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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Fahrzeuglampe und spezieller eine Fahrzeuglampe
zur Beleuchtung, wie einen Scheinwerfer und eine Nebelleuchte. Spezieller
betrifft sie einen Scheinwerfer, das als Projektor-Typ bezeichnet
wird, der einen sphärischen
Reflektor mit einem ersten und einem zweiten Fokus, einer Projektionslinse
und einem Schließer
umfaßt, welcher
optional dazu eingesetzt wird, eine Lichtverteilungseigenschaft
zu konfigurieren, indem ein Teil des Lichtes, das für die Lichtverteilungseigenschaft nötig ist,
abgeschattet wird.
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Hintergrund
und Stand der Technik
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Eine
Anordnung eines solchen Projektor-Scheinwerfers 90 gemäß dem Stand
der Technik ist beispielhaft in 7 gezeigt.
Es umfaßt
einen elliptischen (z.B. sphärischen
oder elliptisch zusammengesetzten) Reflektor 91 mit einem
ersten Fokus und einem zweiten Fokus. Eine Lichtquelle 92,
wie ein Leuchtfaden in einer Halogenlampe und ein Lichtbogen in
einer Metall-Halid-Entladungsröhre,
liegt in dem ersten Fokus, deren Licht auf den zweiten Fokus f2 gebündelt
wird.
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Wenn
der Projektor-Scheinwerfer 90 verwendet wird, um eine niedrige
Lichtstrahlverteilung zu bilden, ist ein Schließer 93 in der Nähe des zweiten
Fokus f2 angeordnet, um einen Teil des nach oben
gerichteten Lichtes, das für
die niedrige Lichtstrahlverteilung nicht nötig ist, abzuschatten. Eine Projektionslinse 94 mit
einem Fokus in der Nähe
des Schließers 93 wird
verwendet, um Licht nach vorne zu projizieren, um eine gewünschte Lichtverteilungseigenschaft
zu erhalten.
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Bei
dem obigen herkömmlichen
Projektor-Scheinwerfer 90 wird jedoch die Projektionslinse 94 oder
der einzige von außen
sichtbare Teil zwangsläufig
in Form einer konvexen Linse mit einer konvexen Frontfläche und
einer flachen Rückfläche ausgebildet,
was nachteilhaft zu einer glechmäßigen Form und
einem altmodischen Design führt.
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Die
DE 3311762 A1 offenbart
als nächster Stand
der Technik eine ähnliche
Projektor-Scheinwerferanordnung
mit einer Projektorlinse, die eine konvexe Frontfläche und
eine konkave Rückseite hat,
wobei diese Linse gegenüber
der Vertikalen nicht geneigt ist.
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Die
US-A-4857794 offenbart einen Projektor-Scheinwerfer, bei dem die
Linse zwischen einer unteren Strahlposition und einer oberen Strahlposition
selektiv bewegt wird. In der oberen Strahlposition ist die Linse
nach hinten gegenüber
der Vertikalen, in der Beleuchtungsrichtung geneigt, um das projizierte Licht
zu maximieren.
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Abriß der Erfindung
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Die
Erfindung sieht einen Projektor-Scheinwerfer mit folgenden Merkmalen
vor: ein Reflektor mit einem ersten Fokus und einem zweiten Fokus;
und eine Projektionslinse mit einem Fokus in der Nähe des zweiten
Fokus zum Projizieren eines Lichtbildes, wobei das Licht bei dem
ersten Fokus angeordnet ist, wobei ein vertikaler Abschnitt, der
durch das Zentrum der Projektionslinse geht, eine konvexe Frontfläche auf
der Projektionsseite des Lichtes nach außen und eine konkave Rückfläche, die
dem Reflektor gegenüberliegt,
aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß eine Linie, welche das obere
Ende mit dem unteren Ende der Rückfläche verbindet,
gegenüber
der Vertikalen geneigt ist, wobei das untere Ende in bezug auf das obere
Ende in der Beleuchtungsrichtung des Scheinwerfers vorne liegt.
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Vorteilhaft
ist die Projektionslinse aus einem Harzmaterial aufgebaut. Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung ergibt sich vollständig
aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen,
in denen
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1 eine
Schnittdarstellung eines ersten Projektor-Scheinwerfers darstellt,
der nicht Teil der Erfindung ist;
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2 eine
Schnittdarstellung eines zweiten Projektor-Scheinwerfers darstellt,
der nicht Teil der Erfindung ist;
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3 eine
Schnittdarstellung eines dritten Projektor-Scheinwerfers ist, der
nicht Teil der Erfindung bildet;
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4 eine
Schnittdarstellung eines vierten Projektor-Scheinwerfers ist, der
nicht Teil der Erfindung bildet;
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5 zeigt
eine Vorderansicht des vierten Projektor-Scheinwerfers;
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6 zeigt
eine Schnittdarstellung eines fünften
Projektor-Scheinwerfers, der erfindungsgemäß ausgebildet ist; und
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7 zeigt
eine Schnittdarstellung des Stands der Technik.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Die
Erfindung wird im folgenden im einzelnen, basierend auf den Zeichnungen,
beschrieben. 1 zeigt einen Projektor-Scheinwerfer 1.
Der Projektor-Scheinwerfer 1 umfaßt eine Lichtquelle 2,
einen elliptischen oder sphärischen
Reflektor 3 zum Positionieren der Lichtquelle 2 bei
der Position des ersten Fokus, einen Schließer 4, der in der
Nähe des zweiten
Fokus f2 optional angeordnet ist, um nach Bedarf
eine niedrige Lichtstrahlverteilung vorzusehen, und eine Projektionslinse 5 zum
Projizieren eines Lichtstrahls, der durch den Reflektor 3 und
den Schließer 4 geformt
wird, in der Beleuchtungsrichtung.
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Die
Projektionslinse 5 kann durch Spritzgießen eines Glasmaterials oder
eines Harzmaterials gebildet werden, ähnlich wie im Stand der Technik.
In jüngster
Zeit ist es dank verbesserter hitzebeständiger Eigenschaften und Gießtechniken
möglich,
eine derart dicke Form mit ungleichmäßiger Dicke, wie die Projektionslinse 5,
zu formen, ohne irgendwelche Vertiefungen zu bilden. In dieser Anordnung
ist eine flache Rückseite 5a der
Projektionslinse 5 geneigt. In einem vertikalen Abschnitt,
der durch die Mittellinie X der Projektionslinse 5 geht,
liegt das obere Ende P in bezug auf das untere Ende Q in der Beleuchtungsrichtung
des Projektor-Scheinwerfers 1 weiter
vorne.
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Die
Projektionslinse 5 wirkt somit wie ein Äquivalent, das ein Prisma zum
Brechen von Licht nach unten kombiniert. Das gesamte Licht von dem Reflektor 3 kann
somit unter einem bestimmten Winkel nach unten gebrochen werden.
Unter Berücksichtigung
dieser Wirkung auf den Projektor-Scheinwerfer 1, beispielsweise
zum Bilden einer niedrigen Lichtstrahlverteilung, wird die niedrige
Lichtstrahlverteilung grundsätzlich
durch den Schließer 4 zum
Ab schatten eines Teiles des Lichtes, das für die niedrige Lichtstrahlverteilung
notwendig ist, eingestellt, um kein nach oben gerichtetes Licht
zu enthalten.
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Die
Projektionslinse 5 hat eine prismatische Wirkung zum Brechen
des gesamten Lichtes von dem Reflektor 3 nach unten, wie
oben beschrieben, wobei ein Teil des von dem Reflektor 3 reflektierten Lichtes
oder das nach oben gerichtete Licht im Stand der Technik in nach
unten gerichtetes oder horizontales Licht umgewandelt werden kann.
Somit kann die Menge des von dem Schließer 4 abgeschatteten Lichtes
im Vergleich zum Stand der Technik erhöht werden, was zu einer Erhöhung der
Menge des von dem Projektor-Scheinwerfer 1 projizierten
Lichtes führt.
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2 zeigt
einen weiteren Projektor-Scheinwerfer. Bei dem ersten Projektor-Scheinwerfer
ist die Projektionslinse 5 mit einer flachen Rückseite
beschrieben. Dagegen ist bei dem zweiten Projektor-Scheinwerfer
die Projektionslinse 15 so ausgebildet, daß sie eine
Rückseite 15a aufweist,
die einen kreisförmigen
Bogen in einem vertikalen Ausschnitt, der durch die Mittellinie
X geht, aufweist. Bei dem vorhergehenden ersten Projektor-Scheinwerfer,
der oben beschrieben wurde, kann die Menge des Lichtes von dem Projektor-Scheinwerfer 1 präzise erhöht werden.
Bei dem oberen Ende P der Projektionslinse 5 tritt andererseits
das von dem Reflektor 3 reflektierte Licht in die Rückseite
der Projektionslinse 5 unter einem geringen Winkel α ein (siehe 1),
wodurch zwangsläufig
Oberflächenreflexionen
entstehen.
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Unter
Berücksichtigung
dieser obigen Konstellation wird bei dem zweiten Projektor-Scheinwerfer die
Rückseite 15a der
Projektionslinse 15 so geformt, daß sie eine prismatische Wirkung
hat, wie in der ersten Ausführung
beschrieben. Zusätzlich
darf das von dem Reflektor 3 reflektierte Licht in die
Rückseite
unter einem Winkel eintreten, der so nahe wie möglich bei dem rechten Winkel
liegt. Dies dient dazu, das Auftreten von Verlusten aufgrund von
Oberflächenreflexion
zu verhindern. Spezieller ist die Rückseite als ein kreisförmiger Bogen
gebildet, dessen Zentrum R bei dem zweiten Fokus f2 liegt.
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Wenn
das Zentrum R als die Position des zweiten Fokus f2 bestimmt
wird, tritt Licht, das von dem zweiten Fokus f2 virtuell
abgestrahlt wird, in die Projektionslinse 15 mit einem
rechten Winkel, ohne nennenswerte Oberflächenreflexion, ein. In diesem Fall
sind jedoch der obere und der untere Teil der Form (kreisförmiger Bogen)
der Rückfläche 15a symmetrisch
in bezug auf die Mittellinie X, wodurch die erweiterte prismatische
Wirkung verlorengeht (siehe
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3).
Das Zentrum des kreisförmigen
Bogens wird daher bei einer geeigneten höheren Position ermittelt. Daher
ist ein konkaver Scheitel S in der Rückfläche 15a der Projektionslinse 15 in
der Nähe des
oberen Endes der Positionslinse 15 vorhanden.
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Bei
Ausbildung der Rückseite 15a wird
der kreisförmige
Bogen um eine Achse Y, welche das Zentrum R mit dem Scheitel S verbindet,
oder um eine Achse, die nahezu parallel zur Mittellinie X ist, gedreht,
um eine Rückseite 15a zu
erhalten, welche eine gekrümmte
Oberfläche
in der Form einer ausgesparten angenäherten Kugel aufweist. Bezüglich der Rückseite 15a kann
der kreisförmige
Bogen mit dem Zentrum R' auf
einer Linie, die relativ zur Mittellinie X geneigt ist und in der
Figur als eine Achse Z dargestellt ist, durch die angenäherte ausgesparte
Kugel ersetzt werden, die durch Drehen um die Achse Z erhalten wird.
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Die
Bildung des kreisförmigen
Bogens kann Aufwärts-
und Abwärtsdiffusion
bewirken, die für
den Scheinwerfer eines Fahrzeugs nicht benötigt werden. Es ist daher notwendig,
einen geeigneten Durchmesser zu ermitteln, um die Diffusion innerhalb
eines brauchbaren Bereichs zu halten. Alternativ kann die Projektionslinse 15 geeignet
gestaltet werden, um die Krümmung
auf der Vorderseite zu verändern,
um einen gewünschten
Diffusionswinkel zu bestimmen.
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Bei
dem Projektor-Scheinwerfer der zweiten Ausführung ist es dank der prismatischen
Wirkung gemäß dem ersten
Projektions-Scheinwerfer möglich,
die Menge des Lichtes zu reduzieren, das von dem Schließer 4 abgeschattet
werden soll. Zusätzlich
ist es auch möglich,
die Oberflächenreflexion
an der Rückseite 15a der
Projektionslinse 15 zu reduzieren. Die Synergie dieser
beiden Wirkungen kann dem Projektor-Scheinwerfer 1 weitere
Helligkeit verleihen.
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3 zeigt
einen dritten Projektor-Scheinwerfer. Der dritte Projektor-Scheinwerfer
ist das Beispiel eines Projektor-Scheinwerfers 1 für eine hohe Lichtstrahlverteilung.
In diesem Fall ist kein Schließer 4 vorgesehen.
Obwohl die prismatische Wirkung, die bei dem ersten und dem zweiten
Projektor-Scheinwerfer beschrieben wurde, ebenfalls stattfindet,
ergibt sich daher kein spezieller Effekt durch die Wirkung zum Erhöhen der
Lichtmenge.
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Zum
Zweck der Verringerung der Oberflächenreflexion an der Rückseite 25a einer
Projektionslinse 25 hat die Rückseite 25a die Form
eines kreisförmigen
Bogens, dessen Zentrum R beinahe bei dem zweiten Fokus f2 liegt. Das Licht von dem Reflektor 3 kann
daher auf die Projektionslinse 25 mit einem rechten Winkel
auftreffen. Dies dient der Reduktion von Oberflächenreflexionen an der Rückseite 25a.
Demzufolge ist eine Erhöhung
der Menge des Lichtes von dem Projektor-Scheinwerfer 1 zusammen
mit weniger Streulicht aufgrund von Oberflächenreflexion und hochtransparenten
Beleuchtungsbedingungen zu erwarten.
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4 und 5 zeigen
einen vierten Projektor-Scheinwerfer 1. Bei den vorhergehenden
zweiten und dritten Projektor-Scheinwerfern waren die Rückseiten 15a, 25a der
Projektionslinse 15, 25 jeweils in der Form der
ausgesparten Kugel konfiguriert, die erhalten wird, indem ein ausgesparter
kreisförmiger
Bogen um eine geeignete Achse gedreht wird. Dagegen ist bei dem
vierten Projektor-Scheinwerfer eine Rückseite 35a einer
Projektionslinse 35 mit einer konkaven und kantigen Form 35b gestaltet, z.B.
ein Polygon, das in den obigen kreisförmigen Bogen eingeschrieben
wird. Das gezeigte Beispiel ist eine Anwendung auf den dritten Projektor-Scheinwerfer, der
in 3 gezeigt ist, und wird in der Praxis unter Verwendung
einer Form zu Spritzgießen
eines Harzmaterials hergestellt.
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Wenn
die Projektionslinse 35 von außerhalb des Projektor-Scheinwerfers 1 betrachtet
wird, können
daher die Kanten 35b, die in der Rückseite 35a ausgebildet
sind, während
der Beleuchtung sowie ohne Beleuchtung erkannt werden. Als Folge
kann ein nicht-dagewesenes, neues Erscheinungsbild erhalten werden.
Da das Licht von dem Reflektor 3 unter beinahe einem rechten
Winkel auf die Projektionslinse 35 auftrifft, kann ferner
erwartet werden, daß die Menge
des Lichtes sich erhöht.
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6 zeigt
einen weiteren Projektor-Scheinwerfer, der erfindungsgemäß ausgebildet
ist und der im wesentlichen durch Umdrehen des zweiten Projektor-Scheinwerfers
erhalten wird, um das Design an die Form des Fahrzeugkörpers 10,
der eine abwärts
geneigte Front oder nach unten gezogene Nase aufweist, anzupassen.
(Sie wird somit auch durch Umdrehen des ersten Projektor-Scheinwerfers erhalten.)
Bei dem fünften
Projektor-Scheinwerfer weist eine Projektionslinse 45 eine
Vorderseite auf, die ebenfalls nach oben geneigt ist, um den Effekt des
Designs weiter zu betonen.
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In
diesem Beispiel liegt das untere Ende Q der Projektionslinse 45 im
Verhältnis
zum oberen Ende P in Beleuchtungsrichtung weiter vorne. Es ist daher
schwierig, das von der oberen Hälfte
des Reflektors 3 reflektierte Licht, das als der Hauptteil
zum Bilden der Lichtverteilung in einem Projektor-Scheinwerfer 1 dieses
Typs dient, einzufangen, was zu einem möglicher weise dunklen Scheinwerfer
führt. Vorzugsweise
sollte daher die Lichtmenge sichergestellt werden, indem die Krümmung der
oberen Hälfte verändert wird
und sich von der unteren Hälfte
unterscheidet, um die Vorder- oder die Rückseite oder beide der Projektionslinie 45 näher an den
Reflektor zu schieben.
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Wie
sich aus der obigen Beschreibung ergibt, umfaßt der Projektor-Scheinwerfer
gemäß der Erfindung
einen Reflektor mit einem ersten Fokus und einem zweiten Fokus und
eine Projektionslinse mit einem Fokus in der Nähe des zweiten Fokus zum Projizieren
eines Lichtstrahls, der im wesentlichen bei dem ersten Fokus liegt.
Ein vertikaler Abschnitt, der durch das Zentrum der Projektionslinse
geht, umfaßt
eine konvexe Vorderseite auf der Projektionsseite des Lichtes nach
außen
und eine Rückseite,
die dem Reflektor zugewandt ist. Eine Linie, welche das obere Ende
mit dem unteren Ende der Rückseite
verbindet, ist gegenüber
der Vertikalen geneigt. Daher wird zunächst das Licht, das von dem
Reflektor reflektiert wird, durch die geneigte Rückseite nach unten gebrochen.
Dies dient zum Reduzieren der Menge des Lichtes, das von dem Schließer abgeschattet wird,
und insbesondere zur Verstärkung
der Lichtmenge in der niedrigen Lichtstrahlverteilung, von der erkannt
wurde, daß sie
eine zu geringe Lichtmenge umfaßt.
Die Erfindung ist daher ausgezeichnet zur Verbesserung der Leistung
eines Projektor-Scheinwerfers dieses Typs.
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Die
polygonale konkave Rückseite
der Projektionslinse macht es ferner möglich, ein neues Erscheinungsbild
mit Hilfe einer Vielzahl von Designs des Projektor-Scheinwerfers
vorzusehen, selbst wenn nur die Projektionslinse gesehen wird, wenn der
Projektor-Scheinwerfer an dem Fahrzeugkörper montiert ist. Dieses Merkmal
ist also auch ausgezeichnet zur Verbesserung des guten Aussehens
des Projektor-Scheinwerfers dieses Typs.
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Während Ausführungen
gemäß der Erfindung
beschrieben wurden, ergeben sich weitere Ausführungen und Variationen, die
mit der Erfindung im Einklang sind, dem Fachmann. Die Erfindung
sollte daher nicht durch die beschriebenen Ausführungen begrenzt sein, sondern
lediglich durch den Bereich der folgenden Ansprüche.
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In
der vorliegenden Beschreibung bedeutet "umfassen" "aufweisen
oder bestehen aus" und "umfassend" bedeutet "aufweisend oder bestehend
aus".