DE3506405A1

DE3506405A1 - Scheinwerferanlage

Info

Publication number: DE3506405A1
Application number: DE19853506405
Authority: DE
Inventors: Bertus de Eindhoven Vrijer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1984-02-27
Filing date: 1985-02-23
Publication date: 1985-08-29
Also published as: IT8519608A0; DE3506405C2; NL191257C; FR2560354B1; CA1255643A; NL191257B; GB2154726A; US4760501A; IT1183403B; JPS60205901A; JP2706766B2; NL8400592A; GB2154726B; BE901816A; FR2560354A1; GB8504580D0

Description

PHN 10 952 4t

L
¹¹ Scheinwerf er anlage"

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferanlage mit mindestens zwei Scheinwerferpaaren für die Montage in der Vorderseite eines Kraftwagens, wobei an beiden Seiten der Mitte der Vorderseite jeweils ein Scheinwerfer eines

δ jeden Paares angebracht ist, wobei die Scheinwerfer eines Paares im Betrieb je ein Abblendlicht und die Scheinwerfer des anderen Paares im Betrieb je Fernlicht liefern, welche Scheinwerfer je einen abgeflachten, konkaven Reflektor mit einer optischen Achse und einem Brennpunkt aufweisen, welcher Reflektor mit einer im wesentlichen viereckigen Linse mit einer mittleren Höhen- und einer mittleren Breitenabmessung abgeschlossen ist, und in welchem Reflektor * eine kompakte Lichtquelle axial angeordnet ist. Eine der-

artige Scheinwerferanlage wird bereits bei Kraftfahrzeugen verwendet.

Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen bemüht man sich, den Luftwiderstand durch die Wahl einer aerodynamisch vorteilhaften Form möglichst niedrig zu haben. Die in der Vorderseite von Kraftfahrzeugen erforderliche Höhe zum Aufnehmen von Scheinwerfern für Abblend- und Fernlicht beschränkt jedoch die Wahlfreiheit. Bei den üblichen Scheinwerferanlagen, in denen ein Glühkörper möglicherweise in einer halogenhaltigen Gasatmosphäre als Lichtquelle verwendet wird, sind Reflektoren mit einer grossen reflektierenden Oberfläche erforderlich und also auch grossflächige Linsen zur Bildung eines ausreichenden Lichtbündels aus dem von der Lichtquelle erzeugten Licht. Die Grosse der Reflektoren und der Linsen erfordern die Wahl einer hohen Vorderseite.

An Scheinwerferanlagen wird die Anforderung gestellt, dass ihre Abblendscheinwerfer ein gutes Abblendlicht abgeben, d.h. dass sie die Fahrbahn über einen möglichst grossen Abstand gleichmässig beleuchten und trotzdem

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entgegenkommenden Verkehr nicht blenden. Diese Anforderungen sind im Grunde genommen unvereinbar und nur annähernd verwirklichbar, wenn nur grosse Reflektoren und grosse Linsen verwendet werden.

Unter "Linse" sei hier eine lichtdurchlässige Scheibe mit optischen Elementen zum Ablenken und/oder Streuen des Lichtes verstanden, um dem aus einem Reflektor heraustretenden Lichtbündel seine Form zu geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheinwerferanlage eingangs erwähnter Art zu schaffen, die Scheinwerfer mit einer sehr geringen Höhe hat und trotzdem Abblendlicht liefert, das die Fahrbahn für das Kraftfahrzeug über einen grossen Abstand und Breite gleichmässig beleuchtet und keine wesentliche Blendung des entgegenkommenden Verkehrs verursacht.

Diese Aufgabe wird bei einer Scheinwerferanlage der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Lichtquelle jeweils ein Hochdruckgasentladungsbogen in einem lichtdurchlässigen Kolben ist, dass das *

Verhältnis der mittleren Breiten- und der mittleren Höhen- § abmessung der Linsen grosser als 3 cm und die mittlere *

Höhenabmessung kleiner als 6 cm ist.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Abblendscheinwerfer dieser Scheinwerferanlagen die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug, das mit dieser Anlage ausgerüstet ist, über einen grossen Abstand und eine sehr grosse Breite sehr hell und gleichmässig beleuchten, während im Lichtstärkediagramm nahe beim Verschwindepunkt ein sehr starker Gradient erhalten wird und entgegenkommender Verkehr sehr wenig Streulicht empfängt. Dabei kann in der Nähe des Kraftfahrzeugs ebenfalls eine helle Beleuchtung der Fahrbahn für entgegenkommenden Verkehr bis zur anderen Wegkante erhalten werden. Es hat sich gezeigt, dass das Abblendlicht in allen diesen Punkten bessere Eigenschaften als das Abblendlicht herkömmlicher Scheinwerferanlagen mit viel grösseren Scheinwerfern hat.

An Fernlichtscheinwerfer werden viel weniger strenge Anforderungen gestellt, insbesondere keine Anforde-

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rungen hinsichtlich grosser Helligkeitsgradienten im ausgestrahlten Licht. Durch die Verwendung eines kompakten Hochdruckgasentladungsbogens in den Fernlichtscheinwerfern wird ausgezeichnetes Fernlicht erhalten.

In einer besonderen Ausführungsform der Scheinwerferanlage liegt in den Abblendscheinwerfern die optische Achse des Reflektors auf weniger als ■£· der Höhe der Linse vom Unterrand der Linse entfernt.

Zum Erhalten von Abblendlicht mit einer verhältnis-10· massig kleinen, auf die nächstliegende Wegkante gerichteten Lichtkomponente schneidet die optische Achse die Linse in einer vorteilhaften Ausführungsform in einer sehr geringen Höhe der Linse, beispielsweise wenigstens nahezu in der Höhe des Unterrandes der Linse. In einer sehr vorteilhaften Ausführungsform weicht der Reflektor eines AbblendScheinwerfers nahe bei der Brennebene der optischen Achse und bietet dadurch Raum an den Kolben der Lichtquelle und an eine mögliche Abblendkappe. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Abblendkappe im Reflektor integriert. Ausführungsbeispiele der Scheinwerferanlage nach der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Scheinwerferanlage in der Vorderseite eines Kraftfahrzeugs, Fig. 2 eine aufgebrochene perspektivische Darstellung eines Fernlichtscheinwerfers,

Fig. 3 eine aufgebrochene perspektivische Darstellung eines ersten Abblendscheinwerfers, Fig. 4 eine aufgebrochene perspektivische Darstellung eines zweiten Abblendscheinwerfers,

Fig. 5 eine beschreibende Darstellung der Linse eines Abblendscheinwerfers,

Fig. 6a ein Isocandela-Diagramm, erhalten mit dem Scheinwerfer nach Fig. 3 und der Linse nach Fig. 5» Fig. 6b eine schematische Angabe der Grosse der Linse,

Fig. 7a ein Isocandela-Diagramm eines bekannten Abblendscheinwerfers mit einer Halogenglühlampe als Licht-

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quelle,

Fig. 7b eine Angabe der relativen Grosse der benutzten Linse,

Fig. 8a ein Isocandela-Diagramm eines anderen bekannten Abblendscheinwerfers mit einer anderen Halogenglühlampe als Lichtquelle,

Fig. 8b eine Angabe der relativen Grosse der benutzten Linse.

In Fig. 1 verfügt die Scheinwerferanlage über zwei Scheinwerferpaare 1a, 1b bzw. 2a, 2b, wobei an beiden Seiten der Mitte der Vorderseite 3 jeweils ein Scheinwerfer 1a, 2a bzw. 1b, 2b eines jeden Paares montiert ist. Die Scheinwerfer 1a und 1b liefern im Betrieb ein Abblendbündel und die Scheinwerfer 2a, 2b ein Fernlichtbündel. In der Figur sind von den Scheinwerfern nur die im wesentlichen viereckigen Linsen mit ihrer mittleren Höhenabmessung h und ihrer mittleren Breitenabmessung w_ sichtbar. Hinter den Linsen befindet sich immer ein von einer jeweiligen Linse abgeschlossener, abgeflachter, konkaver Reflektor mit einer optischen Achse und einem Brennpunkt, in dem ein kompakter Hochdruckentladungsbogen in einem lichtdurchlässigen Kolben angeordnet ist. Das Verhältnis von w und h ist mehr als 3 u.zw. etwa 4, die Höhenabmessung h ist weniger als 6 cm, u.zw. 5 cm.
In Fig. 2 hat ein abgeflachter, konkaver, paraboloidischer Reflektor 10 eine optische Achse 11 und einen Brennpunkt 12. Als kompakte Lichtquelle 13 ist ein Hochdruckgasentladungsbogen mit einem lichtdurchlässigen Kolben mit Elektroden auf der optischen Achse angeordnet. Der Reflektor 10 ist mit einer Linse 14 von 4 χ 20 cm abgeschlossen. Der Scheinwerfer ist dazu geeignet als Fernlichtscheinwerfer benutzt zu werden. Falls der Scheinwerfer als Abblendscheinwerfer benutzt werden muss, ist die Lichtquelle 13 bis vor dem Brennpunkt 12 zu verschieben und von einer Abblendkappe zu versehen (Vergl. Fig. 3 und 4).

In Fig. 3 und 4 sind entsprechende Teile immer mit einer Bezugsziffer beseichnet, die um 10 höher als die in der direkt vorangegangenen Figur ist.

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In Fig. 3 weicht der Boden 26 des Reflektors 20 nahe bei seinem Brennpunkt von der optischen Achse 21 zurück. Die optische Achse geht durch den Unterrand der Linse Zk. Eine nichtreflektierende Abblendkappe 25 umschliesst die Lichtquelle 23» einen Hochdruckentladungsbogen mit einer Bogenlänge von 4,7 mm und einem Bogendurchmesser von 1,3 nun, gemessen zwischen zwei einander diametral gegenüberliegenden Punkten, an denen die Intensität 20$ des Höchstwertes beträgt. Die Lichtquelle 23 ist auf der optischen Achse des Reflektors axial angeordnet, wobei ihre Mitte über 5 »3 nwn zur Linse vom Brennpunkt aus verschoben ist. Das Paraboloid hat einen Brennpunktabstand von 25 mm. Die Linsenabmessungen betragen 5 x 20 cm In Fig. 4 weicht der Boden 36 des Reflektors 30 ebenfalls von der optischen Achse 31 zurück und bildet eine mit dem Reflektor integrierte Abblendkappe 35« Die Linse hat die Abmessungen 4 χ 20 cm.

Anhand der Fig. 5 wird die in Fig. 3 benutzte Linse beschrieben, von dem Reflektor aus gesehen. Mit einem Pfeil ist stets ein prismatisches optisches Element angegeben, das stets mit dem dabei erwähnten Winkel angibt, in welcher Richtung und über welchen Winkel das auffallende Licht abgelenkt wird. Zwei Pfeile .in einem Fach geben ein optisches Element aus zwei überlagerten prismatischen Elementen an. "S" gibt an, dass das betreffende Fach ein streuendes Element hat, möglicherweise einem Prisma überlagert. Ein streuendes Element besteht aus angeschlossenen vertikalen Rillen mit einer Breite von 6 mm, die in horizontaler Richtung kreisförmig gekrümmt sind. Das Ausmass der Streuung ist hinter "6" erwähnt. Die Linse ist derart ausgebildet, dass sie bei Verwendung im Scheinwerfer nach Fig. 3 das Bündel der Fig. 6a liefert.

In Fig. 6a ist ein Isocandela-Diagramm, das mit einem Abblendscheinwerfer nach Fig. 3 erhalten ist, eine Linse nach Fig. 5 und ein Hochdruckentladungsbogen dargestellt, der 35 W aufnahm.

Dieses Diagramm wurde dadurch erhalten, dass auf

einer Fahrbahn ein Schirm in 25 m Entfernung vom Abblend-

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scheinwerfer und senkrecht zu seiner optischen Achse angeordnet wurde. Die Kurven geben je Punkte mit gleicher Lichtstärke ausgedrückt in Candela an. Auf dem am Schirm erhaltenen Muster wurde ein Achskreuz überlagert, das durch die Geraden H und M gebildet wird. Dabei ist H ein horizontale Gerade in gleicher Höhe mit der optischen Achse des Reflektors, M eine vertikale Gerade durch diese optische Achse. Die Gerade R gibt den Verlauf der Fahrbahnbegrenzung an, wenn vom Reflektor aus gesehen, M die Mitte der rechten Fahrbahn, S die Trennlinie zwischen rechter und linker Fahrbahnhälfte, L die linke Fahrbahnbegrenzung. Die Gerade E gibt die Linie an, entlang der das Ausge eines entgegenkommenden Fahrers sich von der Ferne aus (Schnittpunkt von H und M) verschiebt. Punkte, die vom Reflektor aus unter einem stets um einen Grad grösseren Winkel mit der Verbindungslinie des Reflektors zum Schnittpunkt der Linien M und H gesehen werden, sind auf der Linie M und auf den Linien parallel zu H mit Querstrichen angegeben. Das Diagramm zeigt daher das Feld von -12° bis +12° horizontal und -6° bis +3° vertikal.

Im Diagramm ist der Raumwinkel, der von einem wirksamen Abblendlichtbündel gefüllt wird, von der 16OO cd-Linie begrenzt. Das Gebiet mit niedriger Intensität liegt ausserhalb der 63Ο cd-Linie, das Ubergangsgebiet zwischen der I6OO- und 630 cd-Linie. Innerhalb des wirksamen Abblendlichtbündels ist der Bündelteil mit grosser Helligkeit von der 10.000 cd-Linie begrenzt.

Auffallend im Diagramm sind:

- die hohe Gleichmässigkeit des Bündels,

- die Ausdehnung des Bündels sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung,

- der starke Gradient nahe bei der Linie H, an welcher Stelle die 25.OO cd-Linie und die 630 cd-Linie in den rechten Quadranten sehr nahe beieinander liegen,

- die niedrigen Intensitäten im Quadranten linksoben, in dem die Gefahr für Blendung am grössten ist. Die 630 cd-Linie fällt zum grössten Teil mit der Linie H zusammen und kommt erst sehr nahe beim Ursprung des Achskreuzes

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über der Linie H hinaus.

Das Bündel gibt eine sehr grosse Sichtweite, eine hohe Gleichmässigkeit, eine starke Streuung und einen sehr niedrigen Blendungspegel.

δ In Fig. 6b ist schematisch die Grosse der Linse,

die den Strahl bildet, dargestellt.

In Fig. 7a ist das auf gleiche Weise wie bei Fig.6a aufgenommene Diagramm des Abblendbündels, in Fig. 7b die relative Grosse der dazu benutzten Linse, in der Ausführung mit einer C6c6-Lampe, eine Glühlampe mit zwei transversal angeordneten Glühkörpern dargestellt, von denen einer eine Leistungsaufnahme von 45 W aufweist, und transversal im Brennpunkt in einem Reflektor mit einem Brennpunktabstand von 31»75 mm das Abblendbündel gibt, und der andere ein Fernlichtbündel gibt. In dieser Lampe schneidet die optische Achse des Reflektors die Linse auf halber Höhe. Aus dem .Diagramm ist klar ersichtlich:

- eine geringe Gleichmässigkeit des Bündels, insbesondere kurz vor dem Scheinwerfer (rechtsunten), _ eine geringe Ausdehnung des wirksamen Bündels, die 25.000-cd-Linie ist klein und liegt niedrig im Diagramm, eine geringe Streuung des Bündels, die 10.000 cd-Linie kommt nicht in die Nähe der Linie S,

- ein sehr kleiner Gradient nahe bei der Linie H in den rechten Quadranten sogar die 630 cd- und die 63ΟΟ cd-Linien liegen weit auseinander,

- hohe Intensitäten im Quadranten linksoben, sogar die 1600 cd-Linie geht beim Ursprung des Achskreuzes hoch über der Linie H hinaus,

Der Strahl gibt eine relativ geringe Sichtweite,

eine verhältnismässig geringe Gleichmässigkeit, einen verhältnismässig hohen Blendungspegel trotz des grossen Reflektors und der grossen Linse, mit der er gebildet ist. In Fig. 8a ist das auf gleiche Weise wie bei Fig. 6a aufgenommene Diagramm des Abblendlichtbündels, in Fig. 8b die relative Grösse der dazu benutzten Linse in der Ausführung mit einer H-4-Lampe, eine HaJogenlampe mit zwei axialen Glühkörpern dargestellt, von denen einer

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50 ¥ Leistungsaufnahme aufweist und, 1 mm vor dem Brennpunkt in einem Reflektor mit einem Brennpunktabstand von 31, 75 mm aufgestellt, mit Hilfe einer Abblendkappe den Abblendbtindel liefert. Die optische Achse des Reflektors schneidet die Linse auf halber Höhe. Im Diagramm ist ersichtlich:

- eine gute Gleichmässigkeit des Lichtbündels,

- eine ausreichende Ausdehnung des Bündels in vertikaler Richtung, aber eine sehr geringe horizontale Streuung, - ein Gradient in den rechten Quadranten nahe bei der Linie H, der kleiner als der im ersten Diagramm ist,

- verhältnismässig niedrige Intensitäten im Quadranten linksoben.

Der Strahl weist eine ziemlich grosse Sichtweite eine ausreichende Gleichmässigkeit, eine geringe Streuung und einen niedrigen Blendungspegel auf.

Die beschriebenen Lichtbündel sind für Rechtsverkehr bestimmt. Es wird klar sein, dass Scheinwerfer, die das Spiegelbild der beschriebenen Scheinwerfer bilden, 2" für Linksverkehr verwendbar sind.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Scheinwerferanlage mit mindestens zwei Scheinwerferpaaren für die Montage in der Vorderseite eines Kraftfahrzeugs mit jeweils einem Scheinwerfer jedes Paares an beiden Seiten der Mitte der Vorderseite, wobei die Scheinwerfer eines Paares im Betrieb je ein Abblendlicht und die Scheinwerfer des anderen Paares im Betrieb je ein Fernlicht liefern, welche Scheinwerfer je einen abgeflachten,konkaven Reflektor mit einer optischen Achse und einem Brennpunkt aufweisen, welcher Reflektor mit einer im wesentlichen viereckigen Linse mit einer mittleren Höhen- und einer mittleren Breitenabmessung abgeschlossen ist, und im welchen Reflektor eine kompakte Lichtquelle axial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle jeweils ein Hochdruckgasentladungsbogen in einem lichtdurchlässigen Kolben ist, dass das Verhältnis der mittleren Breiten- und der mittleren Höhenabmessung der Linsen grosser als 3 und die mittlere Höhenabmessung kleiner als 6 cm ist.

2. Scheinwerferanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abblendscheinwerfern die optische Achse des Reflektors weniger als ij: der Höhe der Linse vom Linsenunterrand entfernt ist.

3. Scheinwerferanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse des Reflektors die Linse wenigstens nahezu in Höhe dessen Unterrandes schneidet. km Scheinwerferanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor nahe bei seiner Brennebene von der optischen Achse abweicht und dadurch dem Kolben der Lichtquelle und einer möglichen Abblendkappe Raum bietet.

5. Scheinwerferanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblendkappe im Reflektor integriert ist.