DE3726478A1 - Einrichtung fuer scheinwerfer, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Einrichtung fuer scheinwerfer, insbesondere fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Scheinwerfer, insbeson
dere für Kraftfahrzeuge nach der Gattung des Anspruchs 1.
Aus der DE-OS 22 09 338 ist eine Tag- und Nachtschaltung einer
Blink- und Bremsleuchte bekannt. Die Bremsleuchte des Standes der
Technik besteht aus einem Reflektor und einer darin angeordneten
Glühlampe und hat im Strahlengang der Leuchte angeordnete optische
Mittel zur Beeinflussung der vom Reflektor reflektierten Strahlen.
Zwischen dem Reflektor und dem optischen Mittel ist eine elektro
optische Scheibe eingesetzt, die mit einer elektrischen Stromquelle
in Verbindung steht. In Tagschaltung steht die Scheibe unter
Spannung und ist dann vollkommen lichtdurchlässig, so daß alles vom
Reflektor abgestrahlte Licht durchgelassen wird. In der Nacht
schaltung hingegen, wird nur eine verminderte Spannung angelegt, so
daß nur ein Teil des Lichtbündels hindurchgelassen und der Rest
abgeschattet wird.
Eine elektro-optische Scheibe, wie sie im Stand der Technik
Anwendung findet, ist für einen Abblendscheinwerfer nicht geeignet.
Im Abblendscheinwerfer kann nicht eine Platte angeordnet sein, die
Licht völlig absorbiert, sondern es muß so viel Licht auf die
Fahrbahn gestrahlt werden, daß die Fahrsicherheit gewährleistet ist.
Mit elektrischen Signalen, die an der elektro-optischen Platte
anliegen, bilden sich keine einzelnen Zonen auf der Scheibe. Eine
Abschattung verschiedener Zonen auf der elektro-optischen Platte ist
nicht möglich.
Mit der Erfindung nach Anspruch 1 werden die im zuvor erwähnten
Stand der Technik dargelegten Probleme in technisch einfacher Weise
gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, optisch bistabile Kri
stalle im Zusammenhang mit Scheinwerfern einzusetzen. Optisch bista
bile Kristalle haben die Eigenschaft, daß sie bei schwacher opti
scher Eingangsleistung und beim Überschreiten eines Schwellenwertes
plötzlich eine hohe Ausgangsleistung aufweisen und beim Vermindern
der Eingangsleistung mit einem gewissen Hysterese-Effekt plötzlich
wieder von hoher Ausgangsleistung auf die schwache Ausgangsleistung
zurückspringen. Bringt man solche optisch bistabilen Kristalle auf
eine Scheibe in dem vom Reflektor ausgehenden Strahlengang auf, so
kann damit die Lichtverteilung und mithin die Ausleuchtung der Fahr
bahn entsprechend den jeweils vorherrschenden Einflußfaktoren opti
miert werden. Hierdurch wird die Fahrzeuglenkung erleichtert und
riskante Verkehrssituationen im wesentlichen vermieden. Es werden
gute Sichtverhältnisse bei jeder Fahrbahnsituation erreicht. Mit der
erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Lichtverteilung eines Schein
werfers automatisch gesteuert und bei zu hellem Vorfeld wird eine
Dämpfung der Vorfeldzonen ermöglicht.
Mit der Einrichtung nach Anspruch 6 wird eine automatische Umschal
tung von Abblendlicht auf Fernlicht und umgekehrt erreicht und eine
Anpassung der Lichtverteilung an die Lichtverhältnisse der Umgebung,
also an Nebel, Schnee oder Regen ermöglicht.
Die Einrichtung nach Anspruch 9 ermöglicht durch eine Umlenkein
richtung, die Strahlen, die von der im Reflektor angeordneten Glüh
lampe ausgehen, zur Steuerung der Kristalle zu verwenden.
Mit der Einrichtung nach Anspruch 10, kann in vorteilhafter Weise
die Anzahl der zu schaltenden Zonen auf der Streuscheibe erhöht
werden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Es
zeigen: Fig. 1 einen Fern- und Abblendscheinwerfer herkömmlicher
Bauart mit Streuscheibe in räumlicher Darstellung; Fig. 2 einen
Fern- und Abblendscheinwerfer mit abbildender Optik ebenfalls in
räumlicher Darstellung; Fig. 3 ein Schaubild des Verhaltens der
bistabilen Kristalle in Abhängigkeit von der zugeführten
Lichtintensität zur abgegebenen Lichtintensität, d.h. der
Lichtdurchlässigkeit oder Lichtundurchlässigkeit.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung für Scheinwerfer, insbesondere für
Kraftfahrzeuge dargestellt, mit einem Reflektor 10 und einer darin
angeordneten Glühlampe 11. Die Glühlampe 11 sendet Strahlen aus, die
durch den Reflektor 10 abgelenkt werden. Zwei der abgelenkten
Strahlen 14, 15 sind dargestellt, deren Strahlengang vom Reflektor
aus auf die optische Scheibe 12, die im Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 eine Streuscheibe 16 ist, gehen. Auf der Innenseite der
Streuscheibe 16 sind optisch bistabile Kristalle angeordnet. Die
bistabilen Kristalle, die aus Halbleitermaterialien wie z. B. GaAs,
InSb, CuCl etc. bestehen, haben die Eigenschaft, bei einer Basis
lichtintensität lichtundurchlässig zu sein und erst bei bestimmter
auf sie strahlender Lichtintensität von Lichtundurchlässigkeit auf
Lichtdurchlässigkeit zu schalten.
Ist das Scheinwerferlicht eingeschaltet, haben die von dem Schein
werferreflektor ausgehenden Lichtstrahlen obige Basislichtintensität
oder Lichtstärke, die nicht ausreicht, um die Kristalle umzuschal
ten. Zur Umschaltung der Kristalle ist neben den Lichtstrahlen, die
vom Reflektor ausgehen, eine weitere Lichtstrahlung auf die bistabi
len Kristalle erforderlich. Die Halbleitermaterialien oder bistabi
len Kristalle reagieren auf zunehmende Lichtstärke, wie in Fig. 2
dargestellt. Auf der Abszisse ist die zugeführte Lichtstärke I O
dargestellt und auf der Ordinate die Lichtstärke, die durch die Kri
stalle geht. Bei eingeschalteter Glühlampe 11 strahlt die Licht
stärke I sw (vgl. Fig. 2) auf die Kristalle, die bei dieser Licht
stärke noch das ganze Licht absorbieren. Es ist noch die weitere
Lichtstärke I s erforderlich, um auf die Lichtstärke I g zu kom
men. Bei der Lichtstärke I g kommt die Lichtstärke über den
Schwellenwert am Bezugspunkt 17 der Fig. 2 und die bistabilen Kri
stalle schalten schlagartig von Lichtundurchlässigkeit auf Licht
durchlässigkeit um. Bei Erhöhung der Lichtstärke I 0 folgen die bi
stabilen Kristalle dem Verlauf der Diagrammkurve 18 in Fig. 2. Beim
Zurücknehmen der zusätzlichen Lichtstärke I s folgen die bistabilen
Kristalle wiederum der Diagrammkurve 18 und gehen mit einem Hyste
reseeffekt wieder auf den Wert I sw zurück. Bei diesem Wert I sw
der Lichtstärke absorbieren die bistabilen Kristalle wieder nahezu
das gesamte Licht.
Die zusätzliche Lichtstärke, die zur Umschaltung der optisch bista
bilen Kristalle notwendig ist, erzeugt eine Steuerlichtquelle, ins
besondere ein Laser 20 oder 30 (Fig. 1).
Der Laser muß mit der Lichtstärke leuchten, die notwendig ist, um zu
der Lichtstärke J g zu kommen. Entsprechend der Anzahl der auf der
Streuscheibe aufgebrachten einzelnen getrennten Zonen sind entweder
die gleiche Anzahl von Laserlichtquellen erforderlich oder in den
Laserstrahl der Laserlichtquellen wird ein Strahlungsteiler 32 ein
gebracht, der so eingestellt ist, daß er bestimmte Zonen bestrahlt.
Je mehr Zonen von Laserlichtquellen bestrahlt werden, um so größer
ist die Auflösung an der Streuscheibe.
Von einer Vielzahl um den Reflektor 10 angeordneten Laserlichtquel
len wurden die Laserlichtquellen 20 und 30 (Fig. 1) exemplarisch
für viele herausgegriffen, an denen die Funktion im einzelnen er
klärt wird.
Die Glühlampe 11 ist eingeschaltet und erzeugt Lichtstrahlen, die
vom Reflektor abgelenkt werden und in Richtung Streuscheibe 16 ge
hen. Einer von diesen vom Reflektor 10 ausgehenden Lichtstrahlen ist
der Lichtstrahl 15, der auf die Streuscheibe 16 trifft. In dieser
Zone der Streuscheibe 16, in der der Lichtstrahl 15 auftrifft,
trifft kein Laserstrahl auf. Die auf der Innenseite der Streuscheibe
16 angebrachten bistabilen Kristalle schalten daher nicht auf Licht
durchlässigkeit um. Diese einzelne Zone der Streuscheibe sperrt
folglich die vom Reflektor 10 kommenden Lichtstrahlen.
Ein weiterer, vom Reflektor 10 kommender Lichtstrahl 14, trifft auf
eine andere einzeln, voneinander getrennte Zone der Streuscheibe 16.
Auf dieser Zone der Streuscheibe 16 strahlt auch der Laserstrahl 31
der Laserlichtquelle 30. Dieser Laserstrahl 31 ist ein Laserstrahl
mit geeigneter Wellenlänge (kohärentes Licht) und ist auf die Licht
stärke geschaltet, die die bistabilen Kristalle dieser Zone auf der
Innenseite der Streuscheibe 16 auf Lichtdurchlässigkeit schaltet.
Zur Umschaltung ist nur eine geringe, im Milliwatt-Bereich liegende
Leistung erforderlich, und ein Punktstrahl der Laserlichtquelle
(20, 30) reicht für die Umschaltung der einzelnen Zonen aus. Folg
lich können die Strahlen vom Reflektor ungehindert durch die Streu
scheibe 16 auf die Fahrbahn gelangen.
Eine weitere die Umschaltung steuernde Steuerlichtquelle, die Strah
lung vorbestimmter Intensität oder Lichtstärke auf die optisch
bistabilen Kristalle sendet, ist in alternativer Ausführung in Fig.
1 ein Lichtstrahl 41, der von der Glühlampe 11 kommt und von einer
von vielen um den Reflektor 10 angeordneten Umlenkeinrichtungen 40
abgelenkt wird. Der Lichtstrahl 41, der vom Reflektor 11 kommt,
trifft auf einen am Umfang des Reflektors 11 angebrachten, über eine
mechanische Einrichtung 42 beweglichen Spiegel 43. Der Spiegel ist
mit einem Filter 44 verbunden, durch den die vom Reflektor 10
kommenden Lichtstrahlen gehen und Lichtstrahlen vorbestimmter
Wellenlänge herausgefiltert werden. Der herausgefilterte Lichtstrahl
ist gleichfalls geeignet, die bistabilen Kristalle auf Lichtdurch
lässigkeit zu schalten. Durch entsprechende Einstellungen der ein
zelnen Spiegel 43 der Umlenkeinrichtungen 40 können die einzelnen
Zonen der Streuscheibe angestrahlt werden. Folglich können auch
damit auf der Streuscheibe Zonen, die Licht durchlassen, und Zonen,
die Licht sperren, geschaltet werden.
Die Laserlichtquellen 20, 30 oder die Umlenkeinrichtung 40 sind mit
nicht im Detail dargestellten, in allen Freiheitsgraden beweglichen
Einrichtungen 42 und 45 verbunden, die eine solche Einstellung der
Laserlichtquellen erlauben, daß einzelne lichtdurchlässige und
lichtundurchlässige Zonen auf der Streuscheibe gebildet werden.
Die Einrichtungen 45 der Laserlichtquelle und die mechanischen
Einrichtungen 42 werden von einem Datenverarbeitungssystem 50
gesteuert. Das Datenverarbeitungssystem 50 erhält seine Signale von
einem Sensorsystem, das auch aus einem einzigen Sensor 51 bestehen
kann. Der Sensor 51 tastet den Bereich vor dem Fahrzeug ab, d. h. er
stellt fest, ob ein beleuchtetes Fahrzeug entgegenkommt, ob Straßen
beleuchtungen eingeschaltet sind oder ob besondere Witterungsver
hältnisse wie Schnee, Regen, Nebel herrschen. Er erfaßt folglich
ganz allgemein die Fahrbahnsituation vor dem Fahrzeug und gibt die
Signale über die Verbindung 52 an das Datenverarbeitungssystem 24
weiter. Das Datenverarbeitungssystem 50 hat eine Vielzahl von Fahr
bahnsituationen gespeichert. Über eine fest verankerte, einpro
grammierte Logik vergleicht das Datenverarbeitungssystem 50 in einem
Soll/Ist-Vergleich, die Signale des Sensors 51 mit den vorgegebenen
Werten der einzelnen Fahrbahnsituationen und gibt nun seinerseits
eine bestimmte Steuergröße über die Leitung 53 an die Einrichtungen
42, 45 oder in alternativer Ausführung an die Laserlichtquellen 20
und 30 weiter. Diese Einrichtungen werden aufgrund der vom Daten
verarbeitungssystem 50 kommenden Werte dann so eingestellt, daß sich
auf der Streuscheibe bestimmte lichtdurchlässige und lichtundurch
lassige Zonen bilden. Damit wird auch eine automatische Fern
licht/Abblendlicht-Schaltung und umgekehrt erreicht.
In Fig. 3 ist ein Scheinwerfer mit abbildender Optik dargestellt.
Scheinwerfer dieser Art haben einen Reflektor 10, mit im Reflektor
10 angeordneter Glühlampe 11 und einer Blende 3, vor dem Reflektor
10 und einer nachgeschalteten in Strahlenrichtung vor der Blende
angeordneten Sammellinse 4. Die Blende 3 ist eine Scheibe, die nur
an der dem Reflektor zugewandten Seite mit optisch bistabilen
Kristallen beschichtet ist und sie ist wiederum in mehrere voneinan
der getrennte Zonen unterteilt. Wird eine Zone dieser Blende, wie
oben bei Fig. 1 beschrieben, mit vorbestimmter Lichtstärke ange
strahlt, so werden die optisch bistabilen Kristalle lichtdurch
lässig. In Fig. 3 trifft der vom Reflektor 10 kommende Lichtstrahl
14 auf eine Zone der Blende 3 auf, auf der auch der Lichtstrahl 31
auftrifft und daher entsteht hier eine lichtdurchlässige Zone 55.
Auch bei dieser Ausführung sind, wie in Fig. 2 beschrieben, mehrere
Laser oder/und Umlenkeinrichtungen vorhanden. Daher können sich,
entsprechend der vom Datenverarbeitungssystem 50 kommenden Signale,
verschiedene Formen der Blende 3 bilden.
Die automatischen Lichtverteilungssteuerungen mit optisch bistabilen
Kristallen sind bei ECE und SAE-Lichtverteilungen, bei Polyellip
soidscheinwerfern und im Zusammenhang mit herkömmlichen Parabol-,
Homofokal- und segmentierten Reflektoren einsetzbar.
Weiterhin kann die beschriebene Erfindung auch mit Gasentladungs
lampen anstelle von Glühlampen betrieben werden.
Claims (10)
1. Einrichtung für Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einem Reflektor und einer darin angeordneten Glühlampe und mit
einer in Strahlenrichtung vor dem Reflektor angeordneten elektro
optischen Scheibe zur Beeinflussung der vom Reflektor reflektierten
Strahlen und weiter im Strahlengang vor der Scheibe ist eine Streu
scheibe angeordnet, dadurch gekennzeichnet, daß optisch bistabile
Kristalle auf wenigstens einer Zone aufgebracht sind, steuerbare,
kohärentes Licht aussendende Steuerlichtquellen Strahlen vorbestimm
ter Intensität auf die Kristalle senden, wobei die Größe der Strah
lungsintensität die Kristalle von Lichtdurchlässigkeit auf Sperren
des Lichts und umgekehrt schaltet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Scheibe eine Streuscheibe ist und daß die Kristalle auf einer Seite,
insbesondere auf der Innenseite der Streuscheibe angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Scheibe eine Blende (abbildende Optik) ist, und daß die Kristalle
auf der einen Seite der Blende angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kristalle aus einem Halbleitermaterial bestehen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Halbleitermaterial GaAs, InSb, CuCl etc. ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerlichtquellen von einem Datenverarbeitungssystem gesteuert
werden in Abhängigkeit von Steuersignalen einer die Lichtverhält
nisse der Fahrbahn, auf der sich das Kraftfahrzeug bewegt, erkennen
den Sensoreinrichtung.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuerlichtquelle eine Zusatzlampe ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatzlampe ein Laserlicht oder kohärentes Licht aussendet.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerlichtquelle aus einer Umlenkeinrichtung besteht, welche
von der Glühlampe oder Gasentladungslampe kommende Strahlen durch
ein Filter, das im Strahlengang der Strahlen angeordnet ist, lenkt
und das Filter Licht einer vorbestimmten Wellenlänge herausfiltert.
10. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Steuerlichtquellen angeordnet sind und daß jeder einzelnen
Steuerlichtquelle je eine Zone mit Kristallen auf der Blende oder
Streuscheibe zugeordnet ist.
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F21M 3/05 |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |