DE60123151T2

DE60123151T2 - Raumsparender Infrarot-Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Projektionsprinzip

Info

Publication number: DE60123151T2
Application number: DE60123151T
Authority: DE
Inventors: Pierre Albou
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP4976620B2; US6897459B2; DE60123151D1; EP1139011B1; JP2002008416A; EP1139011A1; ES2272426T3; FR2809797B1; FR2809797A1; US20010050344A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeugscheinwerfer der Art, die einen für sichtbare Strahlung lichtundurchlässigen und für Infrarotstrahlung lichtdurchlässigen Filter umfassen.
Aus dem Dokument FR-A-2 756 237 sind zum Beispiel derartige Scheinwerfer bekannt, die zudem noch so ausgestattet sind, dass das Verlagern des Filters zwischen einer aktiven und einer weggeschwenkten Stellung möglich ist. Diese Scheinwerfer haben an der Vorderseite eine große Oberfläche.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben, das heißt, einen Scheinwerfer vorzuschlagen, der einen derartigen beweglichen Infrarotfilter hat, an der Vorderseite jedoch eine geringe Oberfläche aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle, einem Reflektor mit zwei Brennweitenbereichen, wobei die Lichtquelle in einem der beiden Brennweitenbereiche derart angeordnet ist, dass ein reflektierter Lichtfleck in dem anderen Brennweitenbereich erzeugt wird, und einem für sichtbare Strahlung lichtundurchlässigen und für Infrarotstrahlung lichtdurchlässigen Filter, der zwischen einer Stellung, die von dem durch den Reflektor reflektierten Licht beabstandet ist, und einer Stellung, in der ein wesentlicher Teil des durch den Reflektor zur Linse reflektierten Lichts diesen durchquert, beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Linse umfasst, die dazu vorgesehen ist, den reflektierten Lichtfleck in ein auf die Fahrbahn projiziertes Lichtbündel zu verwandeln, wobei die Linse vor dem Reflektor angeordnet ist.
Gemäß vorteilhafter, jedoch nicht einschränkender Anordnungen:

– umfasst er ein Filterhalteteil, das sich unter der Einwirkung von Wärmeausdehnungen des Filters zu verformen vermag;
– ist die Lichtquelle in dem inneren Brennweitenbereich des Reflektors angeordnet und der Filter ist nach dem reflektierten Lichtfleck angeordnet;
– sind die Mittel zum Halten des Filters dazu vorgesehen, diesen bis in eine Stellung verschieben zu können, in der er sich im Wesentlichen in einem Schattenbereich befindet, der der optischen Abbildung einer Lampenöffnung des Reflektors entspricht;
– sind die Mittel zum Halten des Filters dazu vorgesehen, letzteren bis in eine Stellung verschieben zu können, in der er mit seiner Oberseite entlang eines Randes des Lichtstroms verläuft;
– sind die Mittel zum Halten des Filters aus Drehmitteln für den Filter gebildet;
– umfassen die Drehmittel einen Drehpunkt, dessen Achse bezüglich der Ausbreitungsrichtung des Lichts hinter der aktiven Stellung des Filters liegt;
– weist der Filter in seiner aktiven Stellung eine Lage und Ausdehnung auf, die so gewählt sind, dass eine vom Reflektor zur Linse verlaufende Strahlung ohne Durchqueren des Filters passieren kann;
– ist die Linse mit Bereichen versehen, die dazu bestimmt sind, einen Lichtstrom zu zerlegen, wobei diese Bereiche im Weg der vom Reflektor zur Linse ohne Durchqueren des Filters verlaufenden Strahlen angeordnet sind;
– bilden die zum Zerlegen der Strahlen vorgesehenen Bereiche auf der Linse ringförmige Regionen.

Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, wobei der Filter sich in aktiver Stellung befindet;
2 ein vertikaler Schnitt durch denselben Scheinwerfer ist, wobei sich der Filter in weggeschwenkter Stellung befindet;
3 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, in dem der Filter horizontal translatorisch quer zur Strahlung verstellbar angebracht ist;
4 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, in dem der Filter horizontal translatorisch parallel zur Strahlung verstellbar angebracht ist;
5 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, in dem der Filter drehbar um eine horizontale Achse parallel zur Strahlungsrichtung angebracht ist;
6 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, in dem der Filter drehbar um eine vertikale Achse quer zur Strahlungsrichtung angebracht ist;
7 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, bei dem die Achse derart angeordnet ist, dass der Filter den inneren Lichtweg säumt, wenn er weggeschwenkt ist;
8 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, bei dem der Filter drehbar um eine horizontale Achse quer zur Strahlungsrichtung angebracht ist;
9 ein vertikaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer ist, der eine Linse umfasst, die Strahlen zu streuen vermag, die ohne Durchqueren des aktivierten Filters vom Reflektor zur Linse gelangt sind.
Die allgemeine Struktur der in 1 bis 9 dargestellten Scheinwerfer umfasst einen Ellipsoid-Reflektor 100 mit innerem Brennpunkt 110 und äußerem Brennpunkt 120, eine Linse 200, deren Brennpunkt mit dem äußeren Brennpunkt 120 des Reflektors 100 zusammenfällt, und eine Lichtquelle 105, die auf dem inneren Brennpunkt 110 des Reflektors 100 angeordnet ist.
Die Ellipsoid-Oberflächen sind üblicherweise Oberflächen, die ausgehend von jeweils zwei Brennweitenbereichen, hier als Brennpunkte 110 und 120 bezeichnet, mathematisch definiert sind, in der Praxis jedoch eine geringe Ausdehnung haben. Diese Ausdehnung umfasst die Glühwendel der Lichtquelle im Fall des inneren Brennweitenbereichs 110 und bildet einen Lichtfleck im Fall des äußeren Brennweitenbereichs 120. Die mathematisch definierte Oberfläche nähert sich somit im Wesentlichen einem Ellipsoid an.
Nach Reflexion auf dem Ellipsoid-Reflektor 100 kreuzen sich die von der Lichtquelle emittierten Strahlen in der Nähe des äußeren Brennpunkts 120. Die auf die Linse 200 auftreffenden Lichtstrahlen scheinen somit von einer im Brennpunkt 120 angeordnete Lichtquelle geringer Größe emittiert zu werden. Die Strahlen werden dann vor das Fahrzeug projiziert und bilden hierbei ein Lichtbündel mit geeigneter Lichtverteilung, die der Fernlicht-Funktion entspricht.
Wie in 1 bis 9 zu erkennen ist, befindet sich ein beweglicher Filter geringer Größe 300 in aktiver Stellung in der Nähe des äußeren Brennpunkts 120 des Reflektors 100 angeordnet, so dass er die Lichtstrahlen aufgrund ihrer Konzentration an dieser Stelle nahezu vollständig abfängt.
Der hier hinter dem äußeren Brennpunkt 120 platzierte Filter 300 kann bezogen auf den Strahlengang auch vor oder genau in dem äußeren Brennpunkt 120 angeordnet werden.
Der auf diese Weise platzierte Filter 300 fängt nahezu das gesamte Licht ab, das sich vom Reflektor 100 zur Linse 200 ausbreitet, wobei er aber bezogen auf die Filtergröße in einem weiträumigen Bereich angeordnet ist. Es können somit weitergebildete Halte- und Verschiebemittel ohne weiteres in diesem Bereich angeordnet werden.
In Anbetracht der allgemeinen Geometrie des Scheinwerfers gestattet die Positionierung des Filters in der Nähe des äußeren Brennpunkts 120 ferner Positionen des Filters 300, die der aktiven Stellung nahe kommen und keine Strahlung beeinträchtigen und deshalb als inaktive Stellung des Filters 300 verwendet werden können.
Der Filter 300 ist hier von einer kleinen quadratischen Platte gebildet. Er ist senkrecht zur Hauptprojektionsachse angeordnet.
1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform dieser Vorrichtung, bei der der Filter 300 gemäß einer vertikalen Translation in Richtung y beweglich ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Filter 300 auf einer Schiene 400 geführt sein, die in der Figur durch eine Achse mit gestrichelter Linie dargestellt ist, und zum Beispiel durch einen Elektromotor oder einen Elektromagnet angetrieben werden.
Der Filter 300 ist vorzugsweise in einem Rahmen gelagert, der aus einem nachgiebigen Material, zum Beispiel aus Blech, ausgeführt ist, wobei sich der Rahmen unter Einwirkung von Wärmeausdehnungen des Filters verformt, ohne den Filter zu zerbrechen. Gemäß einer Variante wird der Filter 300 mit Hilfe elastischer Rückstellmittel gehalten, die sich unter Einwirkung der Wärmeausdehnungen des Filters 300 ausdehnen oder biegen.
Gemäß einer in 3 wiedergegebenen Variante kann die Translationsbewegung des Filters in einer horizontalen Richtung Z erfolgen, die ebenfalls quer zur Hauptausbreitungsrichtung verläuft.
In 4 ist der Filter 300 translatorisch verstellbar auf einer Schiene parallel zur Hauptausbreitungsrichtung angebracht.
In weggeschwenkter Stellung befindet sich der Filter 300 mit ausreichendem Abstand vor dem äußeren Brennpunkt 120, so dass nur sehr wenig Licht beeinträchtigt wird.
Ellipsoid-Scheinwerfer weisen nämlich typischerweise einen Schattenkegel 150 auf, der der Öffnung im Boden des Reflektors entspricht, in der die Lampe gehalten ist. Diese Öffnung, die demnach vom Sockel der Lampe, einer nicht reflektierenden Einheit, eingenommen wird, ist der Grund dafür, dass in diesem Kegel, der typischerweise die Hauptausbreitungsachse umgibt, Lichtstrahlen nahezu vollständig fehlen.
Dieser Kegel 150 hat allgemein eine geringe Winkelöffnung. Da jedoch die Größe des auf diese Weise angeordneten Filters 300 besonders gering ist, wird der Filter 300 fast zu seiner Gänze innerhalb dieses Kegels 150 platziert, indem der Filter einfach in Richtung der Öffnung des Kegels 150 verschoben wird.
Bei einer anderen in 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist der Filter 300 um eine horizontale Achse herum drehbeweglich.
In 5 verläuft die Drehachse parallel zu der Hauptausbreitungsrichtung des Lichts.
In 6 verläuft die Achse y1 quer zur Ausbreitungsrichtung des Lichts oberhalb des Lichtstroms.
Die Drehachse y1 läuft einfach an einem Rand des Filters entlang, so dass dieser zur Seite der Strahlung wegschwenkt, die in der Nähe des Brennpunkts 120 besonders konzentriert ist.
In 7 ist die Drehachse y2 horizontal und vor der aktiven Stellung des Filters angeordnet.
In 7 ist der Lichtweg zwischen dem zweiten Brennpunkt 120 und der Linse 200 dargestellt. Das Licht bildet an dieser Stelle einen Kegel 250, dessen Spitze auf dem zweiten Brennpunkt 120 und dessen Grundfläche auf dem Rand der Linse 200 liegt. Die Achse y2 befindet sich weit genug vor der aktiven Stellung des Filters 300, so dass eine Drehung um etwa 60° dazu ausreicht, den Filter 300 aus dem Lichtkegel 250 zu bringen.
Die Achse y2 befindet sich genauer gesagt dennoch nahe genug am Filter 300, dass der Filter 300 den Kegel 250 parallel zu dessen Kegelmantel unmittelbar säumt.
Eine derartige Schwenkbewegung, die den Filter unmittelbar an den Rand des inneren Lichtstroms bringt, erweist sich ganz allgemein sowohl in optischer Hinsicht als sehr wirkungsvoll, als auch im Hinblick auf den Raumbedarf als besonders befriedigend, da sich der unmittelbare Rand des Lichtkegels als ein sehr vorteilhafter Bereich zur Unterbringung des Filters 300 erweist, aufgrund dessen sehr gut angepasster Ausdehnung und Höhe.
In 8 ist die Drehachse y3 vertikal angeordnet und vor die aktive Stellung des Filters verlagert. Die Mittel zum Verschieben des Filters bewirken dessen Drehung um 180°, so dass der Filter, wenn er weggeschwenkt ist, nicht nur eine Drehung, sondern auch eine Verlagerung nach vorne vollzieht, bis er sich in dem oben genannten Schattenkegel 150 platziert.
Die Achse y3 ist zum Beispiel quer zur Mitte der Strahlung im Schnittpunkt mit der Hauptstrahlungsachse des Scheinwerfers angeordnet. Auf diese Weise erscheint der Filter zwischen der aktiven und der inaktiven Stellung lediglich verschoben worden zu sein.
Die Erfindung erstreckt sich selbstverständlich auf jede Art von Filterbewegung, das heißt unter Verwendung jedes möglichen Freiheitsgrades, zum Beispiel einer Drehung entlang einer beliebigen der drei Hauptdrehachsen und/oder einer Translationsbewegung entlang einer beliebigen dieser drei Achsen.
In 9 ist ein Filter 300 dargestellt, der geringfügig hiner dem äußeren Brennweitenbereich 120 angeordnet ist.
Bei dieser Anbringung weist der Filter 300 eine Ausdehnung und eine Positionierung derart auf, dass er nicht das gesamte Licht abfängt. Ein Teil der Strahlen gelangt zur Linse 200, indem sie außerhalb der Ränder des Filters 300 vorbeilaufen. Diese Strahlen erreichen die Linse 200 an deren Rand.
Diese Strahlen werden dazu verwendet, vor dem Fahrzeug eine schwache Beleuchtung mit sichtbarem Licht (normales Licht) zu erzeugen, die einen eventuellen roten Störlichtschein überdeckt, der durch das Vorhandensein des Filters 300 bedingt ist.
Um die Sichtbarkeit des solchermaßen im Randbereich der Linse gebildeten weißen Lichtscheins zu verstärken, ohne entgegenkommende Fahrer zu blenden, wird in diesem ringförmigen Randbereich der Linse 200 eine Einrichtung verwendet, die dazu geeignet ist, die Streuung des Lichts zu verstärken, das heißt die Strahlen zu zerlegen (Begrenzungslichteffekt).
Die Linse weist zum Beispiel in diesem Bereich ein mattiertes Glas oder eine leichte Körnung auf. Die Streuung des entweichenden weißen Lichts am Rand der Linse bewirkt eine seitliche Lichtverteilung in der Art einer Begrenzungsleuchte, die den Scheinwerfern ein weißes Erscheinungsbild verleiht, jedoch vorzugsweise mit einer hohen Intensität in der Achse, um eine deutliche Signalgebung zu erlauben, die den für eine Positionsleuchte (60 Candela) oder für den Typ "Day Running Light" (Tagfahrlicht) zulässigen Maximalwert annähernd erreicht.
Allgemeiner werden vorzugsweise solche Anordnungen verwendet, bei denen man für einen organisierten weißen Lichtaustritt am Filter vorbei sorgt und diese Lichtaustritte vorzugsweise beim Verlassen des Scheinwerfers gestreut werden.
Man vermeidet damit die Verwendung einer von einer zweiten Lichtquelle gebildeten weißen Begrenzungsleuchte.

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle (105), einem Reflektor (100) mit zwei Brennweitenbereichen (110, 120) und einer Linse (200), wobei die Lichtquelle (105) in einem der beiden Brennweitenbereiche (110, 120) derart angeordnet ist, dass ein reflektierter Lichtfleck (120) in dem anderen Brennweitenbereich (120) erzeugt wird, wobei die Linse (200) dazu vorgesehen ist, den reflektierten Lichtfleck (120) in ein auf die Fahrbahn projiziertes Lichtbündel zu verwandeln, wobei eine Blende (300) zwischen dem Reflektor (100) und der Linse (200) angeordnet ist, die zwischen einer Stellung, die von dem durch den Reflektor (100) reflektierten Licht beabstandet ist, und einer zweiten Stellung beweglich ist, wobei die Blende (300) ein für sichtbare Strahlung lichtundurchlässiger und für Infrarotstrahlung lichtdurchlässiger Filter (300) ist, der in der zweiten Position einen wesentlichen Teil des vom Reflektor (100) zur Linse (200) reflektierten Lichts abfängt.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Teil zum Halten des Filters (300) umfasst, das sich unter der Einwirkung von Wärmeausdehnungen des Filters (300) zu verformen vermag.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (105) in dem inneren Brennweitenbereich (110) des Reflektors (100) angeordnet ist und dass der Filter (300) hinter dem reflektierten Lichtfleck (120) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Halten des Filters (300) dazu vorgesehen sind, diesen bis in eine Stellung verschieben zu können, in der er sich im Wesentlichen in einem Schattenbereich befindet, der der optischen Abbildung einer Lampenöffnung des Reflektors (100) entspricht.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Halten des Filters (300) dazu vorgesehen sind, letzteren bis in eine Stellung verschieben zu können, in der er mit seiner Oberseite entlang eines Randes des Lichtstroms (250) verläuft.
Scheinwerfer nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Halten des Filters aus Drehmitteln (y2, y3) für den Filter (300) gebildet sind.
Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmittel einen Drehpunkt umfassen, dessen Achse (y2, y3) bezüglich der Ausbreitungsrichtung des Lichts hinter der aktiven Stellung des Filters (300) liegt.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (300) in seiner aktiven Stellung eine Lage und Ausdehnung aufweist, die so gewählt sind, dass eine vom Reflektor (100) zur Linse (200) verlaufende Strahlung ohne Durchqueren des Filters (300) passieren kann.
Scheinwerfer nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (200) mit Bereichen versehen ist, die dazu bestimmt sind, einen Lichtstrom zu zerlegen, wobei diese Bereiche im Weg der vom Reflektor (100) zur Linse (200) ohne Durchqueren des Filters (300) verlaufenden Strahlen angeordnet sind.
Scheinwerfer nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Zerlegen der Strahlen vorgesehenen Bereiche auf der Linse (200) ringförmige Regionen bilden.