DE4315393A1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge - Google Patents
Scheinwerfer für FahrzeugeInfo
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- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
- F21S41/28—Cover glass
Description
Die Erfindung geht aus von einem Scheinwerfer für Fahrzeuge nach der
Gattung des Anspruchs 1.
Ein solcher Scheinwerfer ist durch die EP 0 365 193 A2 bekannt.
Dieser Scheinwerfer ist ein Abblendlichtscheinwerfer und weist einen
ellipsoiden Reflektor auf. Im Bereich des inneren Brennpunkts des
Reflektors ist eine Lichtquelle angeordnet, wobei das von dieser
ausgesandte Licht vom Reflektor als ein sowohl in horizontalen als
auch in vertikalen Längsebenen konvergentes Lichtbündel reflektiert
wird. Im Bereich des in Lichtaustrittsrichtung weisenden Vorderrands
des Reflektors ist eine Streulinse angeordnet, die eine zum Reflek
torscheitel weisende konvexe Fläche und dieser gegenüberliegend eine
konkave Fläche aufweist. Unterhalb der Lichtquelle ist eine Abblend
kappe angeordnet, durch die verhindert wird, daß auf den unterhalb
einer horizontalen Mittelebene liegenden Teil des Reflektors Licht
trifft, das nach oben gerichtet würde und daher zu einer Blendung
führen würde. Das vom oberhalb der horizontalen Mittelebene liegen
den Teil des Reflektors reflektierte Lichtbündel wird beim Durch
tritt durch die Streulinse so abgelenkt, daß es die optische
Achse des Reflektors zwischen dem äußeren Brennpunkt des Reflektors
und einem in 25 m vor dem Reflektor angeordneten Meßschirm kreuzt.
Die zur Erfüllung der für das asymmetrische Abblendlicht bestehenden
gesetzlichen Vorschriften erforderliche Beeinflussung des vom Reflek
tor reflektierten und durch die Streulinse hindurchgetretenen
Lichtbündels erfolgt durch bekannte optische Elemente wie Prismen
und Linsen, die an einer die Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers
verschließenden Abdeckscheibe angeordnet sind. Nachteilig bei diesem
Scheinwerfer ist, daß nur das von der Lichtquelle zum oberen Teil
des Reflektors ausgesandte Licht genutzt wird, so daß nur ein gerin
ger Wirkungsgrad erzielt wird. Außerdem ist die Verwendung der mit
optischen Elementen versehenen Abdeckscheibe nachteilig, da deren
Herstellung aufwendig ist und diese ein hohes Gewicht aufweist.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1
hat demgegenüber den Vorteil, daß dieser das von der Lichtquelle
ausgesandte Licht optimal nutzt, da keine Abschirmkappe vorgesehen
ist. Die zur Erfüllung der gesetzlichen Vorschriften erforderliche
Beleuchtungsstärkeverteilung wird dabei bereits durch den Reflektor
und die Streulinse erzeugt, so daß keine Abdeckscheibe mit optischen
Elementen erforderlich ist. Mit Hilfe neuer Berechnungsmethoden ist
es möglich, die Form des Reflektors und der Streulinse so zu berech
nen, daß das von der Lichtquelle ausgesandte Licht nach Reflexion
durch den Reflektor und Durchtritt durch die Streulinse die erfor
derliche Beleuchtungsstärkeverteilung, einschließlich einer even
tuell erforderlichen Helldunkelgrenze, erzeugt. Gegenüber bekannten
Scheinwerfern, die nach dem Projektionssystem aufgebaut sind und
einen ellipsoiden Reflektor, eine die Helldunkelgrenze bildende
Blende und eine die Blende abbildende Linse aufweisen, besitzt der
erfindungsgemäße Scheinwerfer den Vorteil, daß dessen Bautiefe wegen
der am Vorderrand des Reflektors angeordneten Linse wesentlich
geringer ist. Außerdem weisen bekannte Scheinwerfer nach dem Projek
tionsprinzip den Nachteil auf, daß an der Helldunkelgrenze infolge
der Abbildung der Blende Farbsäume auftreten. Dies wird beim erfin
dungsgemäßen Scheinwerfer vermieden, da bei diesem die Helldunkel
grenze bereits durch entsprechende Reflexion des von der Licht
quelle ausgesandten Lichts am Reflektor gebildet wird.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar
gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 einen Scheinwerfer im vertikalen Längsschnitt nach
einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 den Scheinwerfer nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 den Scheinwerfer im hori
zontalen Längsschnitt nach einem dritten Ausführungsbeispiel, Fig.
4 eine vom Scheinwerfer bei der Ausbildung als Fernlichtscheinwerfer
auf einem Meßschirm erzeugte Beleuchtungsstärkeverteilung, Fig. 5
vom Fernlichtscheinwerfer auf dem Meßschirm erzeugte Abbildungen
eines Leuchtkörpers, Fig. 6 eine vom Scheinwerfer bei der Ausbil
dung als Nebelscheinwerfer auf dem Meßschirm erzeugte Beleuchtungs
stärkeverteilung, Fig. 7 vom Nebelscheinwerfer auf dem Meßschirm
erzeugte Abbildungen des Leuchtkörpers, Fig. 8 eine vom Scheinwer
fer bei der Ausbildung als Abblendlichtscheinwerfer auf dem Meß
schirm erzeugte Beleuchtungsstärkeverteilung und Fig. 9 vom Ab
blendlichtscheinwerfer auf dem Meßschirm erzeugte Abbildungen des
Leuchtkörpers.
Ein in den Fig. 1 bis 3 dargestellter Scheinwerfer für Fahrzeuge,
insbesondere Kraftfahrzeuge, weist einen Reflektor 10 auf, der aus
Metall oder Kunststoff bestehen kann. In den Scheitel 12 des Reflek
tors 10 ist eine Lichtquelle 14 eingesetzt, die eine Glühlampe oder
eine Gasentladungslampe sein kann. Durch den Reflektor 10 wird das
von der Lichtquelle 14 ausgesandte Licht als ein zumindest in hori
zontalen Längsebenen konvergentes Lichtbündel 16 reflektiert. Hierzu
enthält der Reflektor 10 beispielsweise in axialen, das heißt dessen
optische Achse 18 enthaltenden Längsschnitten ellipsenartige
Schnittkurven. Ellipsenartig bedeutet dabei, daß die Schnittkurven
reine Ellipsen sein können oder zumindest bereichsweise eine ellip
tische Krümmung aufweisen und in anderen Bereichen in ihrem Verlauf
von einer elliptischen Krümmung abweichen. In unterschiedlichen
Längsschnitten können die Schnittkurven des Reflektors 10 unter
schiedlich sein, wobei deren innere Brennpunkte etwa zusammenfallen
während deren äußere Brennpunkte unterschiedliche Lagen einnehmen.
Die Lichtquelle 14 ist dabei im Bereich des inneren Brennpunkts des
Reflektors 10 angeordnet. Durch diese Ausbildung des Reflektors 10
umfaßt dieser die Lichtquelle 14 über einen großen Winkelbereich α
und erfaßt daher einen großen Teil des von der Lichtquelle 14
ausgesandten Lichtstroms zur Bildung des Lichtbündels.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist im
Bereich des in Lichtaustrittsrichtung 20 weisenden Vorderrands 22
des Reflektors 10 eine Streulinse 24 angeordnet, die eine zum
Reflektorscheitel 12 weisende Planfläche 26 und dieser gegenüber
liegend eine konkav gekrümmte Fläche 28 aufweist. Die Streulinse 24
könnte jedoch auch umgekehrt angeordnet sein, also mit deren ge
krümmter Fläche 28 zum Reflektorscheitel 12 weisend. Die Dicke der
Streulinse 24 nimmt ausgehend von deren Mitte zu deren Rändern hin
zu. Die gekrümmte Fläche 28 kann sphärisch oder asphärisch ausge
bildet sein und in unterschiedlichen axialen Längsschnitten unter
schiedliche Krümmungen aufweisen. Die Streulinse 24 kann aus Glas
oder Kunststoff bestehen und ist so groß ausgebildet, daß sie die
Lichtaustrittsöffnung des Reflektors 10 überdeckt. Durch den Reflek
tor 10 wird das von der Lichtquelle 14 ausgesandte Licht als ein in
horizontalen und vertikalen Längsebenen konvergentes Lichtbündel
reflektiert. Die Form des Reflektors 10 und der Streulinse 24 sind
so bestimmt und aufeinander abgestimmt, daß das von der Lichtquelle
14 ausgesandte Licht nach Reflexion am Reflektor 10 und Durchtritt
durch die Streulinse 24 eine gesetzlichen Vorschriften genügende
Beleuchtungsstärkeverteilung bildet. Dabei kann beispielsweise die
Form der Streulinse 24 vorgegeben werden und die Form des Reflektors
10 unter Berücksichtigung der ablenkenden Wirkung der Streulinse 24
so bestimmt werden, daß dieser das von der Lichtquelle 14 ausge
sandte Licht in der zur Erzielung der vorgeschriebenen Beleuchtungs
stärkeverteilung erforderlichen Weise reflektiert. Durch die im Be
reich des Vorderrands 22 des Reflektors 10 angeordnete Streulinse
weist der Scheinwerfer eine geringe Bautiefe auf.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Scheinwerfers
dargestellt, bei dem die Streulinse 124 als eine Fresnellinse ausge
bildet ist. Die Fresnellinse 124 weist eine dem Reflektorscheitel
112 zugewandte Planfläche 126 und dieser gegenüberliegend eine
Fläche 128 mit mehreren konzentrischen Linsenringflächen auf. Die
Fresnellinse 124 weist über deren Fläche eine etwa gleichbleibende
Dicke auf, so daß diese gegenüber der Streulinse 24 ein geringeres
Gewicht besitzt. Die Fresnellinse 124 kann wie die Streulinse 24 aus
Glas oder Kunststoff bestehen.
Bei einem in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist
die Streulinse 224 als eine Zylinderlinse ausgebildet, die eine dem
Reflektorscheitel 12 zugewandte Planfläche 226 und dieser gegenüber
liegend eine zylindrische Fläche 228 aufweist. Die Zylinderachse 230
der Zylinderlinse 224 ist vertikal und senkrecht zur optischen Achse
18 des Reflektors 10 angeordnet. Die zylindrische Fläche 228 kann
Teil eines Kreiszylinders sein oder Teil eines im Querschnitt be
liebig gekrümmten, beispielsweise parabolisch, elliptisch oder
andersartigartig gekrümmten Zylinders. Die Form des Reflektors 10
ist dabei so bestimmt, daß dieser das von der Lichtquelle ausgesand
te Licht als ein in horizontalen Ebenen konvergentes, jedoch in
vertikalen Ebenen im wesentlichen zur optischen Achse 18 paralleles
Lichtbündel reflektiert. Beim Durchtritt durch die Streulinse 224
wird das vom Reflektor 10 reflektierte Lichtbündel in horizontalen
Ebenen beeinflußt, also abgelenkt, jedoch wird das Lichtbündel in
vertikalen Ebenen durch die Streulinse 224 nicht beeinflußt.
Der Scheinwerfer nach den vorstehend beschriebenen Ausführungsbei
spielen kann als Fernlichtscheinwerfer, als Nebelscheinwerfer oder
als Abblendlichtscheinwerfer ausgebildet werden.
In Fig. 4 ist ein Meßschirm 32 dargestellt, der in einem Abstand
von beispielsweise 25 m vom Reflektor 10 entfernt senkrecht zu
dessen optischer Achse 18 angeordnet ist. Auf dem Meßschirm 32 wird
vom Scheinwerfer eine Beleuchtungsstärkeverteilung 34 erzeugt, die
in Fig. 4 mittels mehrerer Isolux-Linien, das sind Linien gleicher
Beleuchtungsstärke, dargestellt ist. Bei der Ausbildung des Schein
werfers als Fernlichtscheinwerfer wird von diesem die in Fig. 4
dargestellte Beleuchtungsstärkeverteilung 34 erzeugt, die eine hori
zontale Erstreckung von etwa jeweils 18 Grad zu beiden Seiten einer
vertikalen Mittelebene VV des Meßschirms 32 aufweist. In vertikaler
Richtung erstreckt sich die Beleuchtungsstärkeverteilung 34 etwa bis
unter 10 Grad oberhalb und etwa 8 Grad unterhalb einer horizontalen
Mittelebene HH des Meßschirms 32. Im Zentrum des Meßschirms 32, in
dem sich die vertikale Mittelebene VV und die horizontale Mittel
ebene HH schneiden, weist die Beleuchtungsstärkeverteilung 34 ein
ausgeprägtes Maximum 36 auf. In Fig. 5 sind Abb. der Licht
quelle 14 dargestellt, die vom Fernlichtscheinwerfer auf dem Meß
schirm 32 erzeugt werden. In Fig. 5 sind dabei nur beispielhaft
Abb. 38 eingezeichnet, die von Bereichen des Reflektors 10
reflektiert wurden, welche auf einem gemeinsamen Durchmesser um die
optische Achse 18 angeordnet sind. Die Reflektorbereiche, von denen
die in Fig. 5 eingezeichneten Abb. 38 reflektiert werden,
liegen etwa in einer in Fig. 1 mit 40 bezeichneten Ebene, etwa auf
halbem Abstand zwischen dem Scheitel 12 und dem größten Durchmesser
D des Reflektors 10. Die Lichtquelle 14, das heißt die Glühwendel
bei einer Glühlampe bzw. der Lichtbogen bei einer Gasentladungs
lampe, erstreckt sich dabei parallel zur optischen Achse 18 und ist
etwa auf dieser angeordnet.
Wird der Scheinwerfer als Nebelscheinwerfer ausgebildet, so wird
durch diesen auf dem Meßschirm 32 eine in Fig. 6 dargestellte Be
leuchtungsstärkverteilung 42 erzeugt. Die Beleuchtungsstärkever
teilung 42 weist eine große horizontale Erstreckung auf, beispiels
weise bis zu etwa 45 Grad zu beiden Seiten der vertikalen Mittel
ebene VV des Meßschirms 32. Die Erstreckung der Beleuchtungsstärke
verteilung 42 in vertikaler Richtung ist wesentlich geringer, bei
spielsweise von etwa 1 Grad unterhalb der horizontalen Mittelebene
HH des Meßschirms 32 bis etwa 6 Grad unterhalb der horizontalen
Mittelebene HH. Die Beleuchtungsstärkeverteilung 42 weist eine etwa
horizontale obere Helldunkelgrenze 44 auf, die bereits durch ent
sprechende Reflexion des von der Lichtquelle 14 ausgesandten Lichts
durch den Reflektor 10 gebildet ist, so daß hierfür keine Abschirm
kappe erforderlich ist. In Fig. 7 sind Abb. 46 der Licht
quelle 14 dargestellt, die von in der in Fig. 1 eingezeichneten
Ebene 40 auf einem die optische Achse 18 umgebenden Durchmesser
liegenden Reflektorbereichen reflektiert werden. Sämtliche Abbil
dungen 46 sind unterhalb der Helldunkelgrenze 44 angeordnet.
Wird der Scheinwerfer als Abblendlichtscheinwerfer ausgebildet, so
wird durch diesen auf dem Meßschirm 32 eine in Fig. 8 dargestellte
Beleuchtungsstärkeverteilung 48 erzeugt. Die Beleuchtungsstärkever
teilung 48 ist bezüglich der vertikalen Mittelebene VV des Meß
schirms 32 asymmetrisch und weist links von VV (Gegenverkehrsseite)
eine horizontale obere Helldunkelgrenze 50 auf und rechts von VV
(eigene Verkehrsseite) eine von VV aus nach rechts ansteigende obere
Helldunkelgrenze 52 auf. Die horizontale Erstreckung der Beleuch
tungsstärkeverteilung 48 beträgt bis zu etwa 35 Grad beidseits der
vertikalen Mittelebene VV. In vertikaler Richtung erstreckt sich die
Beleuchtungsstärkeverteilung 48 von der oberen Helldunkelgrenze 50
bzw. 52 aus bis etwa 10 Grad unterhalb der horizontalen Mittelebene
HH. In Fig. 9 sind Abb. 54 der Lichtquelle 14 dargestellt,
die von Reflektorbereichen reflektiert werden, die in der Ebene 40
(siehe Fig. 1) auf einem gemeinsamen Durchmesser um die optische
Achse 18 herum angeordnet sind.
Claims (7)
1. Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (14) und mit
einem Reflektor (10), der das von der Lichtquelle (14) ausgesandte
Licht als ein zumindest in horizontalen Längsebenen konvergentes
Lichtbündel (16) reflektiert, mit einer im Bereich des in Lichtaus
trittsrichtung weisenden Vorderrands (22) des Reflektors (10) ange
ordneten Streulinse (24; 124; 224), durch die das vom Reflektor (10)
reflektierte Lichtbündel (16) hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form des Reflektors (10) und der Streulinse (24; 124; 224) so
bestimmt und aufeinander abgestimmt sind, daß das von der Licht
quelle (14) ausgesandte Licht nach Reflexion am Reflektor (10) und
Durchtritt durch die Streulinse (24; 124; 224) eine gesetzlichen Vor
schriften genügende Beleuchtungsstärkeverteilung bildet.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser
ein Fernlichtscheinwerfer ist und die von diesem erzeugte Beleuch
tungsstärkeverteilung gesetzlichen Vorschriften für Fernlicht genügt.
3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Streulinse (124) als Fresnellinse ausgebildet ist.
4. Scheinwerfer nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die
Streulinse (224) eine Zylinderlinse ist, deren Zylinderachse (230)
sich etwa vertikal und senkrecht zur optischen Achse (18) des
Scheinwerfers erstreckt und daß das von der Lichtquelle (14) aus
gesandte Licht vom Reflektor (10) als in horizontalen Ebenen kon
vergentes Lichtbündel und in vertikalen Ebenen im wesentlichen
paralleles Lichtbündel reflektiert wird, welches beim Durchtritt
durch die Zylinderlinse (224) in horizontalen Ebenen abgelenkt wird
und in vertikalen Ebenen im wesentlichen unbeeinflußt bleibt.
5. Scheinwerfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Streulinse (124; 224) aus Kunststoff besteht.
6. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser
als Abblendlichtscheinwerfer ausgebildet ist und die von diesem er
zeugte Beleuchtungsstärkeverteilung eine asymmetrische Helldunkel
grenze aufweist und gesetzlichen Vorschriften für asymmetrisches
Abblendlicht genügt.
7. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser
als Nebelscheinwerfer ausgebildet ist und die von diesem erzeugte
Beleuchtungsstärkeverteilung eine im wesentlichen horizontale Hell
dunkelgrenze aufweist und gesetzlichen Vorschriften für Nebellicht
genügt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AUTOMOTIVE LIGHTING REUTLINGEN GMBH, 72762 REUTLIN |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121201 |