlichen einer parabolischen Grundform folgt, wobei mehrere Detailansichten gezeigt sind,
2A eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines als Reflektor ausgebildeten Optikkörpers, dessen Wirkfläche einer Grundform folgt, wobei die Optiksegmente einen Versatz zueinander aufweisen,
2B eine schematische Darstellung der Seitenansicht aus 2A, wobei zwischen dem Versatz der Optiksegmente die Optiksegmente verbindende Verbindungsflächen angeordnet sind,
3 eine Detailansicht eines beispielhaften Reflektors, wobei die Verbindungsflächen zwischen den Spalten der Optiksegmente als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgeformt sind,
4 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des Reflektors aus 3, wobei die zum Teil zylinderförmigen Verbindungsflächen mit einem Radius zu sehen sind,
5A einen beispielhaften als Lichtleitkörper ausgebildeten Optikkörper mit einer Wirkfläche in einer perspektivischen Ansicht,
5B eine Detailansicht der Wirkfläche des Lichtleitkörpers aus 5B, wobei die Verbindungsflächen zwischen den Zeilen und Spalten der Optiksegmente als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind.

1 zeigt einen beispielhaften als Reflektor ausgebildeten Optikkörper 10 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher Reflektor eine optische Wirkfläche 50 aufweist, die eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen einer Lichtquelle zu reflektieren, wobei die Wirkfläche 50 in ihrer Gesamtheit im Wesentlichen einer virtuellen Grundform 60 folgt, welche im gezeigten Beispiel als Teil eines Paraboloiden ausgebildet ist, wobei gezielte Abweichungen von der virtuellen Grundform 60 zur Strahlaufweitung vorgesehen sind.
Es sei angemerkt, dass die virtuelle Grundform 60 auch hyperbolisch, ellipsoidisch oder plan geformt sein kann.
Der Reflektor 10 umfasst weiters mehrere Optiksegmente 100, welche die Wirkfläche 50 bilden und rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Optiksegmente 100 zur Abweichung von der virtuellen Grundform 60 jeweils geneigt zur virtuellen Grundform 60 angeordnet sind, und wobei zwischen den Optiksegmenten 100 aufgrund eines Versatzes 110 zueinander, welcher durch die Neigung der Optiksegmente 100 zur virtuellen Grundform entsteht, Verbindungsflächen 200 angeordnet sind.
2A zeigt dabei eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des Reflektors 10, wobei zu sehen ist, wie die einzelnen Optiksegmente 100 geneigt zu der virtuellen parabolischen Grundform 60 angeordnet sind. Ebenso ist auch der aufgrund der Neigung der Optiksegmente zueinander entstehende Versatz 110 der Optiksegmente zu erkennen. Der Versatz 110 ist dabei als der kürzeste Abstand von unmittelbar benachbarten Endkanten bzw. Rändern der Optiksegmente 100 zueinander zu verstehen, wobei ein solcher Versatz sich in der Regel in einer Größenordnung von 0,2 bis 1 mm bewegt. In den gezeigten Beispielen sind die Optiksegmente 100 eben, flach bzw. plan ausgebildet und bilden somit jeweils eine Ebene im mathematischen Sinne.
2B zeigt die gleich schematische Darstellung wie 2A, wobei zwischen dem Versatz zwischen den gezeigten Optiksegmenten 100 die Optiksegmente verbindende Verbindungsflächen 200 angeordnet sind.
3 eine perspektivische Ansicht eines als Reflektors ausgebildeten Optikkörpers 10, wobei im Gegensatz zu den vorherig beschriebenen Ausführungsformen die Verbindungsflächen 200 zwischen den Spalten der Optiksegmente 100 als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgebildet sind.
4 zeigt ähnlich wie 2A bzw. 2B eine schematische Seitenansicht des Beispiels aus 3, wobei deutlich die als Teil eines Zylindermantels ausgebildeten Verbindungsflächen 200 mit einem Radius R zu sehen sind. Der Radius R kann dabei 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm, vorzugsweise 0,2 mm sein. Die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen 200 sind hierbei als Rillen ausgeformt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass sich der Radius über die Länge einer oder mehrerer Rillen über die Länge ändert. So kann vorgesehen sein, dass eine, mehrere oder alle Verbindungsflächen 200 oder Rillen, welche spaltenweise und/oder zeilenweise zwischen den Optiksegmenten 100 angeordnet sind, auf einer Seite mit einem Radius R von 0,3 mm startend bis zur gegenüberliegenden Seite mit einem Radius R 0,1 mm erstrecken, wobei sich der Radius R graduell verändert.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsflächen 200, welche als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind, einen unterschiedlichen Radius R aufweisen.
5A zeigt einen beispielhaften als Lichtleitkörper ausgebildeten Optikkörper 20 mit einer als Wirkfläche 50 ausgebildete Eintrittsfläche, welche Eintrittsfläche eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen einer Lichtquelle zu brechen und in den Lichtleitkörper einzukoppeln. Auf der gegenüberliegenden Seite der Eintrittsfläche ist eine entsprechende Austrittsfläche angeordnet, welche aber aufgrund der gewählten perspektivischen Ansicht nicht zu sehen ist. Die Wirkfläche 50 in diesem Beispiel folgt im Wesentlichen einer gewölbten bzw. einer eine Krümmung aufweisenden virtuellen Grundform, wobei die restlichen Erläuterungen zu den obigen Beispielen äquivalent auf das Beispiel des Lichtleitkörpers zutreffen, mit dem einzigen Unterschied, dass die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen 200 hierbei als längliche Vorsprünge ausgeformt sind.
5B zeigt eine Detailansicht der Wirkfläche 50 bzw. der Eintrittsfläche des Lichtleitkörpers, wobei die Verbindungsflächen 200 zwischen den Optiksegmenten 100 spaltenweise und zeilenweise als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Austrittsfläche des Lichtleitkörpers ebenfalls mit Optiksegmenten und entsprechenden Verbindungsflächen ausgestattet ist.
Bezugszeichenliste

Optikkörper ...: 10,20
Reflektor...: 10
Lichtleitkörper...: 20
Wirkfläche...: 50
Virtuelle Grundform...: 60
Optiksegment...: 100
Versatz...: 110
Verbindungsfläche...: 200
Radius...: R

Claims

Optikkörper (10, 20) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher Optikkörper (10, 20) Folgendes umfasst: - zumindest eine optische Wirkfläche (50), die eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen einer Lichtquelle zu reflektieren oder einfallende Lichtstrahlen zu brechen, wobei die Wirkfläche (50) in ihrer Gesamtheit im Wesentlichen einer virtuellen Grundform (60) folgt, welche gekrümmt ausgebildet ist, wobei gezielte Abweichungen von der virtuellen Grundform (60) zur Strahlaufweitung vorgesehen sind, und - mehrere Optiksegmente (100), welche die Wirkfläche (50) bilden und rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Optiksegmente (100) zur Abweichung von der virtuellen Grundform jeweils geneigt zur virtuellen Grundform (60) angeordnet sind, und wobei zwischen den Optiksegmenten (100) aufgrund eines Versatzes (110) zueinander, welcher durch die Neigung der Optiksegmente zur virtuellen Grundform entsteht, Verbindungsflächen (200) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsflächen (200) zwischen den Spalten und/oder Zeilen der Optiksegmente (100) als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius (R) ausgebildet sind, wobei die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen (200) als durchgehende Rillen bzw. Vertiefungen mit einem Radius (R) ausgebildet sind, oder die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen (200) als längliche Vorsprünge mit einem Radius (R) ausgebildet sind.
Optikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Optikkörper als Reflektor (10) oder als Lichtleitkörper (20) ausgebildet ist.
Optikkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Grundform (60) parabolisch, hyperbolisch, ellipsoidisch oder plan geformt ist.
Optikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Optiksegmente (100) eben bzw. plan ausgebildet sind.
Optikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R) 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm, insbesondere 0,2 mm ist.
Optikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Rillen bzw. der länglichen Vorsprünge über ihre Länge variiert.
Optikkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, mehrere oder alle Rillen sich startend von einer Seite mit einem maximalen Radius bis hin zu einem minimalen Radius erstrecken, wobei vorzugsweise sich der Radius graduell verändert.
Optikkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, mehrere oder alle länglichen Vorsprünge sich startend von einer Seite mit einem maximalen Radius bis hin zu einem minimalen Radius erstrecken, wobei vorzugsweise sich der Radius graduell verändert.
Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem Optikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8.