DE2738622A1 - Kraftfahrzeug-scheinwerfer - Google Patents

Description

Die Krfindunp. betrifft einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, der als optisches System definiert werden kann, das aus einem konkaven Reflektor, einer (Licht-)Streuscheibe und elektrisch gespeisten Lichtquellen für Abblend- und Fernlicht besteht.

Der Reflektor ist der technologisch anspruchsvollste Teil des Scheinwerfers, und insbesondere bei einem ovalen Scheinwerfer ist es schwierig, einen formgenauen Heflektor mit genügend großem Lichtbereichwinkel herzustellen. An den Rändern des Reflektors kommt es zu Deformationen, die die Gesetzmäßigkeit der Projektion von elementaren Darstellungen der Lichtquellen verletzen und eine unzulässig anwachsende Blendgefahr verursachen. Die

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ORIGINAL INSPECTED

bisher bekannten Scheinwerfer sehen deshalb einen flachen Reflektor mit großer Brennweite und eine maximale Lichtstreuung mit Hilfe der Riffelung der Streuscheibe in den (blend-)gefährlichen Zonen vor, was eine Verschlechterung des Lichtwirkungsgrades eines solchen Reflektors infolge der Verkleinerung seines Lichtwinkelbereichs und eine Verschlechterung der technologischen Fertigungsgenauigkeit der Streuscheibe infolge dessen tiefer Riffelung bewirkt.

Andere Scheinwerfer blenden das von der Lichtquelle in die kritische Zone des Reflektors übergehende Licht mit Hilfe einer Dispersionsblende ab, was eine Verschlechterung des Lichtwirkungsgrades und eine Steigerung der Wärmebelastung eines solchen Scheinwerfers zur Folge hat.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem Scheinwerfer ist eine Steigerung des Lichtwirkungsgrades infolge Vergrößerung des Lichtbereichwinkels, Beleuchtung der Fahrbahnränder durch eigene Seitenstreuung vom Reflektor und Herabsetzung des Blendpegels von den Rändern des Scheinwerfers, insbesondere in den Paraboloid-übergängen und der Schnittebenen des ovalen Scheinwerfers, gelöst, wo der Vektor der tangentialen Lichtversetzung mit der Horizontalen den größten Winkel einschließt.

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Weil der Reflektor (vgl. Pig. 1, 2) außerhalb der Hauptreflexions- oder Kauptparaboloidfliiche nut dem Hauptbrennpunkt P. am Rand eine weitere oder Rand-Paraboloidflache mit dem Brennpunkt P_Q besitzt, ist der Wert der Randbrennweite f kleiner als die Hauptbrennweite f. (f < f. ). Dadurch kommt es bei unverändertem Austrittsradius R zur Vergrößerung des Lichtbereichwinkels und dadurch auch zur Steigerung des Lichtwirkungsgrads des Scheinwerfers.

Weiter ist auch die Riffelung am Rand der Streuscheibe gelöst, wo das durch die Versetzung <X am Randparaboloid beeinflußte Licht hindurchgeht, so daß die Tiefe der Riffelung hier verringert werden kann, was eine Herabsetzung der Spannung und eine bessere technologische Fertigungsgenauigkeit der Streuscheibe zur Folge hat. Infolge der angeführten Versetzung gestalten sich die Lichtbündel von den oberen Kcken des Reflektors teil- oder vollkonvergent, auch bei Fernlicht-Betrieb des Scheinwerfers, und können deshalb vorteilhaft für eine breitwinklige Beleuchtung der Fahrbahn benutzt werden, was bei den üblichen Scheinwerfern nicht möglich ist. In bezug auf die Blendung ist ersichtlich, daß in den kritischen Bereichen der oberen Ecken des Scheinwerfers der Vektor der tangentialen Versetzung mit der Horizontalen den größten Winkel Λ einschließt, so daß bei einem bestimmten Wert der Versetzung Oi das Eindringen von Licht über die Hell-Dunkel-Grenze und dadurch auch eine Lichtblendung verhindert werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 einen Horizontalschnitt H-H von Fig. 2 durch einen Scheinwerfer,

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- jf'-

Fig·. 2 eine Vorderansicht des Scheinwerfers in Ffeilrichtung P von Fig. 1,

Fig. 3 ein AbblendiichtbiindeL des Scheinwerfer« von dessen Randzone, und

Fig. '( ein Fernlichtbündel des Scheinwerfers von dessen Randzone.

In Fig. 1 ist ein liorizonta Lschnitt des Scheinwerfers dargestellt, der aus einem RefLektor 1, einer Streuscheibe 2 sowie einer Glühlampe 3 mit einen. Fern Licht faden 6, einem Abb Lendlicht faden 5 und einem Abdeckschirm (innere Blende) Ί der Glühlampe 3 besteht. Der Koordinatensystem-Ursprung ist in den Scheitel des HauptparaboLoides mit der x-Achse auf dessen Achse gelegt.

Die Entfernung der Scheitel der ParaboLoide betr/igt:

Δχ = (y_p/2)²-(i/f_o - i/f_h) (i),

mit y = Ordinate des Punktes P(x , yj (vgl. Fig. 1), in der sich (im Schnitt) die beiden Parnboloide berühren bzw. durchdringen,

f = Brennweite des Randparaboloids, und f. = Brennweite des Ilauptparaboloids.

Der lineare Lichtbereichwinkel eines üblichen Scheinwerfers ist gegeben durch

i< f R
= arctg (2).

H f2 - r2

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Die Zunahme des linearen Lichtbereichwinkels, die den Lichtwirkungsgrad des Scheinwerfers bei demselben Ausgangsradius R steigert, beträgt

4 f R Ij f R

- arctg - - arctg (3)

4 f² - R² R² - Ί f Ax - 1» f f.

h ο ο η

Bei einer gegenseitigen Entfernung Δx„ der Brennpunkte F_Q

und F. :
h

= ^fh " ^fo

beträgt die Zunahme der Konvergenz Ot des Lichtbündels, das aus dem Brennpunkt F nach Reflexion am Randparaboloid

mit x, y = Koordinaten des Reflexionspunkts.

Allgemein beträgt dann der Winkel der tangentialen Versetzung Λ :

x + a-f. x + a + Ax-f

α = arctg — - arctg ^ (6),

ν y

mit a = Entfernung des geprüften Achsenpunktes des Fadens vom Brennpunkt F .

Aus der Gleichung (5) ist ersichtlich, daß zum Unter-809809/1015

austritt:	X	- fh	- arctg	χ -	fh +	Δ	XF
c* f = arctg		yo			yo

schied von den bestehenden Scheinwerfern die Seitenstreuung schon durch den Rand des Reflektors gegeben ist. Dies kann mit Vorteil bei ovalen Scheinwerfern ausgenutzt werden, bei denen es dank der horizontalen Wegschnitte zu keinem unerwünschten Lichtabfall durch vertikale Versetzung kommt.

Gemäß Fig. 2 ist die Randzone durch zwei Schnittebenen und durch Zylinderflächen mit einem Austrittsradius R bzw. einem Radius y der Berührung beider Paraboloide begrenzt. Ein Winkel tf , den in der Frontalprojektion der Versetzungs-Vektor OC mit der Horizontalen bildet, ermöglicht, die Versetzung in eine horizontale Komponente «_h und eine vertikale Komponente <* zu zerlegen:

oc_h = oc_COs^_; ec_v = <*sinf (7).

Die eigentliche Lichtversetzung durch den Rand des Reflektors 1 wird auch durch die Riffelung der Randzone der Streuscheibe 2 beeinflußt, die unterteilt ist in:

Bereiche I und II zwischen der Horizontalen H-H und der oberen Schnittebene,

einen Bereich III zwischen der Horizontalen H-H und der unterhalb dieser um einen Winkel von 15° um die Achse χ auf der Seite des asymmetrischen Ausschnitts des Abdeckschirms k der Glühlampe 3 verdrehten Halbebene,

einen Bereich IV zwischen dem Bereich III und der unteren Schnittebene, und

einen Bereich V zwischen der Horizontalen H-H und der unteren Schnittebene des Scheinwerfers.

In den Bereichen I und II sind vertikale Bandlinsen oder -prismen ausgeführt, die das Licht waagerecht streuen.

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Der Bereich III ist klar, die Bereiche IV und V enthalten Bandprismen mit der Grundfläche auf der Seite des Scheinwerferrands .

Fig. 3 stellt Abblendlicht-Lichtbündel von der Randzone dar, und zwar in Strichlinie ohne Lichtversetzung durch das Randparaboloid und in Voll-Linie gemäß der Erfindung. Das Lichtbündel aus dem klaren Bereich III verstärkt die Beleuchtung des näheren Fahrbahnrandes, was zu einer Steigerung der Fahrsicherheit in Kurven in Richtung des Lichtbündels und bei Fahrt mit verschlechterter Sicht führt.

Die Lichtbündel aus den Bereichen I und II werden durch die Streuscheibe in Pfeilrichtung waagerecht gestreut, wobei die vertikale Versetzungs-Komponente Of nach Gleichung (7) in der Nähe der Horizontalen minimal ist, so daß die Reichweite des Scheinwerfers nicht verschlechtert wird, sondern in der Nähe der übergänge des Paraboloids in die obere Schnittebene, wo es zu Deformationen des Reflektors kommt, maximal ist, ao daß hier der Unterschied der Konvergenz Δ« _vmax der Stirnfläche des Fadens des näheren Brennpunktes F des Scheinwerfers gemäß der Erfindung und des Scheinwerfers ohne Versetzung eine genügende Reserve für deren Kompensation bildet. Dadurch werden ein Eindringen des Lichts über die Hell-Dunkel-Grenze und damit auch eine Lichtblendung verhindert.

In Fig. ¹I ist ein Fernlichtbündel vom Fernlichtfaden 6 abgebildet. Das ursprünglich divergente Bündel wird durch die Versetzung OC in ein teil- oder voll-konvergentes Bündel geändert. Die Lichtbündel aus den Bereichen I und II werden durch die Versetzung auf dem Randparaboloid aus dem Raum oberhalb der Horizontalen auf die Fahrbahn versetzt, und nach der breitwinkligen Streuung durch die Streuscheibe 2 in horizontaler Richtung gewährleisten sie eine gute Beleuchtung der Fahrbahnränder bei Fernlichtbetrieb des Scheinwerfers, was bei den bestehen-

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den Scheinwerfern nicht möglich ist. Das Lichtbündel aus dem Bereich III beleuchtet den rechten Rand der Fahrbahn oberhalb der Horizontalen, und mit herabgesetzter Lichtstärke auf der Seite des entgegenfahrenden Lenkers wird so dessen mögliche Blendung bei zu spätem Umschalten von Fern- auf Abblendlicht verringert. Die Lichtbündel aus den Bereichen IV und V v/erden durch die Bandprismen der Streuscheibe 2 auf die optische Achse χ des Scheinwerfers und unterhalb dieser konzentriert, was eine Steigerung der Achslichtstärke des Scheinwerfers, eine Verbesserung des Verhältnisses dieser Achslichtstärke zur maximalen Lichtstärke und eine Steigerung der Beleuchtungsstärke der Fahrbahn auf eine Entfernung von 100 m und mehr zur Folge hat.

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Leerseite

Claims (1)

1. Ansprüche

   Kraftfahrzeug-Scheinwerfer,

   bestehend aus einem Reflektor, einer Streuscheibe und aus einer Glühlampe mit einem Fern licht faden, oinom Abblendlieht faden und einem Abdecksciiirm,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Reflektor (1) in seiner Randzone ein Kandparaboloid mit einer Brennweite (f ) kleiner als die Brennweite (f*_h) <tes Hauptparaboloids besitzt.

   Scheinwerfer nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Streuscheibe (2) in dem

   durch eine Zylinderfläche mit einem Austrittsradius (R),

   durch eine Zylinderfläche mit einem Radius (y ) dor Berührung der beiden Paraboloide,

   durch eine horizontale Kbene (H-I!) und

   durch eine unterhalb dieser um einen Winkel von 15° um die Achse (x) verdrehte Halbebene

   begrenzten Bereich (III) auf der Seite dos asymmetrischen Ausschnitts des Abdeckschirms (U) der ULiihLampo (3) eine klare Zone ohne Riffelung besitzt.

   Scheinwerfer nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Streuscheibe (2)

   im durch die Zylinderflächen, durch den Bereich (III) mit der klaren Zone und durch die untere Schnittebene des Scheinwerfers begrenzten Bereich (IV) sowie

   im durch die Zylinderflächen, ciurch die horizontale ht>ene (H-H) und durch die untere Schnittebene des Schein-

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   ORIGINAL INSPECTS)

   - /ff-

   λ' ί

   werfers begrenzten Hereich (V),

   . andprismen mit eier Grund Viiiehe auf let· l'eite d ocheinwerferrands tes it. ^t.

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   ORIGINAL INSPECTED