DE3744563A1

DE3744563A1 - Scheinwerfer fuer ein kraftfahrzeug zum aussenden eines durch eine hell-dunkel-grenze begrenzten lichtbuendels, mit einem modifizierten reflektorhintergrund

Info

Publication number: DE3744563A1
Application number: DE19873744563
Authority: DE
Inventors: Patrice Collot; Bernard Luciani
Original assignee: Cibie Projecteurs SA
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1988-07-14
Anticipated expiration: 2007-12-31
Also published as: US4803601A; DE3744563C2; JPH01200501A; JP2622564B2

Description

Die Erfindung betrifft Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge zum Aussenden von einem oder mehreren Lichtbündeln, wobei wenigstens ein Lichtbündel durch eine Hell-Dunkel-Grenze begrenzt ist und ein Abblend- oder Nebelleuchten-Lichtbündel bildet.

Die Definition einer solchen Hell-Dunkel-Grenze oder Beschneidung ist je nach den in den verschiedenen Ländern geltenden Vorschriften verschieden. Auf die Abblendlichtbündel sind jedoch hauptsächlich zwei Normen anwendbar.

Eine erste, weitverbreitete Norm ist die europäische Norm, nach der (für ein Verkehrssystem mit Rechtsfahrvorschrift) das Lichtbündel durch eine links von der waagerechten Scheinwerferachse angeordnete waagerechte Halbebene und durch eine rechts derselben Achse angeordnete, von dieser weg unter 15° leicht ansteigende Halbebene begrenzt ist.

Weitere Einzelheiten zu dieser Norm sind dem Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften, Nr. L 262 vom 27.09.1976, S. 108, zu entnehmen.

Ein weitverbreiteter Scheinwerfer zum Aussenden eines Fern- und eines Abblendlichtbündels des vorstehend angegebenen Typs umfaßt eine Abdeckscheibe mit das Licht durch Brechung ablenkenden Elementen, einen Reflektor in Form eines Paraboloids und eine Lampe mit zwei axial angeordneten Glühfäden, von denen der vordere, mit einer Abblendkappe versehene Glühfaden der Abblendfunktion und der hintere der Fernlichtfunktion zugeordnet ist.

Der Brennpunkt des Reflektors ist zwischen den beiden Glühfäden angeordnet, derart, daß die Lichtstrahlen des Abblendlichtbündels, die am Hintergrund des Reflektors reflektiert werden anfänglich konvergieren. Diese Konvergenz erzeugt jedoch im Zentrum der Abdeckscheibe eine sehr starke Lichtkonzentration mit einer beträchtlichen Erwärmung. Dies bedeutet in der Praxis, daß, wenn die Abdeckscheibe aus durchsichtigem Kunststoff ist, sie sich unvermeidlich verformt.

Diese Erscheinung wird noch verstärkt, wenn die Abdeckscheibe aus konstruktiven Gründen von der Lampe und vom Reflektor fortgerückt ist.

Andererseits kann zur Erfüllung der anderen weitverbreiteten, in den USA geltenden Norm SAEJ 579C vorgeschriebenen werden, daß das Abblendlichtbündel unter einer Hell-Dunkel- Grenze liegt, die von zwei waagerechten, in der Höhe leicht gegeneinander versetzten Halbebenen definiert ist, wie in der französischen Patentschrift 20 87 317 angegeben ist.

Zur Erzielung einer hohen Lichtausbeute ist von der Anmelderin in ihrer veröffentlichten französischen Patentanmeldung 25 83 139 ein Scheinwerfer vorgeschlagen worden, der ein Abblendlichtbündel dieser Art erzeugt und einen Reflektor von komplexer Gestalt aufweist, welcher mit einem axialen Glühfaden zusammenwirkt und diesen unterhalb der Hell-Dunkel- Grenze abzubilden vermag, dabei die Anwendung von kleineren Brennweiten und folglich eine sehr viel größere Rückgewinnung von Lichtstrom ermöglicht.

Die französische Patentanmeldung 86 07 461 vom 26. Mai 1986 offenbart einen Abblendscheinwerfer, dessen Lichtbündel ebenfalls an einer Hell-Dunkel-Grenze dieses Typs abgeschnitten ist, wobei der Konzentrationsfleck dieses Lichtbündels durch eine neue Begrenzung der Reflexionsfläche in bezug auf die Achse des Scheinwerfers nach rechts versetzt ist, also ohne daß ein entsprechendes Kippen des Reflektors und der Lampe notwendig ist.

Bei allen diesen Scheinwerfern mit amerikanischer Hell-Dunkel- Grenze besteht aber noch das Problem einer Erwärmung der Abdeckscheibenmitte, bedingt durch das Konvergieren der vom Reflektorhintergrund reflektierten Strahlen in einem sehr nahe an der Abdeckscheibe gelegenen Punkt.

Es können schließlich die Nebelscheinwerfer erwähnt werden, die in ihrer allgemeinen Konstruktion den Abblendscheinwerfern mit amerikanischer Hell-Dunkel-Grenze ähnlich sind und demgemäß die gleichen Nachteile aufweisen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß unabhängig von der Art des angestrebten abgeschnittenen Lichtbündels und unabhängig von der hierzu angewandten praktischen Lösung alle Scheinwerfer gemäß dem Stand der Technik im Mittelbereich der Abdeckscheibe eine übermäßige Strahlungskonzentration erzeugen.

Es ist außerdem aus dem Stand der Technik (FR-PS 25 28 537) ein Abblendscheinwerfer des zuerst beschriebenen Typs bekannt, der einen mit einer Abblendkappe versehenen Glühfaden für Abblendlicht, einen Reflektor der parabolischen Art mit Brennpunkt in der Nähe des Glühfadens, und eine Abdeckscheibe aufweist. Gemäß dieser Patentschrift ist die Hintergrundzone des Reflektors modifiziert, insbesondere um eine übermäßige Lichtkonzentration im Zentrum der Abdeckscheibe zu vermeiden. Genauer gesagt, die Hintergrundzone ist ebenfalls ein Paraboloid, von dem wenigstens ein Parameter modifiziert wurde.

Wenngleich eine solche Lösung die Erwärmung des Scheibenzentrums wirkungsvoll mildert, hat sie doch den Nachteil, daß die Oberfläche des Reflektors dann Unstetigkeiten nullter oder 1. Ordnung aufweist, wodurch seine Herstellung erschwert wird und im erzeugten Lichtbündel optische Fehler entstehen.

Ein anderer Nachteil des Scheinwerfers gemäß dieser Patentschrift besteht darin, daß er ausschließlich auf Glühfäden mit Abblendkappe beschränkt ist. Tatsächlich hätte die Verwendung eines parabolischen modifizierten Hintergrundes mit einem Glühfaden ohne Abblendkappe in hohem Maße nachteilige Auswirkungen auf die Ausbildung der Hell-Dunkel-Grenze.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu mildern und einen Scheinwerfer zu schaffen, der in der Lage ist, ein abgeschnittenes Lichtbündel mit einem Glühfaden mit oder ohne Abblendkappe auszusenden, und bei dem die Schwierigkeit einer übermäßigen Erwärmung im Zentrum der Abdeckscheibe beseitigt ist, ohne daß hierdurch die Lichtausbeute nachteilig beeinflußt wird.

Dieses Ziel soll erreicht werden mit einem Reflektor, der keine wesentliche Unstetigkeit nullter oder 1. Ordnung aufweist.

Ferner soll es möglich sein, dem abgeschnittenen Lichtbündel bei Fehlen der Abdeckscheibe eine beträchtliche seitliche Streuung zu erteilen, um auf diese Weise die seitliche Verteilung, die von der Abdeckscheibe vorgenommen werden muß, so gering wie möglich zu halten. Dieses Merkmal soll die Verwendung von stark geneigten Abdeckscheiben ermöglichen.

Außerdem soll die Erfindung hilfsweise einen Scheinwerfer schaffen, bei dem festgelegte Zonen der Abdeckscheibe von Lichtstrahlen getroffen werden, die Abbildungen des Glühfadens mit Abmessungen in vorgegebenen zugehörigen Bereichen entsprechen, damit die Abdeckscheibe bestimmte Eigenschaften des Lichtbündels unabhängig von den übrigen beeinflussen kann.

Diese Aufgabe ist bei einem Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, der wenigstens ein Lichtbündel auszusenden vermag, das durch eine obere Hell-Dunkel-Grenze begrenzt ist und einen ungefähr mittigen Konzentrationsfleck aufweist, mit einer Lampe mit einem Glühfaden, einem Reflektor und einer Abdeckscheibe, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reflektor

- zwei Seitenzonen, die kleine, den Konzentrationsfleck definierende und die Hell-Dunkel-Grenze bildende Abbildungen des Glühfadens erzeugen,
- und eine Mittelzone aufweist, welche die vom Glühfaden ausgesandten Lichtstrahlen so reflektiert, daß sie in einem in beträchtlichem Abstand von der Abdeckscheibe gelegenen Bereich konvergieren, und dabei große Abbildungen des Glühfadens erzeugt, die unterhalb der Hell-Dunkel- Grenze verteilt sind,

wobei die Seitenzonen und die Mittelzone mit einer Stetigkeit 2. Ordnung (in 2. Ableitung) in zwei Ebenen miteinander verbunden sind, die beiderseits einer zentralen optischen Achse zumindest annähernd vertikal und zu ihr parallel angeordnet sind.

Mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen waagerechten Schnitt durch einen Scheinwerfer gemäß einer ersten Haupt-Ausführungsform,

Fig. 2 eine Ansicht von vorn des Reflektors des in Fig. 1 dargestellten Scheinwerfers,

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch eine erste Variante der ersten Haupt-Ausführungsform,

Fig. 4 eine Ansicht von vorn des Reflektors des in Fig. 3 dargestellten Scheinwerfers,

Fig. 5 eine Darstellung, in Form einer Gruppe von Linien gleicher Lichtstärke, der Lichtverteilung auf einem Projektionsschirm des vom Scheinwerfer gemäß Fig. 3 und 4 ohne seine Abdeckscheibe ausgesandten Abblendlichtbündels,

Fig. 6 eine Darstellung, in Form einer Gruppe von Linien gleicher Lichtstärke, der Lichtverteilung auf der Abdeckscheibe des Abblendlichtbündels beim Scheinwerfer gemäß Fig. 3 und 4,

Fig. 7 einem waagerechten Schnitt durch eine zweite Variante der ersten Haupt-Ausführungsform,

Fig. 8 eine Ansicht von vorn des Reflektors des in Fig. 7 dargestellten Scheinwerfers,

Fig. 9 einen waagerechten Schnitt durch einen Scheinwerfer gemäß einer zweiten Haupt-Ausführungsform,

Fig. 10 eine Ansicht von vorn des Reflektors des in Fig. 9 dargestellten Scheinwerfers,

Fig. 11 einen waagerechten Schnitt durch einen Scheinwerfer gemäß einer ersten Variante der zweiten Haupt-Ausführungsform,

Fig. 12 eine Ansicht von vorn des Reflektors des in Fig. 11 dargestellten Scheinwerfers,

Fig. 13 einen waagerechten Schnitt durch einen Reflektor gemäß einer zweiten Variante, mit einer Darstellung seiner Kontur,

Fig. 14 eine Darstellung, in Form einer Gruppe von im Unendlichen gelegenen Linien gleicher Lichtstärke, der Beleuchtung, die mit einem Scheinwerfer erzielt wird, der mit dem Reflektor gemäß Fig. 13 ausgestattet ist und ohne Abdeckscheibe benutzt wurde,

Fig. 15 eine Darstellung, in Form einer Gruppe von Linien gleicher Lichtstärke, der Lichtverteilung auf der Abdeckscheibe für einen Scheinwerfer gemäß der Erfindung,

Fig. 16 einen Schnitt durch den Reflektor eines Scheinwerfers gemäß einer dritten Variante der zweiten Haupt-Ausführungsform,

Fig. 17 einen waagerechten Schnitt durch einen Scheinwerfer gemäß einer dritten Haupt-Ausführungsform,

Fig. 18 eine Darstellung mehrerer waagerechter, verschiedenen Höhenniveaus entsprechender Erzeugenden vom Reflektor des in Fig. 17 dargestellten Scheinwerfers,

Fig. 19a, 19b und 19c je eine Darstellung, in Form einer Gruppe von Linien gleicher Lichtstärke, der Beleuchtung, die mit zugeordneten festgelegten Zonen des Reflektors gemäß Fig. 18 ohne Abdeckscheibe und in Verbindung mit einem der Glühfäden erzielt werden,

Fig. 20 eine Darstellung mehrerer waagerechter, verschiedenen Höhenniveaus entsprechender Erzeugenden vom Reflektor eines Scheinwerfers gemäß einer vierten Haupt-Ausführungsform, und

Fig. 21 eine Darstellung, in Form einer Gruppe von Linien gleicher Lichtstärke, der Beleuchtung, die mit einem mit dem Reflektor gemäß Fig. 20 versehenen Scheinwerfer ohne Abdeckscheibe erzielt wird.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Scheinwerfer für Fern- und Abblendlicht gemäß einer ersten Haupt-Ausführungsform umfaßt eine Lampe, z. B. des Typs H4, mit einem axialen Glühfaden 110 für Fernlicht und einem ebenfalls axialen Glühfaden 100 für Abblendlicht, der zum Teil in üblicher Weise von einer Abblendkappe 100 a umgeben ist, einem Reflektor 200 und einer Abdeckscheibe 300. Der Reflektor 200 ist in drei Zonen 201, 202 und 202′ unterteilt, die in zur optischen Achse Ox parallelen vertikalen Ebenen miteinander verbunden sind. Die Zone 201 nimmt den Hintergrund des Reflektors ein und ist von einer Breite L und von gleicher Höhe wie der Reflektor. Genauer gesagt, die Übergangsebene zwischen den Zonen 201 und 202′ hat die Quote +y′₁ bezogen auf die durch die optische Achse Ox gehende vertikale Ebene xOz, und die Übergangsebene zwischen den Zonen 201 und 202 hat die Quote -y′₁, bezogen auf dieselbe Ebene, wobei y₁+y′₁ = L ist.

Die Reflexionsflächen der Zonen 202′ und 202 haben beide die Gestalt von Paraboloidabschnitten mit Brennweiten f′ _o und f _o, mit der Achse Ox und einem gemeinsamen Brennpunkt F _o zwischen den beiden Glühfäden 100 und 110, wobei f′ _o und f _o gleich oder verschieden sein können.

Sie sind zusammen mit dem abgeschatteten Glühfaden 100 für das Abblendlichtbündel mit V-förmiger Hell-Dunkel-Grenze maßgebend.

Die Reflexionsfläche der Zone 201 ist so konstruiert, daß sie von den beiden Glühfäden 100 und 110 andere Abbildungen erzeugt, als üblicherweise mit einem Reflektor des weiter oben beschriebenen Typs erzielt werden, dessen gesamte Fläche die Gestalt eines Paraboloids hat. Insbesondere wird für die Zone 201 ein Flächenbereich vorgeschlagen, der es ermöglicht, die Lage des Konvergenzpunktes der stark konzentrierten Lichtstrahlen, die vom Glühfaden 100 für Abblendlicht ausgesandt und von der Zone 201 reflektiert werden, nach Belieben zu bestimmen, wobei diese Lichtstrahlen den relativ großen Abbildungen des Glühfadens entsprechen. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Modifikation des Reflektor-Hintergrundes auf das Lichtbündel einwirkt, ohne die Verteilung der (von den Zonen 202 und 202′ erzeugten) kleineren Abbildungen des Glühfadens, welche zur Erzeugung des Konzentrationsflecks des Lichtbündels beitragen, wesentlich zu ändern. Außerdem hat die gewählte Fläche die Eigenschaft, diese Hell-Dunkel-Grenze nicht zu zerstören.

Genauer gesagt, dadurch, daß die im Bereich des Reflektor- Hintergrundes nach vorn zurückgestrahlten Lichtstrahlen stärker konvergierend oder, im Gegensatz dazu, stärker divergierend gemacht werden (gegenüber der üblichen Konvergenz, die durch Kreuzen der Lichtstrahlen genau dort, wo sich normalerweise die Abdeckscheibe befindet, eine sehr starke Intensität erzeugt), kann die Lichtintensität des zentralen Teils des Lichtbündels beim Durchgang durch die Abdeckscheibe vermindert werden, was größere Möglichkeiten eröffnet, Abdeckscheiben in Form durchsichtiger Kunststoff- Formlinge zu verwenden, ohne daß die Gefahr einer Verformung derselben durch Erwärmung besteht.

Bei dieser ersten Ausführungsform des Reflektors kann die, bezogen auf die Rückansicht, links von der Ebene xOz gelegene Teilzone 201 g von der Reflexionsfläche der Zone 201 in dem weiter oben definierten Bezugssystem (O, x, y, z) folgende Gleichung haben:

für -y₁≦y≦0,
mit

f _o= die Brennweite des benachbarten Paraboloidabschnitts 202,α= der Koeffizient der Vertiefung oder Abflachung des linken Teils der Fläche,α₁= y/|y|, und y₁= die Breite des linken Teils (Teilzone) 201 g der Hintergrundzone.

Die Gleichung für die rechte Teilzone 201 d der Reflexionsfläche ist vorteilhafterweise die gleiche wie die vorstehende Gleichung (1), jedoch mit Austausch der Parameter f _o, α und y₁ gegen Parameter f _o′ höher, α′ und y′₁, die mit den zugehörenden Parametern f _o, α und y₁ gleich (in diesem Falle ist die Reflexionsfläche insgesamt symmetrisch zur Ebene (xOz) oder verschieden sein können.

Es läßt sich nachweisen, daß in den Verbindungsebenen von der Gleichung y = -y₁ (zwischen den Zonen 201 g und 202) und y = +y′₁ (zwischen den Zonen 201 d und 202′) die vorstehend angegebenen Gleichungen es ermöglichen, eine Stetigkeit 2. Ordnung (bzw. in 2. Ableitung) (Stetigkeit der Tangenten) zwischen diesen Zonen sicherzustellen.

Außerdem muß darauf hingewiesen werden, daß die Verwendung der Parameter α≠α′ und y₁≠y′₁ in den Gleichungen für die linke und die rechte Teilzone 201 g bzw. 201 d der Zone 201 notwendigerweise dazu führt, daß nicht nur in den Gleichungen (1) für die linke und die rechte Teilzone 201 g bzw. 201 d der Hintergrundzone 201, sondern auch für die paraboloidförmigen Zonen 202 und 202′, wie weiter oben angegeben, verschiedene Brennweiten f _o und f′ _o benutzt werden, einerseits, um die Stetigkeit 1. Ordnung zwischen den Teilzonen 201 g und 201 d in der axialen vertikalen Ebene xOz und andererseits die weiter oben erwähnte Stetigkeit 2. Ordnung in den Ebenen y = -y₁ und y = +y′₁ sicherzustellen.

Somit hat bei dieser ersten Ausführungsform die Reflexionsfläche des Reflektors 200 nur einen Fehler bezüglich der Stetigkeit 2. Ordnung in der axialen vertikalen Ebene xOz.

Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten ersten Variante dieser ersten Ausführungsform, bei der die Zonen 201 g und 201 d mit einer Stetigkeit 2. Ordnung miteinander verbunden sind, weist der Reflektor 200 außer den Zonen 202 und 202′, deren Flächen paraboloidisch sind, und den Zonen 201 g und 201 d von modifizierter Konvergenz eine Zwischenzone 204 auf, die speziell dazu bestimmt ist, die Verbindung zwischen den Zonen 201 g und 201 d mit einer Stetigkeit 2. Ordnung herzustellen.

Wenn die Zonen 201 g und 201 d von der vorstehend beschriebenen Art sind, lautet die Gleichung für den linken Teil der zentralen Übergangs- bzw. Zwischenzone 204 folgendermaßen:

mit

-y₂≦y≦0,
f _o, α und α₁ wie weiter oben definiert,
α₂= α y₁/y₂ = Verbindungskoeffizient, y₂= Breite des linken Teils der Zwischenzone 204, und y₁= Breite des linken Teils der gesamten Hintergrundzone.

Für die Reflexionsfläche des rechten Teils der Hintergrundzone gilt als Gleichung die vorstehende Gleichung (2), jedoch mit den Parametern f′ _o, α′ und α′₂, y′₁ und y′₂, die mit den Parametern f _o, α, a₂, y₁ und y₂ gleich oder von ihnen verschieden sein können.

Es wird darauf hingewiesen, daß, wie für die erste Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2, ein Austausch der Parameter zwischen linker und rechter Seite zur Verwendung ebenfalls verschiedener Brennweiten f _o und f′ _o führt, um die Stetigkeit der Verbindung in der axialen vertikalen Ebene xOz sicherzustellen.

In Fig. 5 ist durch eine Gruppe von Linien C₁ von gleicher Lichtstärke die Lichtverteilung des vom Scheinwerfer gemäß Fig. 3 und 4 ohne Abdeckscheibe ausgesandten Abblendlichtbündels dargestellt. Diese Lichtverteilung ist mit derjenigen bei dem mit einem herkömmlichen Scheinwerfer mit parabolischem Reflektor gleicher Abmessungen erzielten schmalen Lichtbündel zu vergleichen. Es läßt sich feststellen, daß die mit der Erfindung angestrebte eigentliche Wirkung, also die Verminderung der Erwärmung im Zentrum der Abdeckscheibe, dank der sorgfältigen Wahl der die reflektierende Mittelzone 201 definierenden Gleichung ohne Änderung bei der Ausbildung der Hell-Dunkel-Grenze erzielt wird und auch zu einer Verbreiterung des Lichtbündels führt. Dadurch ist vorteilhafterweise eine Reduzierung der seitlichen Ablenkung möglich, die normalerweise von den brechenden Elementen der Abdeckscheibe vorgenommen werden muß. Hierauf wird im einzelnen weiter unten eingegangen.

In Fig. 5 ist weiterhin festzustellen, daß die waagerechte Hälfte h′H und die geneigte Hälfte Hc der Hell-Dunkel-Grenze über einer großen Strecke mit guter Genauigkeit begrenzt sind.

In Fig. 6 ist durch eine Gruppe von auf der Abdeckscheibe gemessenen Linien C₂ gleicher Lichtstärke die Konfiguration der Lichtverteilung des vom Scheinwerfer gemäß Fig. 1 und 2 ausgesandten Abblendlichtbündels dargestellt. Es ist eine deutliche Minderung der Konzentration im Zentrum der Abdeckscheibe gegenüber den Scheinwerfern gemäß dem Stand der Technik festzustellen.

Bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten zweiten Variante der ersten Ausführungsform ist der Reflektor 200 in drei Zonen 201, 202 und 202′ unterteilt, die in zur optischen Achse Ox des Scheinwerfers parallelen vertikalen Verbindungsebenen miteinander verbunden sind. Die seitlichen Zonen 202 und 202′ sind Abschnitte von Paraboloiden, die beim gezeigten Beispiel von gleicher Brennweite f _o bei gleicher Lage des Brennpunktes F _o sind. Die Zone 201 bildet die Hintergrundzone des Reflektors 200, die von der herkömmlichen paraboloidischen Form, deren waagerechte Erzeugende in Fig. 7 mit gestrichelter Linie dargestellt ist, abweicht. Die Oberfläche der Zone 201 ist bestimmt durch eine in Fig. 7 dargestellte Gruppe von Parametern:

- x₃ und y₃ sind im Bezugssystem (O, x, y) die Koordinaten des Reflektorscheitels O′;
- Y₄d ist der waagerechte Abstand zwischen der Ebene xOz und der Übergangsebene der Zonen 201 und 202′;
- y₄g ist der waagerechte Abstand zwischen der Ebene xOz und der Übergangsebene der Zonen 201 und 202.

Die Gleichung für die Reflexionsfläche der Zone 201 ist z. B. folgende:

mit:

u = (y₄²/4fo)-x₃,
worin y₄ = y _4d, wenn y≧y₃, und y = y _4g, wenn y≦y₃;

worin

Δ y = y₃-(4f _o x₃/(y₄)

und

δ = ½ (1-(y₄-y₃)/( Δ y))

und

Der Einfluß der in der vorstehenden Gleichung verwendeten verschiedenen Parameter ist folgender:

- Das Vorzeichen von x₃ ist maßgebend für die Richtung der Änderung des Reflektor-Hintergrundes gegenüber einem herkömmlichen Paraboloid; wenn x₃ negativ ist, ist der Spiegelhintergrund (wie beim gezeigten Beispiel) vertieft und die Strahlen des Lichtbündels konvergieren in seitlicher Richtung stärker; wenn x₃ positiv ist, ist der Spiegelhintergrund abgeflacht und die Lichtstrahlen konvergieren schwächer, divergieren sogar. Der Wert von x₃ bestimmt die Größe der einen oder der anderen dieser beiden Erscheinungen.
- Der Parameter y₃ bewirkt eine Versetzung des Reflektorscheitels nach rechts (y₃<0) oder links (y₃<0) (in bezug auf die Ausstrahlrichtung des Lichtbündels), derart, daß in die großen Abbildungen des Glühfadens eine Unsymmetrie eingeführt wird, um die Beleuchtung auf der einen oder der anderen Seite des Lichtbündels zu begünstigen.
- Die Parameter y₄_g und y₄_d ermöglichen eine verschieden starke Vergrößerung der den geänderten Reflektor-Hintergrund begrenzenden Zone 201 nach links und nach rechts.

Der Reflektor gemäß dieser zweiten Variante der ersten Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als er in jedem Punkt seiner Oberfläche eine Stetigkeit 2. Ordnung aufweist. Daraus ergibt sich eine einfachere Herstellung und das Fehlen von optischen Fehlern.

Die Lichtverteilung ist bei dem von diesem Scheinwerfer erzeugten Abblendlichtbündel zumindest annähernd gleich mit der in Fig. 5 dargestellten und hat die oben erwähnten Vorteile. Es ist somit festzustellen, daß das erzeugte Lichtbündel vor jeder von der Abdeckscheibe vorgenommenen seitlichen Verteilung von großer Breite ist.

Der in Fig. 9 und 10 dargestellte Scheinwerfer für Abblendlicht gemäß einer zweiten Haupt-Ausführungsform ist dazu bestimmt, ein Lichtbündel gemäß der eingangs erwähnten, in den USA geltenden Norm zu erzeugen.

Er hat eine nicht dargestellte Lampe mit einem axialen Glühfaden 100 von der Länge 21, ohne Abblendkappe. Der Glühfaden 100 ist gegenüber der Scheinwerferachse Ox so nach oben versetzt, daß er, wie gezeigt, diese Achse tangiert.

Ein Reflektor 200 ist in drei Zonen 201, 202 und 202′ unterteilt, die in zur optischen Achse Ox parallelen vertikalen Ebenen miteinander verbunden sind.

Das von der Baugruppe Lampe/Reflektor erzeugte Lichtbündel wird von einer Abdeckscheibe 300 aus Kunststoff aufgefangen.

Die Zone 201 des Reflektors 200 nimmt den Reflektor-Hintergrundbereich ein, hat eine Breite L und ist von gleicher Höhe wie der Reflektor 20. Genauer gesagt, die Übergangsebene zwischen den Zonen 201 und 202′ hat die Quote +y₁ in der durch die optische Achse Ox gehenden vertikalen Ebene xOz, und die Übergangsebene zwischen den Zonen 201 und 202 hat die Quote -y₁ in der genannten Ebene, wobei 2y₁ = L.

Die Reflexionsfläche der Zonen 202 und 202′ ist gleich mit der in der veröffentlichten französischen Patentanmeldung 25 83 139 beschriebenen, d. h.:

mit

(O, x, y, z) = orthonormiertes Bezugssystem, wie dargestellt, f _o = Haupt-Brennweite des Reflektors, l = halbe Länge des Glühfadens 100, ε = z/|z|.

Die Reflexionsfläche der Zone 201 ist so ausgelegt, daß sie vom Glühfaden 100 der Lampe Abbildungen erzeugt, welche von denjenigen verschieden sind, die herkömmlicherweise in dieser Zone erzeugt werden, wenn der Reflektor eine in ihrer Gesamtheit der vorstehenden Gleichung (4) entsprechende Fläche hat. Genauer gesagt, es wird für die Zone 201 aus einer Flächenreihe diejenige Fläche vorgeschlagen, die eine beliebige Festlegung der Konvergenz der stark konzentrierten, von der Zone 201 reflektierten Lichtstrahlen ermöglicht, wobei diese Lichtstrahlen relativ großen Abbildungen des Glühfadens 100 entsprechen. Diese Änderung des Reflektor-Hintergrundes beeinflußt das Lichtbündel ohne wesentliche Änderung in der Verteilung der von den Zonen 202 und 202′ erzeugten kleineren Abbildungen des Glühfadens 100, welche zur Erzeugung des Konzentrationsflecks des Lichtbündels beitragen, dabei die eingangs definierte genormte Hell-Dunkel-Grenze begrenzen, und ohne Änderung dieser Hell-Dunkel-Grenze. Weitere Einzelheiten hierüber sind der französischen Patentanmeldung 25 83 139 zu entnehmen.

Genauer gesagt, durch stärkeres Konvergieren- oder Divergierenlassen (gegenüber der herkömmlichen Konvergenz, die eine sehr große Intensität durch Kreuzen der Lichtstrahlen genau an der Stelle, an der im allgemeinen die Abdeckscheibe angeordnet ist, hervorruft) der vom Hintergrundbereich des Reflektors 200 nach vorn zurückgestrahlten Lichtstrahlen läßt sich die Lichtstärke des zentralen Lichtbündelteils beim Durchgang durch die Abdeckscheibe herabsetzen, wodurch die Verwendung von aus durchsichtigem Kunststoff geformten Abdeckscheiben stärker vereinfacht wird, ohne daß ein Verformungsrisiko durch Erwärmung der Abdeckscheiben besteht.

Bei dieser zweiten Haupt-Ausführungsform kann die Reflexionsfläche der Zone 201 im weiter oben definierten Bezugssystem (O, x, y, z) folgende Gleichung haben:

für -y₁≦y≦+y₁,

mit

1= halbe Länge des Glühfadens 100, f _o= Haupt-Brennweite des Reflektors 200, Σ= z/|z|, α= Vertiefungs- ( α<0) oder Abflachungskoeffizient ( α<0) α₁= y/|y|, y₁= L/2 = halbe Breite der Zone 201.

Werden für die linke und die rechte Seite 201 g bzw. 201 d der Zone 201 verschieden parametrierte Gleichungen (5) angewendet, lassen sich für diese beiden Seiten unterschiedliche Konvergenzgrade erzielen. In diesem Falle ist es notwendig, für die linke und die rechte Seite auf verschiedene Brennweiten f _o zurückzugreifen, die jedoch beide im wesentlichen ein und demselben Brennpunkt F _o entsprechen, der in axialer Richtung im Zentrum des Glühfadens 100 angeordnet ist, derart, daß ein Fehler in der Stetigkeit 1. Ordnung (also ein Absatz in der Tiefe) im axialen vertikalen Schnitt xOz durch den Reflektor 200 vermieden wird.

Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform und ihrer asymmetrischen Variante besteht ein Fehler in der Stetigkeit 2. Ordnung zwischen linkem und rechtem Teil 201 g bzw. 201 d in der axialen vertikalen Ebene xOz; mit anderen Worten, beiderseits dieser Ebene sind die Tangenten an die Flächen nicht gleich.

Bei der in Fig. 11 und 12 dargestellten ersten Variante dieser zweiten Haupt-Ausführungsform, bei der die Zonen 201 g und 201 d mit einer Stetigkeit 2. Ordnung miteinander verbunden sind, weist der Reflektor 200 außer den Zonen 202 und 202′, deren Flächen weiter oben beschriebene komplexe Flächen sind, und den Zonen 201 g und 201 d mit modifizierter Konvergenz eine Zwischenzone 204 auf, die speziell dazu bestimmt ist, die Zonen 201 g und 201 d mit einer Stetigkeit 2. Ordnung miteinander zu verbinden.

Bei den Zonen 201 g und 201 d mit den vorstehend definierten Flächen gilt für die Fläche der zentralen Übergangs- bzw. Zwischenzone 204 folgende Gleichung:

für -y₂≦y≦+y₂,

mit

f _o, α, α₁ und Σ, wie weiter oben definiert,
α′= α y₁/y₂ = Verbindungskoeffizient, y₁= L₁/2 = halbe Breite der Hintergrundzone 201 g, 204, 201 d, y₂= halbe Breite der Verbindungs- bzw. Zwischenzone 204.

Wie bei der Haupt-Ausführungsform ist es möglich, auf den beiden Seiten der Ebene xOz verschiedene Parameter zu verwenden. In diesem Fall ist es notwendig, auf den beiden Seiten verschiedene Hauptbrennweiten f _o zu benutzen, so daß die Stetigkeit 1. und 2. Ordnung in der axialen vertikalen Ebene xOz sichergestellt ist.

In Fig. 13 ist ein Beispiel einer waagerechten Erzeugenden (in der Ebene xOz) eines Reflektors gemäß der zuletzt beschriebenen Variante dargestellt. Diese Erzeugende ist mit der in Fig. 13 mit gestrichelter Linie gezeichneten parabolischen waagerechten Erzeugenden zu vergleichen.

In Fig. 14 ist durch eine Gruppe von Linien C₃ gleicher Lichtstärke die Lichtverteilung im Unendlichen eines mit dieser zuletzt beschriebenen asymmetrischen Variante erzeugten Abblendlichtbündels dargestellt. Diese Darstellung ist mit der sehr viel schmaleren Beleuchtung zu vergleichen, die unter gleichen Bedingungen und insbesondere mit einem Reflektor gleicher Abmessungen mit einem Scheinwerfer gemäß der französischen Patentanmeldung 25 83 139 erzeugt wird.

In Fig. 15 ist durch eine Gruppe von Linien C₄ gleicher Lichtstärke die Lichtverteilung an der Abdeckscheibe für einen Reflektor gemäß dem gezeigten Beispiel dargestellt. Es ist in Fig. 15 eine sehr gleichmäßige Lichtverteilung zu erkennen, mit einer Zone wenig starker Lichtkonzentration, die also die Abdeckscheibe weniger stark erwärmt.

Die erfindungsgemäß modifizierte Hintergrundzone des Reflektors kann auch in einem Scheinwerfer für Abblendlicht mit versetzter Konzentrationszone integriert werden, wie er in der französischen Patentanmeldung 86 07 461 vom 26. Mai 1986 beschrieben ist.

Es sei hier daran erinnert, daß der Reflektor eines solchen Scheinwerfers im wesentlichen in vier Viertel unterteilt ist, in denen die Parameter Σ 1 und f _o jeweils verschieden sind. Der Fachmann ist in der Lage, die vorstehenden Gleichungen (5) und (6) auf einen Reflektor mit solcher Konfiguration abzustimmen, insbesondere die Stetigkeit 2. Ordnung zwischen der modifizierten Mittelzone und den Randzonen zu gewährleisten.

Bei der in Fig. 16 dargestellten zweiten Variante der zweiten Haupt-Ausführungsform ist der Grundsatz beibehalten, wonach eine zwischen zwei axialen vertikalen Grenzebenen gelegene Zone des Reflektors modifiziert wird, um die Konvergenz der von ihr zurückgestrahlten Lichtstrahlen zu ändern.

Die Gleichung der modifizierten Fläche ist in diesem Falle aber folgende:

für y₃_g≦y≦y₃_g,

und

für y<y _3d oder y<y _3g (7)

mit

*u = (y₃²/4f _H ) - x₁ (8)

und

Die verschiedenen Parameter in der vorstehenden Gleichung (8) haben folgende Bedeutungen und Einflüsse:
* x₁ und y₁ stellen die Versetzung des Scheitels O′ vom Reflektor gemäß dieser Ausführungsform in der waagerechten Ebene xOz gegenüber dem Scheitel eines nicht modifizierten entsprechenden Spiegels dar.
* y₃ = y₃_g, wenn y≦y₁, und y₃ = y₃_d, wenn y≧y₁, wobei y₃_g und y₃_d zusammen die Breite der modifizierten Hintergrundzone 201 bestimmen.
* f _H = f _Hg, wenn y≦y₁, und f _H = f _Hd, wenn y≧y₁, wobei f _Hg und f _Hd die weiter oben als f _o und f′ _o bezeichneten Hauptbrennweiten der Randzonen 202′ und 202 des Reflektors sind.
* f _v = f _v1, wenn z≦0, und f _v = f _v2, wenn z≧0, wobei f _v1 und f _v2 die Brennweiten der oberen bzw. unteren vertikalen Halbkontur des nicht modifizierten Reflektors sind.
* 1 = die halbe Länge des Glühfadens 100.

Der Einfluß der verschiedenen Parameter ist folgender:

- Das Vorzeichen von x₁ bestimmt, ob der Hintergrund bzw. die Zone 201 des Reflektors 200 hinsichtlich der Verteilung der Abbildungen in seitlicher Richtung konvergieren (x₁<0) oder divergieren (x₁<0) läßt.
- y₁ ist maßgebend für die Versetzung des Scheitels O′ vom Reflektor 200 nach rechts (y₁<0) oder nach links (y₁<0), so daß in die Abbildungen von großer Breite des Lichtbündels, die von der Hintergrundzone 201 erzeugt werden, eine Unsymmetrie eingeführt wird.
-y₃_g und y₃_d bestimmen zusammen die Breite der modifizierten Zone 201, wobei eventuell |y₃_g|≠|y₃_d| ist.
- f _Hg und f _Hd sind maßgebend für die Lage des Konzentrationsfleck des Lichtbündels in seitlicher Richtung: wenn f _Hg = f _Hd ist, sind die nicht modifizierten Zonen 202 und 202′ des Reflektors 200 zur axialen vertikalen Ebene xOz symmetrisch. Es sind nun diese Zonen 202 und 202′, welche die kleinen, zur gemeinsamen Erzeugung des Konzentrationsflecks beitragenden Abbildungen des Glühfadens 100 erzeugen. Der Konzentrationsfleck ist dann zur Scheinwerferachse xO zentriert. Im umgekehrten Falle, wenn f _Hd<f _Hg ist, ist der Konzentrationsfleck nach rechts versetzt.

Die Lichtverteilung des von einem Beispiel des Scheinwerfers gemäß dieser Ausführungsform in seiner symmetrischen Variante erzeugten Lichtbündels ist zumindest annähernd gleich mit derjenigen, die in Fig. 14 für die zweite Haupt-Ausführungsform dargestellt ist.

Es wird auch darauf hingewiesen, daß der Reflektor 200 gemäß dieser zweiten Ausführungsvariante auf seiner gesamten Oberfläche keine Unstetigkeit, weder der 1. noch der 2. Ordnung, aufweist.

Außerdem werden hinsichtlich der Beleuchtungsverteilung auf der Abdeckscheibe die gleichen Ergebnisse wie bei der zweiten Haupt-Ausführungsform erzielt (s. Fig. 15).

Der in Fig. 17 dargestellte Scheinwerfer gemäß einer dritten Haupt-Ausführungsform umfaßt einen Glühfaden 100, der durch einen Zylinder von überwiegender Längserstreckung und mit einer auf der optischen Achse Ox des Scheinwerfers angeordneten Achse modellisiert ist, einen Reflektor 200 und eine Abdeckscheibe 300.

Der Reflektor 200 ist durch seine waagerechte Erzeugende in der axialen waagerechten Ebene xOy dargestellt, und diese Erzeugende ist in fünf Zonen 201, 202, 202′, 203 und 203′ unterteilt, die in axialen vertikalen Übergangsebenen miteinander verbunden sind.

Die beiden sich gegenüberliegenden Randzonen 202 und 202′ sind Abschnitte einer Parabel von der Brennweite f _o und mit einem auf der optischen Achse Ox wenig hinter dem Glühfaden 100 angeordneten Brennpunkt F _o.

Diese Parabel kann durch die nachstehende parametrische Gleichung definiert werden:

mit t veränderlich über [y ₃₁, y ₃₂] oder [y′ ₃₁, y′ ₃₂].

Die an die äußeren Zonen 202 und 202′ unmittelbar nach innen sich anschließenden zwei Zwischenzonen 203 und 203′ sind je durch einen Abschnitt einer Ellipse definiert, deren Hauptachse - A₃ bzw. A′₃ (wobei nur A₃ dargestellt ist) - unter einem beträchtlichen Winkel α nach außen (in die Ausstrahlrichtung) geneigt ist.

Der den beiden schräggestellten Ellipsen gemeinsame erste Brennpunkt F liegt im Zentrum des Glühfadens 100, der zweite Brennpunkt - F₃ bzw. F′₃ - in beträchtlichem Abstand vor der Abdeckscheibe 300, bezogen auf die Ausstrahlrichtung, (wobei nur F₃ dargestellt ist).

Mathematisch gesehen, hat die Ellipse als Gleichung x²/A²+y²/B² = 1 in einem Bezugssystem [O, x, y], bei dem Ox die Hauptachse der Ellipse ist. Es ist überflüssig, an dieser Stelle die entsprechende Gleichung im Bezugssystem [O′, x, y] zu entwickeln. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß sich die Parameter A und B ohne weiteres aus den Koordinaten der beiden Ellipsenbrennpunkte F und F₃ ergeben, wobei F in der weiter oben angegebenen Weise und F₃ so gewählt ist, daß er in beträchtlichem Abstand von und hinter der Abdeckscheibe 300 und gleichmäßig gegenüber der homologen Zone 202 des Reflektors 200 angeordnet ist. Es läßt sich in einfacher Weise schreiben:

x = f(t) (12) y = g(t)

in den Intervallen [y ₂₁, y ₂₂] und [y′ ₂₂, y′ ₂₁].

Die Mittelzone 201 der waagerechten Erzeugenden des Reflektors 200 ist ein Abschnitt einer Ellipse, bei der die Hauptachse mit der Achse Ox zusammenfällt, der erste Brennpunkt F im Zentrum des Glühfadens 100 angeordnet ist und der zweite Brennpunkt F₁ beim gezeigten Beispiel in beträchtlichem Abstand vor der Abdeckscheibe 300 liegt.

Diese Ellipse läßt sich durch die nachstehende parametrische Gleichung definieren:

x = f(t) = a · (1- (13)

y = g(t) = t

mit t ε[y ₁₁, y′ ₁₁].

Falls die verschiedenen Zonen des Reflektors nicht als solche mit einer Stetigkeit 2. Ordnung miteinander verbunden sind, ist vorgesehen, sie unter sich durch Glättungskurven 3. Grades miteinander zu verbinden, die der Fachmann ohne weiteres rechnerisch ermitteln kann. Diese Glättungskurven (Zonen 205) haben die Eigenschaft, die Stetigkeit 1. und 2. Ordnung zwischen den verschiedenen Hauptzonen der waagerechten Erzeugenden sicherzustellen, ohne bei den von diesen Übergangszonen zurückgestrahlten Lichtstrahlen wesentliche Anomalien hervorzurufen.

Ausgehend von den vorstehend angegebenen parametrischen Gleichungen (11) bis (13), ist eine mögliche Definition des Reflektors 200 als Ganzes im gezeigten orthonormierten Bezugssystem folgende:

worin
t im Intervall [y ₃₁, y′ ₃₁] variiert, und (x _F, y _F ) in der Ebene (O, x, y) die Koordinaten eines imaginären Punktes sind, der, wie weiter unten näher erläutert, den Grad der Konkavität der Oberfläche des gesamten Reflektors nach seinen vertikalen Erzeugenden bestimmt.

Gemäß Fig. 17 sind die für die Form der waagerechten Erzeugenden des Reflektors 200 maßgebenden verschiedenen Parameter (F _o, F, F₁, F₂ und α) so festgelegt, daß die von den verschiedenen Zonen dieser Erzeugenden kommenden Lichtbündel die Abdeckscheibe 300 in den homologen Zonen 301, 302, 302′, 303 und 303′ durchdringen, die zugleich voneinander verschieden sind und nebeneinanderliegen.

Andererseits ist klar, daß die Größe einer vom Reflektor erzeugten Abbildung des Glühfadens vom Abstand zwischen dem Glühfaden und dem diese Abbildung erzeugenden Punkt abhängig ist.

Es leuchtet somit ein, daß die Mittelzone 201 diejenigen Abbildungen des Glühfadens 100 erzeugt, die relativ groß sind, die Zwischenzonen 202 und 202′ Abbildungen von mittlerer Größe, und die Randzonen 203 und 203′ kleine Abbildungen. Insbesondere besteht ein Hilfsmerkmal dieser Ausführungsform darin, daß bestimmte Zonen der Abdeckscheibe 300, die im wesentlichen frei von gegenseitiger Überschneidung sind, Abbildungen von bestimmter Größe in eineindeutiger Weise zugeordnet sind und somit mittels der Abdeckscheibe 300 Korrekturen oder Justierungen bestimmter ihrer Komponenten ohne Beeinträchtigung der Güte ihrer anderen Komponenten möglich sind. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.

Die waagerechte Erzeugende und die vorstehende Gleichung (14) ermöglichen die Schaffung von Reflektoren, die auf verschiedene Scheinwerfertypen, wie sie in der Einleitung angegeben sind, abgestimmt sind.

Wählt man x _F = f _o und y _F = 0, fällt der oben erwähnte imaginäre Punkt mit dem Brennpunkt F _o der parabolischen Zonen 202 und 202′ zusammen, und die Gleichung (14) wird zu:

Es läßt sich nachweisen, daß diese Gleichung in den Zonen 202 und 202′ ein Rotationsparaboloid mit dem Brennpunkt F _o und der Brennweite f _o definiert.

Außerdem läßt in der Zone 201 die Reflexionsfläche als axiale waagerechte Erzeugende eine Ellipse zu, wie weiter oben schon angegeben, und als axiale vertikale Erzeugende (y = 0) eine Parabel.

Wie die Reflektoren gemäß Fig. 1 bis 4, 7 und 8 ist ein solcher Reflektor dazu bestimmt, ein die europäische Norm erfüllendes Abblendlichtbündel mittels eines mit einer Abblendkappe versehenen Glühfadens, z. B. mittels des Glühfadens einer genormten H4-Lampe, auszubilden.

In Fig. 18 sind in Ebene xOy projizierte waagerechte Schnitte durch den Reflektor auf verschiedenen Höhenniveaus desselben von z = 0, z = 20 mm und z = 40 mm dargestellt.

Die Parameter des dargestellten Reflektors sind folgende:

* f _o= 26,5 mm * y ₁₁= y′ ₁₁ = 33,9 mm * y ₂₁= y′ ₂₁ = 50 mm * y ₃₁= y′ ₃₁ = 105 mm * x _F1= 116,5 mm y _F1= 0 * x _F3= 141,8 mm y _F3= -22,7 mm

In Fig. 19a bis 19c ist durch Gruppen von Linien C _5a bis C _5c gleicher Lichtstärke die Beleuchtung auf einem in 25 m Entfernung aufgestellten Norm-Projektionsschirm dargestellt, die durch die Zonen 202-202′, 203-203′ und 201 des vorstehend definierten Reflektors 200 mit einem mit einer Abblendkappe versehenen Glühfaden und bei nicht montierter Abdeckscheibe 300 erzeugt wird.

Die in Fig. 19a dargestellte Beleuchtung bzw. Lichverteilung, die mit den von den Reflektor-Randzonen erzeugten kleinen Abbildungen des Glühfadens erzielt wird, bildet den Konzentrationsfleck des Lichtbündels unter Ausbildung eines zweckdienlichen Ausgangsbereiches für die Hell-Dunkel-Grenze.

Die Beleuchtung gemäß Fig. 19b entsteht durch die mittelgroßen Abbildungen des Glühfadens, welche von den Zwischenzonen 203 und 203′ erzeugt werden, die dem Lichtbündel seine mittlere Breite erteilen. Außerdem ist die Hell-Dunkel-Grenze hHc seitlich verlängert.

Die in Fig. 19c dargestellte Beleuchtung entsteht durch die großen Abbildungen des Glühfadens, welche von der Mittelzone 201 des Reflektors 200 mit elliptischer waagerechter Erzeugenden erzeugt werden, die dem Lichtbündel seine große Breite erteilt. Es wird daran erinnert, daß die Mittelzone 201 erfindungsgemäß außer dem vorstehend beschriebenen Vorteil den weiteren Vorteil hat, die reflektierenden Lichtstrahlen in beträchtlichem Abstand vor der Abdeckscheibe (300) zu bündeln (Punkt F₁), um eine Erwärmung der Abdeckscheibenmitte zu vermeiden. Dies ermöglicht insbesondere die Verwendung von Abdeckscheiben aus Kunststoff.

Es wurde weiter oben angegeben, daß die verschiedenen Zonen des Reflektors in eineindeutiger Weise homologen Zonen der Abdeckscheibe zugeordnet sind. Dies bedeutet die Möglichkeit, auf bestimmte Teile des Lichtbündels (Konzentration, mittlere oder große Breite) einzuwirken, ohne die anderen Teile zu beeinflussen.

Wenn z. B. in vorbestimmten Zonen der Abdeckscheibe schwach ablenkende Rippen oder Prismen vorgesehen sind, ermöglicht dies insbesondere entweder Justierungen in der Verteilung und der Konfiguration des Lichtbündels oder auch eine Verschmelzung der von den verschiedenen Abschnitten des Reflektors erzeugten Beleuchtungsfelder, um das Lichtbündel so homogen wie möglich zu machen.

Es ist jedoch festgestellt worden, daß die vom Reflektor insgesamt bei nicht montierter Abdeckscheibe erzeugte Beleuchtung schon die hinsichtlich Breite und Gleichmäßigkeit geforderten Gütemerkmale aufwies, ohne daß eine Korrektur notwendig ist.

Die Beleuchtung, die der vorstehend beschriebene Reflektor in Verbindung mit dem anderen, nicht abgedeckten, dem Fernlicht entsprechenden Glühfaden der erwähnten H4-Lampe liefert, erweist sich außerdem als durchaus zufriedenstellend. Diese Beleuchtung besitzt die geforderten fotometrischen Eigenschaften, insbesondere eine starke Konzentration in der Achse und eine beträchtliche Breite.

In der Praxis erlaubt die Möglichkeit einer zweckdienlichen Ausnutzung der vom Hintergrund des Reflektors kommenden Lichtstrahlen bei einem Scheinwerfer dieses Typs, also ohne Aussparung o. dgl., in Verbindung z. B. mit einer H4-Lampe, die Verwendung eines Reflektors von relativ geringer Höhe (von etwa 90 mm), ohne daß eine zu große Güteverschlechterung des Lichtbündels festgestellt wird.

Ein zweites praktisches Beispiel dieser dritten Ausführungsform ergibt sich aus der Wahl

* bei z<0 von x _F = x₁ und y _F = 0
* bei z<0 von x _F = x₂ = y _F = 0

worin x₁ der Abstand ist zwischen dem Punkt O und der Umgebung des hinteren Endes vom Glühfaden 100 (Punkt P₁), und x₂ der Abstand ist zwischen dem Punkt O und einem etwas vor dem Glühfaden 100 gelegenen Punkt P₂.

Um die Beschreibung nicht zu überladen, wird auf die Angabe der Gleichung für die entstehende Fläche verzichtet, die sich ohne weiteres aus der vorstehenden Gleichung (14) ergibt, wenn man (x _F, y _F ) durch (x₁, 0) bei z<0 und durch (x₂, 0) bei z<0 ersetzt, mit x = f(t) und y = g(t) bei z = 0.

Es läßt sich ohne weiteres nachweisen, daß diese Gleichung in den Randzonen 202 und 202′ eine komplexe Fläche ähnlich derjenigen definiert, die in der französischen Patenanmeldung 85 08 655 beschrieben ist, und deren Aufgabe darin besteht, alle Abbildungen des Glühfadens unterhalb der axialen waagerechten Ebene hh anzuordnen.

Es läßt sich ebenfalls nachweisen, daß die Oberfläche der Mittelzone 201 als waagerechte Erzeugende eine Ellipse zuläßt, wie weiter oben definiert, und als vertikale Erzeugende zwei nebeneinanderliegende Halbparabeln mit den Brennpunkten P₁ (bei z<0) und P₂ (bei z<0).

Die Zwischenzonen 203 und 203′ sichern den stetigen Übergang zwischen den genannten Zonen, wobei sie einen speziellen Teil des Lichtbündels bilden.

In Fig. 20 sind mit Projektion in die waagerechte Ebene xOy die waagerechten Linienzüge einer praktischen Ausführungsform des Reflektors auf verschiedenen Höhenniveaus desselben, nämlich bei z = 0, z = -30 mm und z = +300 mm dargestellt. Dabei wurden folgende Parameter angewandt:

* f _o= 19 mm * x ₁= 15,65 mm * x ₂= 22,05 mm y ₁₁= y′ ₁₁ = 31,3 mm * y ₂₁= y′ ₂₁ = 50 mm * y ₃₁= y′ ₃₁ = 57 mm * x _F1= 109 mm; y _F1 = 0 * x _F3= 300 mm; y _F3 = -7,65 mm

In Fig. 21 stellt eine Gruppe von Linien C₆ gleicher Lichtstärke die Beleuchtung dar, die mit einem Scheinwerfer mit einem solchen Reflektor und ohne seine Abdeckscheibe erzielt wird. Insbesondere läßt sich erkennen, daß die Modifikation des Reflektor-Hintergrundes (Zonen 201, 203 und 203′) gegenüber einer herkömmlichen komplexen Fläche nicht nur weit davon entfernt ist, die waagerechte Hell-Dunkel-Grenze zu zerstören, sondern diese seitlich mit ausgezeichneter Genauigkeit verlängert. Wie bereits angegeben, besitzt außerdem die Reflektorfläche eine Stetigkeit 2. Ordnung.

Diese kontinuierliche Fläche ist insbesondere für einen Nebelscheinwerfer gemäß der europäischen oder amerikanischen Norm geeignet, weil vermieden wird, auf der Abdeckscheibe 300 einerseits bis dahin für die Ausbildung der Hell-Dunkel- Grenze notwendig gewesene Prismen zur vertikalen Ablenkung und andererseits Prismen oder Rippen zur Verbreiterung des Lichtbündels vorzusehen, da letzteres von Anfang an die geforderte Breite besitzt.

Wie weiter unten näher erläutert, ermöglicht diese doppelte Positionierung der Glühfadenabbildungen in waagerechter und senkrechter Richtung die Verwendung einer stark geneigten Abdeckscheibe, wie sie häufig aus aerodynamischen und/oder ästhetischen Rücksichten verlangt ist.

Es versteht sich jedoch, daß die vorstehend beschriebene Fläche mit Vorteil auch für einen Scheinwerfer für Abblendlicht mit amerikanischer Hell-Dunkel-Grenze (s. Beschreibungseinleitung) verwendet werden kann.

Somit besitzen alle erfindungsgemäßen Reflektoren den Vorteil, daß eine Erwärmung der Abdeckscheibe in ihrem Zentrum vermieden wird, und daß sie somit ohne weiteres aus durchsichtigem Kunststoff hergestellt werden kann.

Jedoch ist dieser Reflektor-Typ ebenfalls durchaus geeignet, wenn die zugehörige Abdeckscheibe stark geneigt ist, insbesondere um sich an das windschlüpfige Profil der Frontpartie eines Fahrzeuges anzupassen. Es ist bekannt, daß die Ablenkung der Lichtstrahlen, welche von den auf einer solchen schräggestellten Abdeckscheibe vorgesehenen Prismen oder Rippen erzeugt wird, zu unerwünschten Beleuchtungsanomalien führt, insbesondere zu einem der seitlichen Ablenkung der Lichtstrahlen proportionalen Absenken derselben. Dieses Problem ist insbesondere in der veröffentlichten französischen Patentanmeldung 25 42 422 dargestellt.

Weil bei allen vorstehend beschriebenen Reflektoren das vor der Abdeckscheibe erzeugte Lichtbündel (gleichgültig ob des Abblend- oder des Fernlichtes) erfindungsgemäß bereits eine beträchtliche seitliche Ausdehnung besitzt (sh. Fig. 5, 14 und 21), ist daher die von der Abdeckscheibe zu erteilende seitliche Ablenkung geringer, und die vorstehend angesprochene nicht zweckdienliche Absenkung wird in hohem Maße gemildert.

Für die Reflexionsfläche der Mittel- und Zwischenzonen wurden im Vorstehenden beispielhaft bevorzugte Gleichungen angegeben. Es versteht sich, daß jede andere Gleichung zweckdienlich ist, die eine Änderung in der Konvergenz des Lichtbündels herbeiführt, dabei die Verbindung der Seiten- oder der Zwischenzonen mit einer Stetigkeit 2. Ordnung sicherstellt.

Die angeführten verschiedenen Patentanmeldungen der Anmelderin werden als Referenz genannt, und die dort beschriebenen Ausführungsvarianten können auch entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.

Claims

1. Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, der wenigstens ein Lichtbündel auszusenden vermag, das durch eine obere Hell- Dunkel-Grenze begrenzt ist und einen ungefähr mittigen Konzentrationsfleck aufweist, mit einer Lampe mit einem Glühfaden (100), einem Reflektor (200) und einer Abdeckscheibe (300), dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (200)

- zwei Seitenzonen (202, 202′), die kleine, den Konzentrationsfleck definierende und die Hell-Dunkel-Grenze bildende Abbildungen des Glühfadens (100) erzeugen,
- und eine Mittelzone (201; 201, 203, 203′) aufweist, welche die vom Glühfaden (100) ausgesandten Lichtstrahlen so reflektiert, daß sie in einem in beträchtlichen Abstand von der Abdeckscheibe (300) gelegenen Bereich konvergieren, und dabei große Abbildungen des Glühfadens (100) erzeugt, die unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze verteilt sind,

wobei die Seitenzonen (202, 202′) und die Mittelzone (201; 201, 203, 203′) mit einer Stetigkeit 2. Ordnung (in 2. Ableitung) in zwei Ebenen miteinander verbunden sind, die beiderseits einer zentralen optischen Achse (Ox) zumindest annähernd vertikal und zu ihr parallel angeordnet sind.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, der ein Fern- und ein durch eine Hell-Dunkel-Grenze begrenztes Abblendlichtbündel zu erzeugen vermag, mit zwei axialen Glühfäden (110, 100), die mit der optischen Achse (Ox) des Scheinwerfers fluchten und als Lichtquellen für das Fern- bzw. das Abblendlichtbündel dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenzonen (202, 202′) des Reflektors (200) Abschnitte von Paraboloiden sind, deren Brennpunkte (F _o ) auf der optischen Achse (Ox) zwischen den beiden Glühfäden (110, 100) gelegen sind.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Mittelzone (201) beiderseits der axialen vertikalen Ebene (xOz) des Scheinwerfers symmetrisch ist, und
- die Seitenzonen (202, 202′) Abschnitte ein und desselben Paraboloids sind.

4. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Mittelzone (201) zwei Teilzonen (201 g, 201 d) umfaßt, die beiderseits der axialen vertikalen Ebene (xOz) des Scheinwerfers gelegen sind und deren Flächen voneinander verschieden sind, und
- die Seitenzonen (202, 202′) Abschnitte von zwei Paraboloiden von verschiedenen Brennweiten (f′ _o, f _o ) sind.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilzonen (201 g, 201 d) der Mittelzone (201) in der axialen vertikalen Ebene (xOz) des Scheinwerfers mit einer Stetigkeit 1. Ordnung miteinander verbunden sind.

6. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone (201) außerdem einen zwischen den Teilzonen (201 g, 201 d) gelegenen Verbindungsabschnitt (204) aufweist, der zwischen den Teilzonen (201 g, 201 d) eine Verbindung mit einer Stetigkeit 2. Ordnung herstellt.

7. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone (201) einen Scheitelpunkt (O′) hat, der in bezug auf den Scheitelpunkt von Paraboloiden, deren Seitenzonen (202, 202′) Abschnitte bilden, seitlich versetzt ist.

8. Scheinwerfer nach Anspruch 1, der ein durch eine Hell-Dunkel-Grenze begrenztes Abblend- oder Nebelleuchten-Lichtbündel abgibt, mit einem Glühfaden, der axial angeordnet ist, unbehindert ringsum ausstrahlt und in der Nähe der optischen Achse des Scheinwerfers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenzonen (202, 202′) des Reflektors (200) solche Zonen sind, die Abbildungen des Glühfadens (100) erzeugen, deren höchster Punkt in der Nähe der Hell-Dunkel-Grenze angeordnet ist.

9. Scheinwerfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (200) beiderseits der axialen vertikalen Ebene (xOz) des Scheinwerfers symmetrisch ist.

10. Scheinwerfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone (201) des Reflektors (200) zwei Teilzonen (201 g, 201 d) aufweist, die beiderseits der axialen vertikalen Ebene (xOz) des Scheinwerfers gelegen sind und deren Flächen durch ein und dieselbe Gleichung bestimmt sind, welche auf der linken und der rechten Seite verschiedene Parameter hat.

11. Scheinwerfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenzonen (202, 202′) durch ein und dieselbe Gleichung bestimmt sind, die auf der linken und rechten Seite verschiedene Parameter hat.

12. Scheinwerfer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilzonen (201 g, 201 d) der Mittelzone (201) in der axialen vertikalen Ebene (xOz) des Scheinwerfers mit einer Stetigkeit 1. Ordnung miteinander verbunden sind.

13. Scheinwerfer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone (201) außerdem einen Verbindungsabschnitt (204) aufweist, der zwischen den Teilzonen (201 g, 201 d) gelegen ist und diese mit einer Stetigkeit 2. Ordnung miteinander verbindet.

14. Scheinwerfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone (201) einen Scheitelpunkt (O′) aufweist, der in bezug auf den Scheitelpunkt einer Fläche, deren Randzonen (202, 202′) Abschnitte bilden, seitlich versetzt ist.

15. Scheinwerfer nach Anspruch 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone des Reflektors (200)

- eine Hintergrundzone (201) umfaßt, deren axiale waagerechte Erzeugende ein Abschnitt einer Ellipse ist, deren erster Brennpunkt (F) in der Nähe des Glühfadens (100) für Abblendlicht und der zweite Brennpunkt (F₁) auf der optischen Achse (Ox) in beträchtlichem Abstand von der Abdeckscheibe (300) angeordnet ist, und
- zwei zwischen der Hintergrundzone (201) und den Seitenzonen (202, 202′) gelegene Zwischenzonen (203, 203′) deren zugehörigen axialen waagerechten Erzeugenden Abschnitte von Ellipsen sind, bei denen die zugehörigen Hauptachsen (A₃, A₃′) nach außen geneigt sind und die Brennpunkte (F, F₃; F, F₃′) in der Nähe des Glühfadens (100) bzw. den Zwischenzonen (203, 203′) gegenüber in beträchtlichem Abstand von der Abdeckscheibe (300) angeordnet sind.

16. Scheinwerfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stetigkeit 2. Ordnung durch Übergangszonen (205) gewährleistet ist, die Glättungsgleichungen erfüllen.

17. Scheinwerfer nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen des Reflektors (200) so bestimmt sind, daß an der Abdeckscheibe (300) zwischen den durch diese Zonen erzeugten Bündelteilen keine wesentliche Überschneidung besteht.