DE69630185T2

DE69630185T2 - Kfz.-Scheinwerfer, der für sich allein in der Lage ist, ein Lichtbündel mit V-förmiger Abgrenzung zu erzeugen

Info

Publication number: DE69630185T2
Application number: DE69630185T
Authority: DE
Inventors: Laurent Evrard; Denis Saladin
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2016-11-09
Also published as: EP0773400B1; FR2740858A1; JPH09167503A; FR2740858B1; EP0773400A1; DE69630185D1; ES2208722T3; US5951156A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeugscheinwerfer und insbesondere einen neuen Scheinwerfer, dessen Reflektor so ausgebildet ist, dass er mit einer Lichtquelle zusammenwirkt, die nicht mit einer Abschatterblende versehen ist, d. h. rundherum Licht emittiert, um ein genormtes europäisches Abblendlichtbündel zu bilden.
Ein derartiges europäisches Lichtbündel ist von einer Hell-Dunkel-Grenze begrenzt, die in einer genormten Projektionsebene von zwei Halbgeraden gebildet ist, und zwar einer horizontalen Halbgeraden auf der Seite der in entgegengesetzter Richtung fahrenden Fahrzeuge (bei Rechtsverkehr links) und einer nach oben mit einem als Anstiegswinkel der Hell-Dunkel-Grenze Winkel bezeichneten Winkel α von etwa 15° geneigten Halbgeraden auf der Seite des Straßenrands.
Aufgrund dieses Profils der Hell-Dunkel-Grenze spricht man von einer V-förmigen Hell-Dunkel-Grenze.
Bei Rechtsverkehr befindet sich die horizontale Grenzhälfte links, wohingegen sich die angehobene Grenzhälfte rechts befindet.
Es sind bereits zahlreiche Dokumente bekannt, darunter einige auf den Namen der Anmelderin lautende, in denen Reflektoren beschrieben sind, die darauf abzielen, diese Zielsetzungen zu erfüllen.
Insbesondere ist aus FR-A-2 536 502 eine Reflektorform bekannt, die mathematisch in der Weise definiert ist, dass sie die verschiedenen Abbildungen einer Lichtquelle, zum Beispiel eines zylindrischen Glühfadens, unter einer geraden Hell-Dunkel-Grenze positioniert, wobei die höchsten Punkte dieser Abbildungen vorzugsweise in der Nähe dieser Hell-Dunkel-Grenze angeordnet sind.
Weitere Dokumente, insbesondere das gleichfalls auf den Namen der Anmelderin lautende Dokument FR-A-2 599 121, betreffen Reflektoren, die dazu bestimmt sind, denselben Lichtbündeltyp, jedoch mit verbesserter Lichtverteilung und/oder Breite zu bilden.
Es ist hier festrustellen, dass es aufgrund der Tatsache, dass mit Hilfe des nicht abgedeckten Reflektors ein eine beträchtliche Breite aufweisendes Lichtbündel erzeugt wird, möglich ist, den Umfang der auf der Scheinwerferscheibe zur Ablenkung gebildeten Rippen oder Prismen zu verringern, was aus stilistischer wie aus optischer Sicht insbesondere dann einen Vorteil darstellt, wenn die Scheibe bezüglich der Vertikalen stark geneigt ist (wie es bei modernen Fahrzeugen, deren Vorderseite besonders abfallend ist, der Fall ist).
Aus dem Dokument EP-A-0 558 949 ist außerdem ein Scheinwerfer bekannt, welcher dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht.
Bei diesem bekannten Scheinwerfer ist der Reflektor unterteilt in einen oberen Teil, der ein Lichtbündelteil erzeugt, das durch eine horizontale Hell-Dunkel-Grenze begrenzt ist und auf beiden Seiten der Mittelachse verläuft, und einen unteren Teil, der ein Lichtbündelteil erzeugt, das von einer bezüglich der Horizontalen zum Beispiel um 15° geneigten Hell-Dunkel-Grenze begrenzt ist und ebenfalls auf beiden Seiten der Mittelachse verläuft.
Werden die beiden Lichtbündelteile zusammengefügt, ermöglicht diese bekannte Lösung das Bilden eines europäischen Abblendlichtbündels mit V-förmiger Hell-Dunkel-Grenze.
Diese Lösung ist dennoch insofern unvorteilhaft, als man auf diese Weise ein in der Breite nicht vorgeformtes Lichtbündel mit hoher Intensität entlang der Achse erhält, da sich die beiden Lichtbündelteile jeweils praktisch mit maximaler Intensität in Richtung der Straßenachse überlagern. Hieraus ergeben sich beträchtliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Ausbildung der auf der Scheibe zur Auffächerung des Lichts vorgesehenen Mittel, da das Lichtbündel bekannterweise eine große Breite und gleichzeitig in Richtung der Straßenachse einen Konzentrationsfleck mit angemessener Größe und Intensität aufweisen muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben und eine neue, besonders einfache Lösung vorzuschlagen, um ein genormtes europäisches Abblendlichtbündel zu realisieren, das ohne jede Beteiligung der Scheibe in der Breite vorgeformt ist und einen richtig positionierten und richtig dimensionierten Konzentrationsfleck aufweist, wobei dies nicht auf Kosten der Bildung der Hell-Dunkel-Grenze geschieht.
Die Erfindung schlägt dazu einen Kraftfahrzeugscheinwerfer wie in Patentanspruch 1 definiert vor.
Bevorzugte Merkmale dieses Scheinwerfers sind in den Unteransprüchen definiert.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung von zwei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hervor, die beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt sind, in denen:
1 eine Rückansicht des Reflektors eines Scheinwerfers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
2 eine axiale, vertikale Schnittansicht des Reflektors aus 1 und der dazugehörigen Lichtquelle ist,
3a in Form mehrerer Isocandelakurven in einer Projektionsebene die mit einem ersten Teil des nicht abgedeckten Reflektors aus 1 und 2 erzielte Beleuchtung darstellt,
3b in Form mehrerer Isocandelakurven in einer Projektionsebene die mit einem zweiten Teil des nicht abgedeckten Reflektors aus 1 und 2 erzielte Beleuchtung darstellt,
4 eine Rückansicht des Reflektors eines Scheinwerfers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist,
5 eine axiale, vertikale Schnittansicht des Reflektors aus 4 und der dazugehörigen Lichtquelle ist,
6a in Form mehrerer Isocandelakurven in einer Projektionsebene die mit einem ersten Teil des nicht abgedeckten Reflektors aus 4 und 5 erzielte Beleuchtung darstellt und
6b in Form mehrerer Isocandelakurven in einer Projektionsebene die mit einem zweiten Teil des nicht abgedeckten Reflektors aus 4 und 5 erzielte Beleuchtung darstellt.
Bezugnehmend auf 1 und 2 ist ein Reflektor 10 eines Kraftfahrzeugscheinwerfers dargestellt, der auch eine Lichtquelle, zum Beispiel den Glühfaden 20 einer in einer Lampenöffnung 11 des Reflektors montierten Lampe, und eine leicht gerippte oder glatte Abschlussscheibe 30 umfasst.
Der Reflektor weist im vorliegenden Fall zwei Bereiche 12a, 12b auf.
Der erste Bereich 12a erstreckt sich über 262,5° zwischen einer ersten horizontal verlaufenden Begrenzungshalbebene P1 und einer zweiten Begrenzungshalbebene P2, die sich bezüglich einer nach unten geneigten, vertikalen Halbebene um 7,5° winkelversetzt erstreckt.
Der zweite Bereich 12b deckt den Rest des Reflektors über 97,5° zwischen den genannten Halbebenen ab.
Diese Winkelwerte haben natürlich keinerlei einschränkenden Charakter. Sie entsprechen dem Fall, in dem der Winkel α zum Anheben der Hell-Dunkel-Grenze so gewählt wird, dass er 15° beträgt.
Im vorliegenden Beispiel wird der Bereich 12a gemäß der auf Seite 8 und 9 des Dokumentes FR-A-2 599 121 angeführten Gleichung (2) realisiert, d. h.: x = y2/4fh + z2/(4fh·(4fh·fv + y2)/4fh 2 + y2)wobei f_h = f₀ + (l/n)·(y/|y|) und f_v = f₀ – (z/|z|)·(l + r/2 + r/4(l + (z/|z|))
In diesen Gleichungen:
– sind (x, y, z) die kartesischen Koordinaten gemäß den in 1 und 2 dargestellten Achsen,
– ist f₀ eine imaginäre Brennweite, die dem Abstand entlang 0x zwischen dem Null-punkt 0 und dem Mittelpunkt des Glühfadens in axialer Richtung entspricht,
– ist l die halbe Länge des Glühfadens,
– ist r der Radius des Glühfadens und
– n ein reeller, positiver Parameter aus dem Intervall [0, +∞].
Eine derartige Oberfläche vermag Abbildungen des Glühfadens zu erzeugen, die sich alle unterhalb und in der Nähe einer horizontalen Nell-Dunkel-Grenze befinden und bezüglich des auf der optischen Achse liegenden Bezugsmittelpunkts H versetzt sind, im vorliegenden Fall nach links.
Der Bereich 12b ist seinerseits gemäß der Gleichung (3) auf Seite 9 desselben Dokuments ausgeführt und weist dieselbe Oberflächenart wie der Bereich 12a mit einer Versetzung um 15° auf (wobei dieser Wert in keiner Weise einschränkend ist). In diesem Fall werden die Parameter der Gleichung allerdings so definiert, dass sie eine Verschiebung der Abbildungen des Glühfadens nach rechts gewährleisten.
Diese Gleichung (3) lautet wie folgt: x = (ycosα + zsinα)2/4fh + (zcosα – ysinα)2/ ... ... (4fh·(4fh·fv + (ycosα + zsinα)2)/4fh 2 + (ycosα + zsinα)2)wobei fh = f0 + (l/n)·((ycosα + zsinα)/|(ycosα + zsinα)|)und fv = f0 – ((zcosα – ysinα)/|(zcosα – ysinα)|). ... ... (l + r/2 + r/4(1 + ((zcosα – ysinα)/|(zcosα – ysinα)|)))und wobei die Konstanten, Parameter und Variablen wie oben definiert sind und α der Anstiegswinkel der schrägen Grenzhälfte ist und zum Beispiel 15° beträgt.
Es ist hier festzustellen, dass die Oberflächen der Bereiche 12a und 12b in der Übergangshalbebene P2 mit einer Stetigkeit erster Ordnung zusammentreffen, das heißt, dass zwischen den Oberflächen eine sehr leichte Krümmung, jedoch kein Sprung oder Absatz auftritt. In der Praxis wird diese Krümmung beim Polieren der zur Herstellung des Reflektors dienenden Form bzw. Kavität praktisch bis zu ihrem völligen Verschwinden verringert.
In der Ebene P1 tritt theoretisch eine Diskontinuität zwischen den Profilen der beiden Oberflächen auf. Diese Diskontinuität kann durch Anpassen der Parameter der beiden Gleichungen praktisch bis zum völligen Verschwinden minimiert werden. Alternativ kann die Ebene P1 um 7,5° nach unten versetzt werden, um die Stetigkeit erster Ordnung zu gewährleisten.
3a zeigt in Form von Isocandelakurven in einer genormten Projektionsebene (H, h, v) die Lichtverteilung des vom Bereich 12a erzeugten Lichtbündelteils, wenn keine Abschlussscheibe vorhanden ist. Man erkennt, dass die horizontale Grenzhälfte Hh in einem beträchtlichen Umfang mit einer deutlichen Schärfe ausgebildet und die Konzentration in der Nähe der Achse zufriedenstellend ist.
3b zeigt die Lichtverteilung, die für den Bereich 12b erzielt wird. Man erkennt, dass die angehobene Grenzhälfte He in einem beträchtlichen Umfang deutlich ausgebildet und die Konzentration unmittelbar rechts von der Achse zufrieden stellend ist, um den Straßenrand in der Ferne angemessen zu beleuchten.
Es wird nun auf 4 und 5 Bezug genommen, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen, bei der der Reflektor 10' von zwei Bereichen 12a' und 12b' gebildet ist, die durch zwei Halbebenen P1' und P2' getrennt sind, die miteinander fluchten und entgegen dem Uhrzeigersinn bezüglich der oberen bzw. unteren vertikalen Halbebene um 7,5° (kein einschränkender Wert) versetzt sind.
Die Oberfläche des Bereichs 12a' entspricht der oben genannten Gleichung (2) des Dokumentes FR-A-2 599 121, wohingegen der Bereich 12b' der ebenfalls vorstehend erwähnten Gleichung (3) entspricht.
Mit diesen Gleichungen und den genannten Übergangshalbebenen wird eine Verbindungsstetigkeit erster Ordnung in diesen beiden Halbebenen gewährleistet, in derselben Weise, wie dies in der Halbebene P2 bei der ersten Ausführungsform der Fall ist.
6a und 6b zeigen die Lichtverteilung der beiden durch die Bereiche 12a' bzw. 12b' erzeugten Lichtbündelteile, wenn keine Scheibe vorhanden ist. Werden diese beiden Lichtbündelteile zum Bilden des Gesamtlichtbündels zusammengefügt, wird verständlicherweise bereits dadurch eine gewisse Breite erreicht, dass sich die beiden Lichtbündelteile im Wesentlichen auf zwei nebeneinander liegende Bereichen der Hell-Dunkel-Grenze erstrecken, wohingegen die Konzentrationsflecken der beiden Lichtbündelteile zu einem erweiterten Konzentrationsfleck verschmelzen, dessen Intensität nicht zu groß ist.
Bei dieser Ausführungsform verstärkt sich die Intensität des Teils des Lichtbündels, der sich unter der schrägen Grenzhälfte Hc des genormten Projektionsschirms erstreckt.

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer frei rund herum emittierenden Lichtquelle (20), zum Beispiel dem Glühfaden einer Glühlampe, einem Reflektor (10, 10') und einer Scheibe (30), wobei der Reflektor selbst ein Lichtbündel zu erzeugen vermag, das von einer Hell-Dunkel-Grenze begrenzt wird, welche durch eine horizontale Grenzhälfte (hH) und eine um einen bezüglich der Horizontalen gegebenen Winkel angehobene Grenzhälfte (Hc) gebildet ist, wobei die zwei Grenzhälften in Höhe einer Mittelachse des Reflektors zusammentreffen, wobei der Reflektor durch zwei Bereiche (12a, 12b; 12a', 12b') gebildet ist, die durch zwei Übergangshalbebenen (P1, P2; P1', P2') getrennt sind, welche in der Nähe der Lichtquelle verlaufen, und wobei die zwei Bereiche Lichtbündelteile erzeugen, die von einer die horizontale Grenzhälfte umfassenden horizontalen Hell-Dunkel-Grenze bzw. einer die angehobene Grenzhälfte umfassenden schrägen Hell-Dunkel-Grenze begrenzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der zwei Übergangshalbebenen im Wesentlichen vertikal verläuft, dass der erste Bereich (12a; 12a') des Reflektors von einer Oberfläche gebildet ist, die ein Lichtbündelteil erzeugt, das in der Nähe der Hell-Dunkel-Grenze auf der Seite der horizontalen Grenzhälfte (hH) bezüglich der Mittelachse versetzt ist, und dass der zweite Bereich (12b; 12b') des Reflektors von einer Oberfläche gebildet ist, die ein Lichtbündelteil erzeugt, das in der Nähe der Hell-Dunkel-Grenze auf der Seite der angehobenen Grenzhälfte (Hc) bezüglich der Mittelachse versetzt ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Übergangshalbebene (P1) im Wesentlichen horizontal ist, und dass eine zweite Übergansebene (P2) bezüglich einer unteren vertikalen Halbebene auf der der ersten Halbebene entgegengesetzten Seite um einen Wert (α/2) winkelversetzt ist, der im Wesentlichen der Hälfte des Winkels (α) zum Anheben der angehobenen Grenzhälfte entspricht, wobei der erste Bereich (12a) der Bereich mit der größten Winkelerstreckung ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Übergangshalbebene (P1', P2') bezüglich zwei vertikaler Halbebenen, einer oberen bzw. einer unteren, in der gleichen Richtung und um den gleichen Wert (α/2) ausgerichtet und winkelversetzt sind, der im Wesentlichen der Hälfte des Winkels (α) zum Anheben der angehobenen Grenzhälfte entspricht.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der höchste Punkt aller Abbildungen der Lichtquelle in der Nähe der jeweiligen Grenzhälfte (hH, Hc) angeordnet ist.