DE2819539C2

DE2819539C2 - Reflektor für Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeugleuchten

Info

Publication number: DE2819539C2
Application number: DE2819539A
Authority: DE
Inventors: Giorgio Neive Cuneo Ferrero
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1977-05-10
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1983-07-07
Also published as: FR2390673B1; GB1598038A; DE2819539A1; US4263641A; IT1083262B; FR2390673A1

Description

a) Die Querschnittsaußenseite (9) ist parabelförmig gekrümmt;

b) die zweiten Dreieckseiten (16, 18, 20) sind so geneigt, daß sie den vom Zentrum der annähernd punktförmigen Lichtquelle (22) ausgehenden Strahlen (24) nicht ausgesetzt sind und daß die Strahlen (24) nach der Brechung an den ersten Dreieckseiten (10,12,14), Totalreflexion an der Außenseite (9) und nochmaliger Brechung an den zweiten Dreieckseiten (16,18, 20) im wesentlichen parallel zur optischen Achse (6) verlaufen.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der zweiten Dreieckseiten (16, 18, 20) gegenüber der optischen Achse (6) entsprechend dem Lichteinfallswinkel von der Lichtquelle her bei aufeinanderfolgenden Dreieckstufen unterschiedlich ist, derart, daß diese zweiten Dreieckseiter (16,18,20) im wesentlichen parallel zu dem jeweils auf sie von der Lichtquelle zulaufenden Lichtstrahl sind.

3. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dab die Spitzen der Dreieckstufen derart abgeflacht sind, daß die auf die Abflachungen (38) auftreffenden Lichtstrahlen den Reflektor (4) durchdringen.

4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er an der Innen- und/oder der Außenseite mit den Dreieckstufen überlagerten Unregelmäßigkeiten, z. B. in Form von Einschnitten, Einritzungen, Kerben, linsenartigen Vorsprüngen oder linsenartigen Ausnehmungen, versehen ist.

5. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Werkstoff eingefärbt ist

6. Reflektor aus isolierendem Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er unmittelbar Träger von Anschlußkontakten für den elektrischen Anschluß der Lichtquelle ist

Die Erfindung betrifft einen Reflektor der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art

üblicherweise werden Reflektoren aus nichttransparenten Werkstoffen, z. B. aus Metallen wie Stahl oder eloxiertem Aluminium hergestellt, die lackiert oder mit einem Metallüberzug versehen, z. B. verchromt werden, um eine blanke Oberfläche zu erhalten. Die Verfahren zu ihrer Herstellung sind jedoch recht kompliziert so daß derartige Reflektoren vergleichsweise teuer sind. Darüber hinaus besitzen Reflektoren dieser Art den schwerwiegenden Nachteil, daß sie starkem Verschleiß durch Korrosion unterliegen und erfahrungsgemäß in vergleichsweise kurzen Zeitabständen erneuert werden müssen.

s Ein Reflektor mit den Merkmalen des Gattungsbegriffs des Patentanspruches 1 ist durch die CH-PS 44 728 bekannt Der dort beschriebene Reflektor eignet sich jedoch nicht für die Verwendung in Signalleuchten oder Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen, da dort die

ίο relativ scharfe Bündelung eines Lichtstromes erforderlich ist, während der bekannte Reflektor lediglich dazu bestimmt ist Lampenschirme von Deckenlampen oder dergleichen zu ersetzen und aufgrund seiner einfachen Formgebung auch nur hierzu geeignet ist

Durch die DE-PS 10 93 685 ist ein Fahrzeugscheinwerfer mit einem aus durchsichtigem Werkstoff bestehenden parabolischen Reflektor bekannt in dem eine punktförmige Lichtquelle angeordnet isi und an dessen Rückseite Rückstrahlprismen ausgebildet sind.

Damit wird erreicht daß aktive Leuchten zugleich als Rückstrahler dienen können, ohne daß die Leuchtreichweite der Lichtquelle vermindert wird, da die Abschlußscheibe auf ihrer ganzen Fläche für den ungehinderten Austritt aller Lichtstrahlen zur Verfügung steht Die Rückstrahlwirkung kommt dadurch zustande, daß auf treffende Fremdlichtstrahlen den Reflektor durchdringen und von dessen Prismen total reflektiert und in die Richtung zurückgeworfen werden, aus der sie gekommen sind. Es ist also nicht Zweck des zusätzlichen parabolischen Reflektors, den von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrom scharf zu bündeln, sondern eine optimale Rückstrahlung von Fremdlicht zu gewährleisten.

Demgegenüber Hegt der Erfindung die Aufgabe

zugrunde, einen Reflektor der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß ein möglichst hoher Anteil des von der

Lichtquelle ausgehenden Lichtstroms den Reflektor

parallel zu dessen optischer Achse verläßt

Diese Aufgabe wird durch einen Reflektor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst

Die im Patentanspruch 1 beschriebene Ausbildung der Querschnittskontur des Reflektors bewirkt also, daß die einzelnen von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen beim Eintritt in das optisch dichtere Material des Reflektors in demselben Maße zum Einfallslot hin gebrochen werden wie sie (nach Totalreflexion an der Querschnittsaußenseite) beim Wiederaustritt aus dem Reflektormaterial vom Einfallslot weg gebrochen werden. Insgesamt gesehen ist es also die parabelförmig gekrümmte Querschnittsaußenseite die den resultierenden Strahlengang bestimmt Im allgemeinen kann davon ausgegangen werden, daß die Materialstärke des Reflektors klein ist im Vergleich zur Weglänge des Strahles von der Lichtquelle bis zum Eintritt in das Reflektormaterial, so daß der Auftreffpunkt des Strahles an der Reflektoraußenseite sich nur wenig von dem Auftreffpunkt unterscheidet, den der Strahl ohne die Brechung zum Einfallslot hin erreichen würde. Daraus ergibt sich, daß die Position der Lichtquelle zumindest annähernd mit dem Brennpunkt der parabelförmigen Außenkontur des Reflektors zusammenfallen muß, um den im Patentanspruch 1 genannten, im wesentlichen parallel zur optischen Achse verlaufenden Austritt der von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen zu erreichen.

Es ist ein Vorteil des Reflektors gemäß der Erfindung, daß er nicht nur wesentlich einfacher und preiswerter herzustellen ist und eine praktisch unbegrenzte

Lebensdauer besitz sondern auch eine beachtlich höhere Lichtausbeute ermöglicht als bekannte Reflektoren. Ausgeführte Beispiele haben gezeigt, daß der optische Wirkungsgrad etwa 10% höher ist als bei herkömmlichen verspiegelten Reflektoren.

Aus der im Patentanspruch 1 beschriebenen Formgebung resultiert außerdem der Vorteil, daß im wesentlichen nur Strahlen von der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes reflektiert werden, während Wärmestrahlen (Infrarotlicht) infolge der geringeren Brechung, die sie beim Eintritt in das optisch dichtere Medium erfahren, einen anderen Verlauf nehmen und von dem Reflektor teils absorbiert teils unter Brechung durchgelassen werden. Das hat zur Folge, daß der Reflektor zwar einer höheren, die Frontscheibe der Leuchte hingegen praktisch keiner Wärmebelastung ausgesetzt ist, was aus ökonomischen Gründen vorteilhaft ist, weil die Frontscheibe im allgemeinen größere Flächen überdekken muß und außerdem infolge äußerer Beschädigungen eher ersetzt werden muß als der Reflektor.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche,

Der Reflektor gemäß der Erfindung eignet sich in erster Linie für Signalleuchten für Kraftfahrzeuge, z. B. Bremsleuchten. Rückfahrscheinwerfer, Blinkleuchten und Nebelruckleuchten, er kommt jedoch auch für Scheinwerfer beliebiger anderer Verwendungsart in Betracht

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 und 2 zeigen schematisch einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; es handelt sich um einen Reflektor für die Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges.

Fig.3 zeigt einen Schnitt durch ein zweites » Ausführungsbeispiel eines Reflektors, der ebenfalls für Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges bestimmt ist

In F i g. 1 und 2 sind eine Glühlampe 2 zur Lichterzeugung sowie ein erfindungsgemäß gestalteter Reflektor 4 dargestellt, dessen Außenfläche eine im wesentlicher parabolische Form besitzt

Die optische Achse der Lampe 2 und des Reflektors 4 ist durch eine Linie 6 gekennzeichnet, die durch das optische Zentrum 22 der Glühlampe 2 verläuft, das mit dem Brennpunkt der parabolischen Reflektoraußenfläehe zusammenfällt

Die innere Oberfläche 8 des Reflektors 4 ist mit einer Vielzahl konzentrischer kreisringförmiger Rippen mit dreieckförmigem Querschnitt ausgestattet Sie ergeben eine Reflexionswirkung, die der Reflexion gleicht, die >" bei bekannten Reflektor in durch Metallisierung der inneren Oberfläche des parabolischen Körpers erzielt wird.

Jede der kreisringförmigen Rippen mit dreieckförmigem Querschnitt ist durch zwei Flächen begrenzt Einige ^ dieser Flächen sind in Fig.2 mit Bezugszeichen versehen. Die Bezugszeichen 10, 12 und 14 bezeichnen Flächen, denen in der Schnittansicht zur optischen Achse 6 parallele Dreieckseiten entsprechen, während die Bezugszeichen 16,18 und 20 Flächen bezeichnen, die t>o zum optischen Zentrum 22 v/eisen, so daß sie den von der Glühlampe 2 ausgehenden Strahlen nicht ausgesetzt sind.

Die Flächen 10, 12 und 14 der kreisringförmigen Rippen sind der Glühlampe 2 zugewandt und gehören zu einer Schar von Zylinderflächen, deren gemeinsame Achse mit der optischen Achse 6 der Lampe und des Reflektors zusammenfäl'i. Die anderen Flächen 16. 18 und 20 der Rippen, die den von der Glühlampe 2 ausgehenden Strahlen nicht ausgesetzt sind, sind Teile von Kegelflächen, deren gemeinsamer Scheitel im optischen Zentrum der Lichtquelle liegt und deren Achse mit der optischen Achse der Lampe und des Reflektors zusammenfällt

Vor der Lichtaustrittsöffnung des parabolischen Reflektors 4 befindet sich eine transparente Frontscheibe 26, durch die bei Betrieb der Lampe das von dieser direkt ausgestrahlte und das vom Reflektor reflektierte Licht hindurchtritt

Der Reflektor wirkt in folgender Weise:

Es sei ein einzelner von der Glühlampe 2 ausgehender Lichtstrahl 24 betrachtet Ferner sei angenommen, daß die Lichtquelle angenähert punktförmig und im optischen Zentrum 22 angeordnet ist Der Strahl 24 trifft auf die zylindrische, nach innen weisende Fläche 10 der innersten der konzentrischen kreisfc-rmigen Rippen mit dreieckförmigem Querschnitt und wird beim Eintritt in das den parabolischen Reflektor bildende transparente Material gebrochen.

Der dreieckförmige Querschnitt der kreisförmigen Rippen muß derart bemessen sein, daß der Einfallswinkel auf der Fläche 10 einen solchen Wert hat daß der Lichtstrahl 24 nach seiner Brechung an dieser Fläche die äußere Oberfläche 9 des Reflektors mit einem Einfallswinkel erreicht, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, so daß er an dieser äußeren Oberfläche 9 totalreflektiert wird und durch das Reflektormaterial zu der anderen Fläche 16 der dreieckförmigen Rippe gelangt, auf welche er aufgetroffen ist Wenn der Lichtstrahl 24 die Fläche 16 erreicht ist sein Einfallswinkel gegenüber dieser kleiner als der Grenzwinkel, daher wird er gebrochen, wenn er bei dem Durchtritt durch diese Fläche in den Innenraum des Scheinwerfers selbst gelangt Alle auf die Fläche 10 auftreffenden Lichtstrahlen haben einen ähnlichen Strahlengang, mit Ausnahme derjenigen, die vor ihrer Reflexion an der Oberfläche 9 sehr nahe der Fläche 16 auftreffen. Diese treten durch die Fläche 18 der benachbarten Rippe aus und sind daher nicht genau panllel zur optischen Achse 6. Dies betrifft jedoch nur einen kleinen Teil des Lichts und die Abweichung von der gewünschten Richtung ist sehr klein. Lichtstrahlen, die auf die anderen zylindrischen Flächen des Reflektors auftreffen, haben einen ähnlichen Strahlengang, indem sie an der Oberfläche 9 eine Totalreflexion erfahren und sodann durch Brechung in eine Richtung umgelenkt werden, die parallel oder zumindest im wesentlichen parallel zur optischen Achse des parabolischen Reflektorkörpers verläuft

Um einen regelmäßigen Verlauf der Lichtstrahlen zu erzielen, ist es erforderlich, daß sie bei ihrem Weg von der Glühlampe zu der äußeren Oberfläche 9 des Reflektors nicht auf die zum optischen Zentrum 22 weisenden Flächen. 16, 18 und 20 der Rippen mit dreieckförmigem Querschnitt auftreffea Dies ist der Grund dafür, daß diese Flächen Teile von Kegelflächen sind, deren gemeinsamer Scheitel im optischen Zentrum der Lichtquelle lic^t, da sie somit in jedem Punkt im wesentlichen parallel zur Richtung der von der Glühlampe ausgehenden Lichtstrahlen liegt. Falls Abweichungen hiervon unvermeidlich und, müssen diese so sein, daß die Oberfläche in bezug auf die Lichtstrahlen derart geneigt ist, daß ihre Projektion die optische Achse 6 ut-.f der Seite der Lichtquelle in größerer Nähe zum Scheitel des Paraboloids schneidet. Außerdem dürfen die von der äußeren Oberfläche 9

des Reflektors reflektierten Strahlen nicht wieder auf die der Lichtquelle zugewandten Zylinderflächen 10,12 und 14 auftreffen. Dies ist der Grund dafür, daß diese Flächen als zylindrische Flächenelemente ausgebildet sind, deren gemeinsame Achse mit der optischen Achse 6 zusammenfällt

Die von der in Fig. 1 und 2 dargestellten Lampe ausgehenden Lichtstrahlen laufen damit alle im wesentlichen parallel zur optischen Achse durch die transparente Frontscheibe 26. Wenn der Reflektor 4 aus einem in geeigneter Weise eingefärbten Material hergestellt ist. kann er also sowohl als Reflektor wie auch als Farbfilter dienen. Dies ist besonders dann von Nutzen, wenn die gewünschte Farbänderung, beispielsweise aus ästhetischen Gründen oder wegen der Zulassungsbestimmungen nicht durch Einfärbung der äußeren transparenten Frontscheibe 26 erzielt werden kann. Wenn beispielsweise der Reflektor 4 eine leicht

farblos ist und die Glühlampe 2 zu einer gelben Farbe tendiert, führt das Zusammenwirken dieser Teile zur Erzeugung eines (aus der transparenten Frontscheibe 26 austretenden) Lichts von vollständig weißer Farbe mit einem kontinuierlichen Spektrum über einen großen Wellenlängenbereich.

F i g. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem es sich wiederum um einen Scheinwerfer handelt. Mit Teilen von F i g. 2 übereinstimmende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie diese. Man erkennt, daß bei diesem jo Ausführungsbeispiel die kreisringförmigen Rippen modifiziert sind und flache Rückenflächen, also im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, besitzen. Zwei dieser Rückenfiächen, die mit 28 und 30 bezeichnet sind, werden ausführlich erläutert

Diese flachen Rückenfiächen dienen zur Erzeugung einer diffuseren Reflexion und einer Teilbrechung der von der Lichtquelle 22 ausgesandten Strahlen. Statt flache Rückenflächen vorzusehen, kann dieses Ergebnis auch dadurch erzielt werden, daß die Oberfläche der Rippen in geeigneter Weise z. B. durch Einritzen oder Eingravieren bearbeitet wird oder dadurch, daß linsenförmige Ansätze oder Vorsprünge vorgesehen sind. Diese können entweder an den inneren oder den äußeren Oberflächen des parabolischen Reflektors 4 angebracht sein.

Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform des Reflektors wirkt in folgender Weise: Einige der von der Lichtquelle 22 ausgesandten Strahlen, z. B. der Strahl 24, werden in derselben Weise reflektiert wie dies anhand von F i g. 1 und 2 beschrieben wurde, da sie auf die der Lichtquelle zugewandten Zylinderflächen der kreisförmigen Rippen auftreffen und innen an der äußeren Oberfläche 9 des parabolischen Reflektors 4 reflektiert werden. Andere mit 32 und 34 bezeichnete Strahlen treffen auf die flachen Rückenflächen 28 und 30 auf und werden derart gebrochen, daß sie auf der äußeren Oberfläche 9 mit einem Einfallswinkel auftreffen, der kleiner ist al; der Grcnz'.vinkc!. !"fcl-edesser: werden die Strahlen an dieser Oberfläche nicht reflektiert sondern gebrochen und treten aus der Rückseite des Reflektors aus. Diese Strahlen können bei Frontscheinwerfern zur Beleuchtung des Motorraumes dienen. Bei Rücklichtern oder Heckleuchten können sie zur Beleuchtung des Kofferraumes dienen. (Bei Kraftfahrzeugen mit Heckmotor sind diese Rollen selbstverständlich vertaucht.)

Obwoi.i bei dem in F i g. 2 dargestellten Reflektor die durch die Flächen 10, 12, 14, 16, 18 und 20 definierten Oberflächenmerkmale als Rippen mit dreieckförmigem Querschnitt beschrieben wurden, können sie ebensogut als dreieckförmige Nuten angesehen werden, die in eine ursprünglich glatte parabolische Innenfläche des Reflektors eingeschnitten sind. Dies trifft insbesondere auch auf das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 zu, bei dem die Innenfläche des Reflektors als eine mit in gegenseitigem Abstand angeordneten dreieckförmigen Nuten versehene Fläche beschrieben werden kann, statt sie als eine mit im wesentlichen trapezförmigen Rippen versehene Fläche zu betrachten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Reflektor für Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeugleuchten, bestehend aus transparentem Material, dessen Querschnitt innen mit dreieckförmigen Stufen mit jeweils einer zur optischen Achse parallelen ersten Dreieckseite versehen ist und außen einen zur Totalreflexion geeigneten glatten Verlauf besitzt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: