DE4139266A1

DE4139266A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE4139266A1
Application number: DE4139266A
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Dr Ernst; Wolfgang Peitz; Markus Vorderwuelbecke
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-06-03
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: DE4139266C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle, die als mindestens eine rechteckförmige Lichtaustrittsfläche mindestens eines Lichtleiters ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Lichtleiter mit einer entfernt von dem Scheinwerfer angeordneten lichterzeugenden Einrichtung verbunden ist, mit einer Linse, die das Licht von der mindestens einen Lichtaustrittsfläche abbildet und mit mindestens einem die Breite der Abbildung beeinflussenden lichtstreuenden, optischen Element in dem Strahlengang zwischen der mindestens einen Lichtaustrittsfläche und der Linse.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 03 67 032 A2 ist ein zentrales Lichtsystem für Kraftfahrzeuge bekannt. Dieses beinhaltet eine zentral in dem Kraftfahrzeug angeordnete, lichterzeugende Einrichtung, die z. B. eine Hochdruck-Gasentladungslampe enthält. Die zentral angeordnete, lichterzeugende Einrichtung ist über Lichtleiter z. B. auch mit den Kraftfahrzeugscheinwerfern verbunden. Der einzelne Kraftfahrzeugscheinwerfer weist dabei als Lichtquelle mindestens eine rechteckförmige Lichtaustrittsfläche mindestens eines Lichtleiters auf. Diese Lichtaustrittsfläche wird über eine Linse abgebildet. Das Abbildungsverhalten wird dabei durch die gesetzlichen Bestimmungen festgelegt, die z. B. vorschreiben, daß bei der Erzeugung von Abblendlicht eine bestimmte Lichtverteilung in einem bestimmten Abstand von dem Kraftfahrzeug erreicht wird. Aufgrund der rechteckförmigen Ausbildung der Lichtaustrittsfläche, die eine gerade verlaufende, obere Grenzlinie aufweist, wird bei entsprechender Abbildung z. B. ein Abblendscheinwerfer darstellbar, der eine vorgeschriebene Hell-/Dunkel-Grenze erzeugt. Zur Verbreiterung der Abbildung der rechteckförmigen Lichtaustrittsfläche ist in dem Strahlengang zwischen der Lichtaustrittsfläche und der Linse ein die Breite der Abbildung beeinflussendes, lichtstreuendes, optisches Element angeordnet. Bei dem bekannten Ausführungsbeispiel ist dieses lichtstreuende, optische Element als eine weitere Linse ausgebildet. Bei einer anderen einfacheren Ausführungsform kann das lichtstreuende, optische Element auch als eine Lichtscheibe mit horizontal streuenden, optischen Mitteln ausgebildet sein. Die Linse kann dabei z. B. als eine plan-konvexe, rotationssymmetrische Linse ausgebildet sein.

Als nachteilig erweist sich bei der bekannten Ausführungsform, daß die die jeweilige Lichtaustrittsfläche begrenzende, untere Linie gerade und insbesondere parallel zu der oberen Grenzlinie verläuft, so daß bei der Abbildung der rechteckförmigen Lichtaustrittsfläche auf die Fahrbahn in den Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug eine starke Hell-/Dunkel-Grenze mit Schattenbereichen und Lichtflecken entsteht, die im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs bei eingeschalteter Beleuchtung nicht nur als störend empfunden wird, sondern auch das Sichtverhalten im Fernbereich beeinflußt und stört, die Erkennbarkeit im Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug einschränkt und somit die Sicherheit bei dem Betrieb des Kraftfahrzeugs herabsetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zu schaffen, der als Lichtquelle mindestens eine abzubildende Lichtaustrittsfläche eines Lichtleiters aufweist, der einfach und kostengünstig herstellbar ist, der im Fernbereich der Ausleuchtung der Straße eine definierte Hell-/Dunkel-Grenze erzeugt und bei dem im Nahbereich der Ausleuchtung vor dem Kraftfahrzeug eine gleichmäßige Ausleuchtung unter Vermeidung von Hell-/Dunkel-Grenzen und der Erzeugung von Lichtflecken und Schattenpunkten erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtaustrittsfläche in ihrem unteren Bereich, der in den Nahbereich vor dem Fahrzeug abgebildet wird, mit zunehmendem Abstand von den die Lichtaustrittsfläche begrenzenden Seiten eine zunehmende Höhe aufweist.

Es ist von Vorteil, daß die Lichtaustrittsfläche in ihrem unteren Bereich, der in den Nahbereich von dem Fahrzeug abgebildet wird, mit zunehmendem Abstand von den die Lichtaustrittsfläche begrenzenden Seiten eine zunehmende Höhe aufweist, weil somit auf einfache und kostengünstige Weise bei der Verwendung eines die Breite der Abbildung verbreiternden, lichtstreuenden, optischen Elements eine weiche Verteilung des im Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug durch ein Verwischen des abgebildeten Lichts erreicht wird, so daß die Bildung einer Hell-/Dunkel-Grenze im Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug aufgrund der zunehmenden Höhe der Lichtaustrittsfläche, die in diesem Bereich abgebildet wird, vermieden wird.

Es ist von Vorteil, daß die Lichtaustrittsfläche eine rechteckförmige Grundfläche und in dem unteren Bereich eine sich anschließende, dreieckförmige Zusatzfläche aufweist, deren freie Spitze nach unten weist, wodurch eine besonders einfach geformte und herstellbare Lichtaustrittsfläche geschaffen wird, mit der zuverlässig die Bildung einer Hell-/Dunkel-Grenze im Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug vermieden wird und eine besonders gleichmäßige, schattenfreie Ausleuchtung erreicht wird.

Dadurch, daß die die Lichtaustrittsfläche in deren unteren Bereich begrenzende Linie bogenförmig verläuft, ergibt sich bei der Abbildung der Lichtaustrittsfläche in dem Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug eine besonders gleichmäßige Lichtverteilung mit weichen Lichtübergängen.

Die gleichen Vorteile ergeben sich, wenn die die Lichtaustrittsfläche in deren unteren Bereich begrenzende Linie kreisförmig verläuft, wodurch zusätzlich eine besonders einfache Herstellbarkeit erreicht wird.

Es ist vorteilhaft, daß der Punkt größter Höhe der Lichtaustrittsfläche asymmetrisch angeordnet ist, weil somit auf einfache und kostengünstige Weise eine besonders geformte einseitig gelagerte in sich gleichmäßige Ausleuchtung in dem Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug erreicht werden kann.

Es ist vorteilhaft, daß der die Lichtaustrittsfläche bildende, mindestens eine Lichtleiter in einem Lichtleiterauskoppelelement angeordnet ist, weil somit auf einfache und kostengünstige Weise, z. B. ausgehend von einem runden Lichtleiter, eine beliebig geformte Lichtaustrittsfläche gebildet werden kann und zudem eine einfache und sichere Montagemöglichkeit des mindestens einen Lichtleiters in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer gewährleistet wird, wodurch zudem sichergestellt wird, daß das gewünschte Abblildungsverhalten zuverlässig erreicht wird.

Es ist vorteilhaft, den Kraftfahrzeugscheinwerfer als Abblendscheinwerfer und/oder Fernscheinwerfer und/oder Nebelscheinwerfer für Kraftfahrzeuge zu verwenden, weil somit eine besonders gleichmäßige Beleuchtung des Nahbereichs vor dem Kraftfahrzeug unter der Vermeidung einer Hell-/Dunkel-Grenze in diesem Nahbereich erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Gleiche oder gleichwirkende Merkmale des Erfindungsgegenstands sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau einer Lichtleiteranordnung für einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer,

Fig. 2 die Einkoppelseite eines Lichtleiterauskoppelelements,

Fig. 3 die Auskoppelseite eines Lichtleiterauskoppelelements.

In Fig. 1 ist eine Lichtleiteranordnung dargestellt, über die ein nicht gezeigter Kraftfahrzeugscheinwerfer, der als Lichtquelle mindestens eine rechteckförmig ausgebildete Lichtaustrittsfläche mindestens eines Lichtleiters (L) aufweist, die über eine Linse abgebildet wird, wobei die Breite der Abbildung durch ein lichtstreuendes, optisches Element in dem Strahlengang zwischen der mindestens einen Lichtaustrittsfläche und der Linse vergrößert wird, mit einer hier nicht gezeigten, zentral in dem Kraftfahrzeug angeordneten, lichterzeugenden Einrichtung verbunden ist. Zur Erzeugung des Lichts in der nicht gezeigten lichterzeugenden Einrichtung kann z. B. eine Hochdruck-Gasentladungslampe Verwendung finden.

Die den nicht gezeigten Kraftfahrzeugscheinwerfer mit der lichterzeugenden Einrichtung verbindenden Lichtleiteranordnung weist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ein Lichtleiterbündel (N) auf, welches eine vorgegebebene Anzahl Lichtleiter (L) enthält. Die Länge (E) des Lichtleiterbündels (N) und der Durchmesser (M) des Lichtleiterbündels (N), sowie die Anzahl der in dem Lichtleiterbündel (N) enthaltenden Lichtleiter (L) sind von der jeweiligen Ausführungsform und deren Verwendung abhängig. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind in dem Lichtleiterbündel (N) acht Lichtleiter (L) enthalten. Jeder Lichtleiter (L) ist in dem Auskoppelbereich von dem Lichtleiterbündel (N) mit einem Lichtleiterauskoppelelement (K) verbunden, welches eine von der jeweiligen Ausführungsform und der Verwendung abhängige Länge (G) und einen Durchmesser (D) aufweist. Das Lichtleiterauskoppelelement (K) wird dabei lagefest in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer angeordnet.

In Fig. 2 ist die Einkoppelseite des Lichtleiterauskoppelelements (K) gezeigt. Das Lichtleiterauskoppelelement (K) weist dabei einen Körper auf, der hier beispielhaft kreisrund ausgebildet ist und einen Durchmesser (D) aufweist. Wie aus Fig. 2 erkennbar, sind die Lichtleiter (L), die z. B. auch aus einer Anzahl Einzellichtleiter bestehen können, hier beispielhaft kreisrund ausgebildet und weisen einen Durchmesser (U) auf. Das Lichtauskoppelelement (K) ist dabei derart ausgebildet, daß die kreisrunde Querschnittsfläche jedes Lichtleiters (L) in eine bestimmte, beliebige, abzubildende Lichtaustrittsfläche umgeformt wird, die durch den nicht gezeigten Kraftfahrzeugscheinwerfer abgebildet wird.

In Fig. 3 ist die Lichtauskoppelseite des Lichtleiterauskoppelelements (K) mit einer beispielhaft gewählten Lichtaustrittsfläche (F) dargestellt. Das Lichtleiterauskoppelelement (K) weist auch in dieser Darstellung beispielhaft eine kreisrunde Querschnittsfläche mit dem Durchmesser (D) auf.

Die Lichtaustrittsfläche (F), die hier beispielhaft gezeigt ist, weist eine rechteckförmige Gestaltung auf, mit einer Breite (R), die die Querschnittsfläche des Lichtleiterauskoppelelements (K) bestmöglich ausnutzt und mit einer Höhe (O) der rechteckförmigen Lichtaustrittsfläche (F). Die obere Begrenzungslinie (Z) der Lichtaustrittsfläche (F) ist waagerecht angeordnet und erzeugt somit bei der Abbildung durch den nicht gezeigten Kraftfahrzeugscheinwerfer in dem Fernbereich eine gewünschte oder vorgeschriebene Hell-/Dunkel-Grenze in einem vorgegebenen Abstand vor dem Kraftfahrzeug, die je nach den verwendeten, lichtstreuenden Elementen in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer scharf oder weniger scharf ausgebildet ist. Ein solcher Scheinwerfer eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Abblendlicht und/oder Nebellicht für Kraftfahrzeuge. Zur Vermeidung der Erzeugung einer Hell-/Dunkel-Grenze in dem Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug bei der Abbildung der Lichtaustrittsfläche (F) durch den nicht gezeigten Kraftfahrzeugscheinwerfer weist die Lichtaustrittsfläche (F) in ihrem unteren Bereich, der in den Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug abgebildet wird, mit zunehmendem Abstand von den die Lichtaustrittsfläche (F) begrenzenden Seiten (S) eine zunehmende Höhe (H) auf. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Lichtaustrittsfläche (F) im Anschluß an die rechteckförmige Grundfläche im unteren Bereich, der in den Nahbereich vor das Kraftfahrzeug abgebildet wird, eine dreieckförmige, sich an die rechteckförmige Grundfläche anschließende Zusatzfläche auf, deren freie Spitze nach unten weist. Durch die schräg verlaufenden, begrenzenden Linien (B) im unteren Bereich der Lichtaustrittsfläche (F) wird bei der Verwendung eines lichtstreuenden, optischen Elements in dem Strahlengang zwischen der Lichtaustrittsfläche (F) und der Linse des nicht gezeigten Kraftfahrzeugscheinwerfers die Erzeugung einer Hell-/Dunkel-Grenze bei der Abbildung der Lichtaustrittsfläche (F) in dem Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug vermieden und eine gleichmäßige schatten- und lichtpunktfreie Ausleuchtung erreicht, da aufgrund des vorgegebenen Streu- und Abbildungsverhaltens des nicht gezeigten Kraftfahrzeugscheinwerfers und den schräg verlaufenden begrenzenden Linien (B), die Abbildung im unteren Bereich verwischt wird.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die die Lichtaustrittsfläche (F) in deren unteren Bereich begrenzende Linie (B) auch bogenförmig oder kreisförmig verlaufen, wodurch ebenfalls eine gleichmäßige Ausleuchtung in dem Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug erreicht wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Punkt größter Höhe (P) der Lichtaustrittsfläche (F) im Gegensatz zu der hier gezeigten Ausführungsform auch asymmetrisch angeordnet sein, wodurch eine Lichtverteilung in dem Nahbereich vor dem Kraftfahrzeug erreicht wird, die einseitig verstärkt ist.

In einem Kraftfahrzeugscheinwerfer können dabei mehrere Lichtleiterauskoppelelemente (K) mit unterschiedlich geformten und unterschiedliche Lagen aufweisenden Lichtaustrittsflächen (F) zur Erzeugung einer vorgeschriebenen oder gewünschten Lichtverteilung angeordnet sein.

In Fig. 4 ist schematisch der Aufbau eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers dargestellt. Eine lichterzeugende Einrichtung (C), in der z. B. eine Hochdruck-Gasentladungslampe angeordnet sein kann, erzeugt Licht und ist über mindestens einen Lichtleiter (L), der entsprechend Fig. 1 aufgebaut sein kann und aus einem Lichtleiterbündel mit einer Vielzahl von Lichtleitern (L) bestehen kann, mit mindestens einem Kraftfahrzeugscheinwerfer verbunden. Jeder Lichtleiter weist hier beispielhaft ein Lichtleiterauskoppelelement (K) mit mindestens einer Lichtaustrittsfläche (F) auf. Mindestens eine Lichtaustrittsfläche (F) bildet die Lichtquelle in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer. Das Licht von der Lichtaustrittsfläche (F) wird durch ein lichtstreuendes optisches Element (T) horizontal gestreut und durch eine Linse (I), die hier beispielhaft plan-konvex, lichtsammelnd und rotationssymmetrisch ausgebildet ist, abgebildet. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer kann ein hier nicht gezeigtes Gehäuse aufweisen, das durch eine Abschlußscheibe (A), die transparent ausgebildet ist, abgeschlossen wird. Die Abschlußscheibe (A) kann lichtstreuende, optische Mittel aufweisen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden durch nur eine Linse (I) mehrere unterschiedlich gestaltete Lichtaustrittsflächen (F) abgebildet.

Bezugszeichenliste

A Abschlußscheibe
B begrenzende Linie
C lichterzeugende Einrichtung
D Durchmesser des Lichtleiterauskoppelelements
E Länge des Lichtleiterbündels
F Lichtaustrittsfläche
G Länge des Lichtleiterauskoppelelements
H Höhe der Lichtaustrittsfläche
I Linse
K Lichtleiterauskoppelelement
L Lichtleiter
M Durchmesser des Lichtleiterbündels
N Lichtleiterbündel
O Höhe der rechteckförmigen Lichtaustrittsfläche
P Punkte größter Höhe
R Breite der rechteckförmigen Fläche
S Seiten
T lichtstreuendes, optisches Element
U Durchmesser des Lichtleiters
Z obere Grenzlinie

Claims

1. Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle, die als mindestens eine rechteckförmige Lichtaustrittsfläche (F), mindestens eines Lichtleiters (L) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Lichtleiter (L) mit einer entfernt von dem Scheinwerfer angeordneten lichterzeugenden Einrichtung (C) verbunden ist, mit einer Linse (I), die das Licht von der mindestens einen Lichtaustrittsfläche (F) abbildet und mit mindestens einem die Breite der Abbildung beeinflussenden, lichtstreuenden, optischen Element (I) in dem Strahlengang zwischen der mindestens einen Lichtaustrittsfläche (F) und der Linse (T), dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (F) in ihrem unteren Bereich, der in den Nahbereich vor dem Fahrzeug abgebildet wird, mit zunehmendem Abstand von den die Lichtaustrittsfläche (F) begrenzenden Seiten (S) eine zunehmende Höhe (H) aufweist.

2. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (F) eine rechteckförmige Grundfläche und in dem unteren Bereich eine sich anschließende, dreieckförmige Zusatzfläche aufweist, deren freie Spitze nach unten weist.

3. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lichtaustrittsfläche (F) in deren unteren Bereich begrenzende Linie (B) bogenförmig verläuft.

4. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lichtaustrittsfläche (F) in deren unteren Bereich begrenzende Linie (B) kreisförmig verläuft.

5. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt größter Höhe (P) der Lichtaustrittsfläche (F) asymmetrisch angeordnet ist.

6. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lichtaustrittsfläche (F) bildende mindestens eine Lichtleiter (L) in einem Lichtleiterauskoppelelement (K) angeordnet ist.

7. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung als Abblendscheinwerfer und/oder Fernscheinwerfer und/oder Nebelscheinwerfer für Kraftfahrzeuge.