DE69635465T2

DE69635465T2 - Entladungslampenvorrichtung

Info

Publication number: DE69635465T2
Application number: DE69635465T
Authority: DE
Inventors: Noboru Kariya-city Yamamoto; Kenji Kariya-city Yoneima; Masamichi Kariya-city Ishikawa; Hiroaki Kariya-City Okuchi; Hiromi Kariya-city Hiramatsu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: DE69635465D1; EP1306607B1; EP1306607A2; US6007210A; EP1306607A3; EP0762809A3; EP0762809A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampenvorrichtung zur Verwendung in einer Fahrzeugscheinwerferanordnung für ein Kraftfahrzeug, ein elektrisches Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Flugzeug oder dergleichen oder in einem allgemeinen Beleuchtungssystem. Die Entladungslampenvorrichtung enthält einen Steuerschaltkreis zur Steuerung einer elektrischen Leistung, die einer Entladungslampe zugeführt wird, ein optisches Kabel, welches mit seinem einen Ende mit einer Lichteinheit mit der Entladungslampe hierin über eine Kupplungsanordnung verbunden ist und eine Lichtverteilungseinheit, die mit dem anderen Ende des optischen Kabels zum Erhalt einer gegebenen Lichtverteilung verbunden ist.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren hat eine Metallhalidlampe (Entladungslampe) die Aufmerksamkeit als Lichtquelle für Fahrzeugscheinwerfer erregt. Allgemein gesagt, es dauert eine gewisse Zeit, bis die Entladungslampe ausgehend von dem Einschalten hiervon ihren Lichtfluss stabilisiert hat. Zur Verwendung als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer ist es somit notwendig, die Zeit zu verkürzen, bis der Lichtfluss stabilisiert ist.
Um dies zu ermöglichen, ist ein Verfahren bekannt geworden, wie es beispielsweise in der ersten japanischen (ungeprüften) Patentveröffentlichung Nr. 6-54521 be schrieben ist, wobei ein überhoher Lampenstrom der Entladungslampe unmittelbar nach dem Einschalten zugeführt wird, um die Zeit bis zur Stabilisierung des Lichtflusses zu verkürzen. Insbesondere bei einem Kaltstart der Entladungslampe wird der Lampenstrom auf einen gegebenen konstanten Stromwert eingestellt, der größer als ein zweiter stabiler Stromwert für eine gegebene feste Zeit ausgehend von dem Einschalten ist und dann wird der Lampenstrom unter Verwendung eines Timerschaltkreises exponentiell verringert, so dass ein stabiler Beleuchtungszustand erreicht wird.
Bei diesem bekannten Verfahren kann jedoch gemäß 7 der Lichtfluss bei Einschaltbeginn relativ zu dem Lichtfluss bei der stabilen Zeit einem Überschießen A oder Mangel B unterworfen sein und weiterhin kann die Aufbaucharakteristik D des Lichtflusses einer Streuung unterworfen sein, und zwar aufgrund einer Qualitätsstreuung der einzelnen Entladungslampen. Somit ist das voran stehende herkömmliche Verfahren für einen Fahrzeugscheinwerfer nicht vorteilhaft.
Andererseits ist ein optisches Kabel aufgebaut aus einem Mantelteil und einem Kernteil, welche zueinander unterschiedliche Brechungsindizes haben und zur Übertragung von Licht mittels der Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen dem Mantelteil und dem Kernteil aufgrund der Differenz im Brechungsindex verwendet werden. In den letzten Jahren ist dieser Typ von optischen Kabeln in verschiedenen industriellen Anwendungsgebieten in Gebrauch gelangt, beispielsweise in der optischen Kommunikation, bei optischen Sensoren, Werbeanzeigen und verschiedenen Beleuchtungssystemen von Fahrzeugen, optischen Instrumenten, medizinischen Instrumenten, Kennzeichen im Freien, elektrischen Haushaltsgeräten etc.
Beispielsweise schlägt die erste japanische (ungeprüfte) Patentveröffentlichung Nr. 61-250902 eine Lichtbestrahlungsanordnung vor, bei der von einer Lichtquelle emittiertes Licht über ein optisches Kabel des voran stehenden Typs auf ein (zu beleuchtendes) Objekt übertragen wird, welches an einem gegebenen Ort angeordnet ist, so dass die abgestrahlte Wärme von der Lichtquelle nicht auf das Objekt übertragen wird. Das in dieser Veröffentlichung vorgeschlagene optische Kabel ist so angeordnet, dass eine Leitung aus Fluorharzkunststoff mit einem geringen Brechungsindex mit Glyzerin in flüssiger Phase für eine Gesamtreflexion von Licht gefüllt ist und Glasstäbe werden an den beiden gegenüberliegenden Enden für Abdichtungszwecke in die Kunststoffröhre eingesetzt.
Bei einem optischen Kabel, welches mit einer Flüssigkeit wie Glyzerin gefüllt ist, besteht jedoch, da die Kunststoffröhre durch die Glasstäbe verschlossen ist, welche an den Enden hiervon eingesetzt sind, das Problem des Austritts der Flüssigkeit zwischen der Kunststoffröhre und jedem der Glasstäbe.
Andererseits wurde ein anderes optisches Kabel des voran stehenden Typs entwickelt und hergestellt, bei dem ein Mantelteil aus einem Kunstharz mit einem kleinen Brechungsindex und ein Kernteil aus einem Kunstharz mit einem Brechungsindex größer als demjenigen des Mantelteils einstückig miteinander ausgebildet werden, um ein flexibles optisches Kabel zu bilden.
Wenn jedoch ein solches optisches Kabel aus einem synthetischen Harz nahe einer Lichtquelle, beispielsweise einer Halogenlampe oder einer Quecksilberhochdrucklampe angeordnet wird, besteht das Problem, dass das optische Kabel aufgrund der direkten Hitze oder der Strahlungshitze von der Lichtquelle erweicht oder verformt wird, so dass sich eine Verschiebung der optischen Achse ergibt. Wenn die Verschiebung der optischen Achse auftritt, werden die Verwendungsleistung und die Übertragungsleistung von Licht verschlechtert, so dass das Objekt nicht mit der nötigen Helligkeit beleuchtet werden kann.
Wenn andererseits ein Glasstab mit einem Wärmeunterbrechungsfilter an einem Endabschnitt nahe der Lichtquelle eines solchen optischen Kabels aus einem Kunstharz angeordnet wird, kann direkte Hitze oder Strahlungshitze von der Lichtquelle von dem Glasstab abgefangen werden. Jedoch tritt von der Lichtquelle in dem Glasstab eintretendes Licht durch die Umfangswände des Glasstabes nach außen hin aus, so dass die Menge des Lichts, welche in das optische Kabel einfällt, verringert ist. Somit wird die Verwendungsleistung und die Übertragungsleistung für Licht verringert, so dass das Objekt nicht mit der benötigten Helligkeit beleuchtet werden kann.
Es kann auch angedacht werden, das optische Kabel und dem Glasstab unter Verwendung des Mantelteils des optischen Kabels zu integrieren. Dies ist jedoch nicht praktikabel, da das Kernteil und das Mantelteil einstückig miteinander bei diesem Typ von optischem Kabel aus Kunstharz ausgebildet sind, so dass ein Vorgang zur Entfernung des Kernteils notwendig ist.
Andererseits schlägt die erste japanische (ungeprüfte) Patentveröffentlichung Nr. 63-40201 eine Fahrzeugscheinwerferanordnung vor, bei der die gewünschte Verteilung einer Lichtverteilung in linke und rechte Richtungen erreicht werden kann, ohne dass bewirkt wird, dass eine obere Grenze uneindeutig wird. Insbesondere wird bei dieser Veröffentlichung eine ein Lichtverteilungsmuster bildende Schattierungsplatte annähernd in den Brennpunkten von Kondensorlinsen angeordnet, welche eine Kondensorlin seneinheit bilden und ein reflektierender Spiegel wird angeordnet, um das reflektierte Licht zu erzeugen, welches entlang einer Linie konvergiert, welche die Brennpunkte der jeweiligen Kondensorlinsen verbindet. Mit dieser Anordnung werden Schattierungsgrenzen, welche von der das Verteilungsmuster bildenden Schattierungsplatte erzeugt werden, durch die Kondensorlinseneinheit nach vorne projiziert, so dass eine Lichtverteilung gemäß 20B erreicht werden kann.
Jedoch wird bei einer solchen Anordnung ungefähr die Hälfte des reflektierten Lichts von dem reflektierenden Spiegel aufgrund der das Lichtverteilungsmuster bildenden Schattierungsplatte abgefangen, wie in 20A gestrichelt dargestellt. Somit ergibt sich das Problem einer schlechten Auslastungsleistung des Lichts und somit das Auftreten einer unzureichenden Helligkeit. Weiterhin sind zum Erhalt der gewünschten Lichtverteilung der reflektierende Spiegel, die das Lichtverteilungsmuster bildende Schattierungsplatte etc. notwendig, so dass die Anzahl von Bauteilen erhöht wird, was den Aufbau einer Fahrzeugscheinwerferanordnung kompliziert macht.
Das Dokument GB 1,079,954 beschreibt eine Nebelleuchte mit einer Linse mit den Merkmalen des Oberbegriffs vom Anspruch 1, nämlich mit nach hinten und nach oben geneigten planaren Abschnitten, von denen einer in einem Winkel bezüglich einer Ebene senkrecht zur optischen Achse geneigt ist und sich hierauf erstreckende Ausnehmungen hat. Diese Nebelleuchte erzeugt einen breiten Lichtstrahl, der sich über die Fahrbahn hinweg erstreckt und nach unten geneigt ist, so dass sich seine Extremitäten dem Fahrzeug annähern.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Entladungslampenvorrichtung zu schaffen, bei der ein Absinken der Lichtmenge aufgrund einer ein Lichtverteilungsmuster bildenden Schattierungsplatte unterdrückt werden kann und weiterhin eine gewünschte Lichtverteilung erreicht werden kann, welche für eine Fahrzeuglichtverteilung geeignet ist. Gelöst wird dies durch die Vorrichtung nach Anspruch 1.
Eine Entladungslampenvorrichtung weist eine Lampenleistungszufuhrvorrichtung zur Zufuhr elektrischer Leistung an eine Entladungslampe; eine Lampenspannungswandlervorrichtung zum Wandeln einer Lampenspannung auf einen Wert abhängig von der Lampenspannung und zur Ausgabe des gewandelten Werts; eine Lampenstromerkennungsvorrichtung zur Erkennung eines Lampenstroms; und eine Leistungssteuervorrichtung auf, welche auf Ausgangssignale von der Lampenspannungswandlervorrichtung und der Lampenstromerkennungsvorrichtung anspricht, um die Lampenleistungsversorgungsvorrichtung so zu steuern, dass von der Lampenleistungsversorgungsvorrichtung an die Entladungslampe gelieferte elektrische Leistung in der Reihenfolge von ersten bis vierten Steuerbereichen vom Beginn des Einschaltens der Entladungslampe gesteuert wird, wobei in dem ersten Steuerbereich der Lampenstrom konstant gehalten wird, bis die Lampenspannung einen ersten gegebenen Spannungswert erreicht, in dem zweiten Steuerbereich der Lampenstrom verringert wird, um eine Korrelation mit einer ersten Zeitkonstantenkurve für eine bestimmte Zeit nachdem die Lampenspannung den ersten gegebenen Spannungswert erreicht hat, zu haben, in dem dritten Steuerbereich der Lampenstrom verringert wird, um eine Korrelation mit einer zweiten Zeitkonstantenkurve nach einem Verstreichen einer bestimmten Zeit zu haben, wobei die zweite Zeitkonstantenkurve unterschiedlich zur ersten Zeitkonstantenkurve ist und in dem vierten Steuerbereich ein Steuerwert der der Entladungslampe zugeführten elektrischen Leistung frei von einer Funktion der verstrei chenden Zeit vom Beginn des Einschaltens der Entladungslampe ist, jedoch eine Funktion von wenigstens der Lampenspannung oder dem Lampenstrom ist und die der Entladungslampe zugeführte elektrische Leistung von dem Steuerwert gesteuert wird.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die Leistungssteuervorrichtung weiterhin einen Leistungskorrekturschaltkreis zur Korrektur der an die Entladungslampe gelieferten elektrischen Leistung aufgrund der Lampenspannung aufweist und dass die Leistungssteuervorrichtung die an die Entladungslampe gelieferte elektrische Leistung basierend auf der Lampenspannung verringert, wenn die Lampenspannung einen bestimmten Spannungswert übersteigt, was nur in den ersten bis dritten Steuerbereichen stattfindet.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass, wenn die Lampenspannung in dem ersten Steuerbereich nicht den ersten gegebenen Spannungswert erreicht, dann der Lampenstrom ausgehend vom Beginn des Einschaltens der Entladungslampe für eine bestimmte Zeit auf konstant gesteuert wird und danach der Lampenstrom gesteuert wird, um über die Zeit hinweg allmählich verringert zu werden, um so in den vierten Steuerbereich umzuschalten.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die Leistungssteuervorrichtung einen Lampenspannungserkennungsschaltkreis aufweist, um zu erkennen, ob die Lampenspannung nicht kleiner als der erste gegebene Spannungswert ist, sowie einen Maskierungsschaltkreis zum Nullmachen eines Erkennungsergebnisses durch den Lampenspannungserkennungsschaltkreis, da die Lampenspannung nicht kleiner als der erste gegebene Spannungswert ist, und zwar unmittelbar nach dem Beginn des Einschaltens der Entladungslampe, wobei das Erkennungsergebnis ist, dass die Lampen spannung nicht kleiner als der erste gegebene Spannungswert ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Maskierungsschaltkreis eine Korrektur der der Entladungslampe zugeführten elektrischen Leistung aufgrund des Leistungskorrekturschaltkreises ausgehend vom Beginn des Einschaltens der Entladungslampe für eine bestimmte Zeit unterbindet.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die Lampenspannungswandlervorrichtung als gewandelten Wert einen konstanten Wert frei von der Lampenspannung ausgibt, wenn die Lampenspannung kleiner als ein zweiter gegebener Spannungswert ist und einen Wert ausgibt, der eine Korrelation mit der Lampenspannung hat, wenn die Lampenspannung nicht kleiner als der zweite gegebene Spannungswert ist, wobei der zweite gegebene Spannungswert größer als der erste gegebene Spannungswert und niedriger als die Lampenspannung in einem stabilen Beleuchtungszustand der Entladungslampe ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die Leistungssteuervorrichtung einen Zeitkonstantschaltkreis zur Erstellung der ersten Zeitkonstantenkurve und der zweiten Zeitkonstantenkurve aufweist und dass der Zeitkonstantschaltkreis die ersten und zweiten Zeitkonstantenkurven erstellt, indem zwei Arten von Ladeverläufen relativ zu einem Kondensator bereitgestellt werden.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Zeitkonstantenschaltkreis eine Periode erkennt, während der die Zufuhr von elektrischer Leistung an die Entladungslampe gestoppt wurde und die der Entladungslampe zugeführte elektrische Leistung bei einem Neustart der Be leuchtung der Entladungslampe abhängig von der erkannten Zeitdauer steuert.
Gemäß der Erfindung ist eine Lichtverteilungs-Verbundlinse enthalten, um eine gegebene Lichtverteilung auszubilden, wobei die Lichtverteilungs-Verbundlinse aufweist: einen ersten Linsenabschnitt zum Kondensieren und Abstrahlen von Licht von der Entladungslampe; und einen zweite Linsenabschnitt, der auf einer Seite des ersten Linsenabschnittes näher der Entladungslampe angeordnet ist, um Licht von der Entladungslampe in eine gegebene Richtung abzulenken, bevor das Licht von den ersten Linsenabschnitt kondensiert wird, wobei eine gekrümmte Oberfläche des zweiten Linsenabschnittes als eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse gegeben ist und wobei die zylindrische Linse eine Achse hat, welche durch einen gegebenen Winkel in einer linken oder rechten Richtung relativ zu einer vertikalen Richtung geneigt ist und eine sich schräg erstreckende Ausschnitt-Lichtverteilung abhängig vom Neigungswinkel der Achse bildet. Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der zweite Linsenabschnitt unterhalb einer optischen Achse der Lichtverteilungs-Verbundlinse angeordnet ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die Lichtverteilungs-Verbundlinse weiterhin einen dritten Linsenabschnitt aufweist, der an der Seite des ersten Linsenabschnitts näher an der Entladungslampe angeordnet ist, um Licht von der Entladungslampe in eine gegebene Richtung abzulenken, bevor das Licht von dem ersten Linsenabschnitt kondensiert wird, wobei eine gekrümmte Oberfläche des dritten Linsenabschnitts als eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse gegeben ist und wobei die zylindrische Linse eine Achse hat, welche in Vertikalrichtung festgesetzt ist und eine flache Lichtver teilung bildet, welche sich in Horizontalrichtung ausbreitet.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die gekrümmte Oberfläche des zweiten Linsenabschnittes sich weiterhin entlang der Achse krümmt.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass eine Eintrittsebene des dritten Linsenabschnitts gebildet wird durch eine Kombination einer Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen, welche unterschiedliche Krümmungsradien haben, wobei die Krümmungsradien der Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen kleiner gemacht werden, je näher sie einem Mittelabschnitt des dritten Linsenabschnitts liegen.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass weiterhin eine Kupplungsanordnung für ein optisches Kabel enthalten ist, zum miteinander verbinden eines Gehäuses mit der Entladungslampe hierin und eines optischen Kabels aus einem synthetischen Harz, bestehend aus einem Kernteil und einem Mantelteil zur Übertragung des von der Entladungslampe emittierten Lichts an einen bestimmten Ort, wobei die Kupplungsanordnung für das optische Kabel aufweist: einen Kabelhalter, der das optische Kabel aus dem synthetischen Harz hält und an dem Gehäuse angebracht ist; und einen Glasstab, der in dem Kabelhalter so eingesetzt ist, dass er an einer Endoberfläche des optischen Kabels aus synthetischem Harz anliegt und die Funktion eines Wärmeunterbrechungsfilters hat, wobei ein Kunstharzfilm mit einem Brechungsindex kleiner als demjenigen des Glasstabs an einer Oberfläche des Glasstabs angeordnet ist und wobei der Glasstab an dem Kabelhalter über den Kunstharzfilm befestigt ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Kabelhalter einen ersten Kabelhalter, der das optische Ka bel aus dem synthetischen Harz und den Glasstab in einer festen Beziehung hält und einen zweiten Kabelhalter aufweist, der den ersten Kabelhalter hält und an dem Gehäuse angebracht ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass ein Außendurchmesser des Glasstabs mit dem hieran angebrachten Kunstharzfilm kleiner als ein Außendurchmesser des optischen Kabels aus dem synthetischen Harz gemacht wird und dass ein Außendurchmesser des Glasstabs gleich oder kleiner als ein Außendurchmesser des Kernteils des optischen Kabels aus dem synthetischen Harz gemacht wird.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Glasstab an dem Kabelhalter durch Verstemmen eines geeigneten Abschnitts des Kabelhalters befestigt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Entladungslampenvorrichtung eine Lichtverteilungs-Verbundlinse zur Ausbildung einer gegebenen Lichtverteilung, wobei die Lichtverteilungs-Verbundlinse aufweist: einen ersten Linsenabschnitt zum Kondensieren und Abstrahlen von Licht von einer Entladungslampe; und einen zweiten Linsenabschnitt, der auf einer Seite des ersten Linsenabschnitts näher der Entladungslampe angeordnet ist, um Licht von der Entladungslampe in eine gegebene Richtung abzulenken, bevor das Licht von dem ersten Linsenabschnitt kondensiert wird, wobei eine gekrümmte Oberfläche des zweiten Linsenabschnitts als gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse gegeben ist und wobei die zylindrische Linse eine Achse hat, welche durch einen gegebenen Winkel in einer linken oder rechten Richtung relativ zu einer vertikalen Richtung geneigt ist und eine sich schräg erstreckende Ausschnitts-Lichtverteilung abhängig von dem Neigungswinkel der Achse bildet.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der zweite Linsenabschnitt unterhalb einer optischen Achse der Lichtverteilungs-Verbundlinse liegt.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die Lichtverteilungs-Verbundlinse weiterhin einen dritten Linsenabschnitt aufweist, der an der Seite des ersten Linsenabschnitts näher an der Entladungslampe angeordnet ist, um Licht von der Entladungslampe in eine gegebene Richtung abzulenken, bevor das Licht von dem ersten Linsenabschnitt kondensiert wird, wobei eine gekrümmte Oberfläche des dritten Linsenabschnitts als eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse gegeben ist und wobei die zylindrische Linse eine Achse hat, welche in Vertikalrichtung festgesetzt ist und eine flache Lichtverteilung bildet, welche sich in Horizontalrichtung ausbreitet.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass die gekrümmte Oberfläche des zweiten Linsenabschnittes sich weiterhin entlang der Achse krümmt.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass eine Eintrittsebene des dritten Linsenabschnitts gebildet wird durch eine Kombination einer Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen, welche unterschiedliche Krümmungsradien haben, wobei die Krümmungsradien der Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen kleiner gemacht werden, je näher sie einem Mittelabschnitt des dritten Linsenabschnitts liegen.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass weiterhin eine Kupplungsanordnung für ein optisches Kabel enthalten ist, zum miteinander verbinden eines Gehäuses mit der Entladungslampe hierin und eines optischen Kabels aus einem synthetischen Harz, bestehend aus einem Kernteil und einem Mantelteil zur Übertragung des von der Entla dungslampe emittierten Lichts an die Lichtverteilungs-Verbundlinse, wobei die Kupplungsanordnung für das optische Kabel aufweist: einen Kabelhalter, der das optische Kabel aus dem synthetischen Harz hält und an dem Gehäuse angebracht ist; und einen Glasstab, der in dem Kabelhalter so eingesetzt ist, dass er an einer Endoberfläche des optischen Kabels aus synthetischem Harz anliegt und die Funktion eines Wärmeunterbrechungsfilters hat, wobei ein Kunstharzfilm mit einem Brechungsindex kleiner als demjenigen des Glasstabs an einer Oberfläche des Glasstabs angeordnet ist und wobei der Glasstab an dem Kabelhalter über den Kunstharzfilm befestigt ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Kabelhalter einen ersten Kabelhalter, der das optische Kabel aus dem synthetischen Harz und den Glasstab in einer festen Beziehung hält und einen zweiten Kabelhalter aufweist, der den ersten Kabelhalter hält und an dem Gehäuse angebracht ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass ein Außendurchmesser des Glasstabs mit dem hieran angebrachten Kunstharzfilm kleiner als ein Außendurchmesser des optischen Kabels aus dem synthetischen Harz gemacht wird und dass ein Außendurchmesser des Glasstabs gleich oder kleiner als ein Außendurchmesser des Kernteils des optischen Kabels aus dem synthetischen Harz gemacht wird.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Glasstab an dem Kabelhalter durch Verstemmen eines geeigneten Abschnitts des Kabelhalters befestigt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Kupplungsanordnung für ein optisches Kabel zum miteinander verbinden eines Gehäuses mit der Entladungslampe hierin und eines optischen Kabels aus einem synthe tischen Harz, bestehend aus einem Kernteil und einem Mantelteil zur Übertragung des von der Entladungslampe emittierten Lichts an einen bestimmten Ort auf: einen Kabelhalter, der das optische Kabel aus dem synthetischen Harz hält und an dem Gehäuse angebracht ist; und einen Glasstab, der in dem Kabelhalter so eingesetzt ist, dass er an einer Endoberfläche des optischen Kabels aus synthetischem Harz anliegt und die Funktion eines Wärmeunterbrechungsfilters hat, wobei ein Kunstharzfilm mit einem Brechungsindex kleiner als demjenigen des Glasstabs an einer Oberfläche des Glasstabs angeordnet ist und wobei der Glasstab an dem Kabelhalter über den Kunstharzfilm befestigt ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Kabelhalter einen ersten Kabelhalter, der das optische Kabel aus dem synthetischen Harz und den Glasstab in einer festen Beziehung hält und einen zweiten Kabelhalter aufweist, der den ersten Kabelhalter hält und an dem Gehäuse angebracht ist.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass ein Außendurchmesser des Glasstabs mit dem hieran angebrachten Kunstharzfilm kleiner als ein Außendurchmesser des optischen Kabels aus dem synthetischen Harz gemacht wird und dass ein Außendurchmesser des Glasstabs gleich oder kleiner als ein Außendurchmesser des Kernteils des optischen Kabels aus dem synthetischen Harz gemacht wird.
Es kann die Anordnung getroffen werden, dass der Glasstab an dem Kabelhalter durch Verstemmen eines geeigneten Abschnitts des Kabelhalters befestigt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung kann besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung verstanden werden.
In der Zeichnung zeigt:
1 in einer Darstellung den schematischen Aufbau einer Entladungslampenvorrichtung gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
2 in einer Darstellung den Aufbau eines Steuerschaltkreises der Entladungslampenvorrichtung von 1 mit einer in dem Schaltkreis enthaltenen Entladungslampe;
3 ein Schaltkreisdiagramm detaillierter Aufbauten von Lampenspannungswandlervorrichtung, Lampenstromerkennungsvorrichtung und Leistungssteuervorrichtung in dem Steuerschaltkreis von 2;
4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Steuerschaltkreises;
5 ein Schaltkreisdiagramm, welches die detaillierten Aufbauten von Lampenspannungswandlervorrichtung, Lampenstromerkennungsvorrichtung und Leistungssteuervorrichtung des Steuerschaltkreises von 2 zeigt;
6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Steuerschaltkreises;
7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung bisheriger Probleme;
8 eine Schnittdarstellung einer Kupplungsanordnung für ein optisches Kabel zur Kupplung eines optischen Kabels mit einer Lichteinheit in der Entladungslampenvorrichtung von 1;
9 eine Schnittdarstellung eines wesentlichen Teils der Kupplungsanordnung für das optische Kabel von 8;
10 eine Schnittdarstellung einer Abwandlung der Anordnung von 8;
11 eine Schnittdarstellung einer Abwandlung der Anordnung von 8;
12 eine Schnittdarstellung einer Abwandlung der Anordnung von 8;
13 eine perspektivische Anordnung einer Lichtverteilungs-Verbundlinse einer Lichtverteilungseinheit. der Entladungslampenvorrichtung von 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine Draufsicht auf die Lichtverteilungs-Verbundlinse von 13, gesehen von der Einfallseite von Licht her;
15 eine Darstellung einer Lichtverteilung eines Lichtflusses, der durch die Lichtverteilungs-Verbundlinse von 13 und 14 abgestrahlt wird;
16 ein Diagramm, welches den Zustand von Licht zeigt, wobei das Licht in einen zweiten Linsenabschnitt und einen vierten Linsenabschnitt eintritt und aus einem ersten Linsenabschnitt austritt;
17 eine Darstellung des Zustands von Licht, wobei das Licht in einen dritten Linsenabschnitt eintritt und nach dem ersten Linsenabschnitt austritt;
18 eine Seitenansicht, welche eine erste Abwandlung der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
19 eine Ansicht von oben, welche eine zweite Abwandlung der bevorzugten Ausführungsform zeigt; und
20A und 20B Darstellungen, welche jeweils eine Lichtverteilung eines Lichtflusses zeigen, der über eine herkömmliche Kondensorlinseneinheit (Lichtverteilungs-Verbundlinse) abgestrahlt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Symbole durchgängig gleiche Bauteile oder Elemente.
1 ist eine Darstellung, welche den schematischen Aufbau einer Entladungslampenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In den folgenden bevorzugten Ausführungsformen wird die Entladungslampenvorrichtung bei einer Frontscheinwerferanordnung eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) angewendet.
In 1 steuert ein Steuerschaltkreis 1 eine einer Lichteinheit 2 zugeführte elektrische Leistung. Wie in 8 gezeigt, hat die Lichteinheit 2 ein Gehäuse 11, welches eine Lichtquelle 12 in Form einer Entladungslampe aufnimmt. Die Lichtquelle 12 ist in einem ersten Brennpunkt eines reflektierenden Spiegels oder Reflektors 13 angeordnet. Der Reflektor 13 reflektiert das von der Lichtquelle 12 emittierte Licht, um das reflektierte Licht auf einen keilförmigen Reflektionsspiegel 14 zu bündeln, der dann das Licht reflektiert und in 8 nach links und rechts verteilt.
In jeder der linken und rechten Seitenwände des Gehäuses 11 ist ein Zapfenabschnitt 11b angeordnet, der von der entsprechenden Seitenwand aus vorsteht. Der Zapfenabschnitt 11b ist mit einer Öffnung 11a versehen, um einen später noch zu beschreibenden Glasstab 33 und erste und zweite Kabelhalter 31 und 32 aufzunehmen. Der Zapfenabschnitt 11b weist weiterhin eine Mehrzahl von Schraubenöffnungen 11c zur Anordnung des zweiten Kabelhalters 32 auf.
Von der Lichtquelle 12 emittiertes Licht gelangt in optische Kabel 3, 3 welche dann das empfangene Licht an Lichtverteilungseinheiten 4, 4 übertragen, welche an den vorderen linken bzw. rechten Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind.
Nachfolgend wird der in 1 gezeigte Steuerschaltkreis 1 unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben.
Zunächst werden die grundlegenden Konzepte nachfolgend erläutert.
Eine ideale Aufbaucharakteristik eines Lichtflusses (vgl. C in 7) wurde experimentell realisiert, indem optische Ausgänge von der Entladungslampe überwacht und die der Entladungslampe zugeführte elektrische Leistung gesteuert wurde, um den optischen Ausgang auf einen bestimmten Konstantwert zu konvergieren. Während des Experiments wurden charakteristische Daten wie Lampenspannun gen und Lampenströme entsprechend dem Verstreichen der Zeit vom Beginn des Einschaltens der Entladungslampe gemessen. Somit kann durch Durchführen einer Steuerung, welche diese charakteristischen Daten simuliert, die ideale Aufbaucharakteristik eines Lichtflusses erreicht werden.
Der Lichtfluss wird ausgehend von einem Zeitpunkt des Beginns der Lichterzeugung erzeugt, steigt mit dem Verstreichen der Zeit an und erreicht dann 100. Aus dem Experiment wurde ermittelt, dass die Lampenspannung einen annähernd konstanten Wert zu einem Zeitpunkt einnimmt, bei dem der Lichtfluss 100 erreicht. Es wurde herausgefunden, dass in einem Bereich, in dem der Lichtfluss flach geregelt wird, nachdem der Lichtfluss 100 erreicht hat, eine Änderungscharakteristik des Lampenstroms relativ zum Zeitverlauf angenähert werden kann durch eine Kombination von zwei Zeitkonstantenkurven von einem Zeitpunkt, wo der Lichtfluss 100% erreicht hat zu einem Zeitpunkt, wo der Lampenstrom und die Lampenspannung ihre stabilen Zustände erreichen. Genauer gesagt, die Änderungscharakteristik des Lampenstroms kann durch eine erste Zeitkonstantenkurve von einem Zeitpunkt, wo der Lichtfluss 100 erreicht hat zu einem Zeitpunkt nach einem Verstreichen einer konstanten Zeit angenähert werden und durch eine zweite Zeitkonstantenkurve von dem vorangehenden Zeitpunkt nach dem Verstreichen der konstanten Zeit zu dem vorangehenden Zeitpunkt, wo der Lampenstrom und die Spannung ihre stabilen Zustände erreicht haben.
Somit wird der Lampenstrom vom Beginn der Lichterzeugung bis zum Erreichen eines gegebenen Werts durch die Lampenspannung entsprechend dem voran stehenden angenäherten konstanten Wert konstant gesteuert mit einer Korrelation mit deren Zeitkonstantenkurve während der konstanten Zeit vom Zeitpunkt, wo die Lampenspannung den ge gebenen Wert erreicht hat, verringert und damit einer Korrelation mit der zweiten Zeitkonstantenkurve nach dem Verstreichen der voran stehenden konstanten Zeit verringert, so dass ein stabiler Beleuchtungszustand erreicht wird.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 der Aufbau des Steuerschalkreises 1 für die Entladungslampenvorrichtung genauer beschrieben.
In 1 ist die Entladungslampe 12 über einen Schalter 6 mit einer Batterie 5 verbunden. Eine Spule 7 dient zum Anlegen einer Starthochspannung an die Entladungslampe 12 beim Starten.
Eine Lampenleistungszufuhrvorrichtung 100 dient zur Zufuhr der elektrischen Leistung an die Entladungslampe 12. Die Lampenleistungszufuhrvorrichtung 100 enthält einen PWM-Steuerschaltkreis 101, einen Leistungstransistor 102, einen Transformator 103, eine Gleichrichterdiode 104 und einen Glättungskondensator 101. Der PWM-Steuerschaltkreis 101 steuert den Leistungstransistor 102 EIN/AUS. Der Transformator 103 speichert Energie in der Primärwicklung, wenn der Leistungstransistor 102 eingeschaltet ist und entlädt die gespeicherte Energie in die Sekundärwicklung, wenn der Leistungstransistor 102 ausgeschaltet ist. Die Gleichrichterdiode 104 und der Glättungskondensator 105 richten die an der Sekundärwicklung des Transformators 103 erzeugte Spannung gleich und glätten diese, wenn der Leistungstransistor 102 ausgeschaltet ist, um so die Leistung an die Entladungslampe 12 zu liefern. Wie beschrieben besteht die Lampenleistungszufuhrvorrichtung 100 in Form eines im Wesentlichen separat erregten DC-DC-Wandlers.
Eine Lampenspannungswandlervorrichtung 200 gibt einen Konstantstromwert frei von der Lampenspannung V_L aus, wenn die Lampenspannung V_L niedriger als ein später noch zu beschreibender zweiter gegebener Spannungswert ist oder wenn die Lampenspannung V_L nicht geringer als ein später noch zu beschreibender dritter gegebener Spannungswert ist. Andererseits gibt die Lampenspannungswandlervorrichtung 200 einen Wert mit einer Korrelation zur Lampenspannung V_L aus, wenn die Lampenspannung V_L nicht kleiner als der zweite gegebene Spannungswert und kleiner als der dritte gegebene Spannungswert ist. Der zweite gegebene Spannungswert wird größer als ein später noch zu beschreibender erster gegebener Spannungswert und niedriger als ein Wert der Lampenspannung V_L im stabilen Beleuchtungszustand der Entladungslampe 12 gesetzt.
Ein Zündschaltkreis 300 erzeugt eine Hochspannung an der Spule 7 beim Starten der Entladungslampe 12 und stoppt die Erzeugung der Hochspannung an der Spule 7, wenn die Entladungslampe 12 gestartet worden ist.
Eine Lampenstromerkennungsvorrichtung 400 gibt einen Wert proportional zu einem Lampenstrom I_L aus.
Eine Leistungssteuervorrichtung 500 bestimmt und steuert die Größe der Leistung, die der Entladungslampe 12 zugeführt wird. Genauer gesagt, die Leistungssteuervorrichtung 500 ermittelt ein Leistungssteuersignal aus den Ausgangssignalen der Lampenspannungswandlervorrichtung 200 und der Lampenstromerkennungsvorrichtung 400 und gibt es an den PWM-Steuerschaltkreis 101 der Lampenleistungszufuhrvorrichtung 100 aus. In Antwort auf das Leistungssteuersignal steuert der PWM-Steuerschaltkreis 100 den Leistungstransistor 102 EIN/AUS, d.h. steuert ein Taktverhältnis (EIN/AUS-Takt) des Leistungstransistors 102, so dass die der Entladungslampe 12 zugeführte Leistung gesteuert wird.
3 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches den genauen Aufbau der Lampenspannungswandlervorrichtung 200, der Lampenstromerkennungsvorrichtung 400 und der Leistungssteuervorrichtung 500 zeigt.
In 3 enthält die Lampenspannungswandlervorrichtung 200 Widerstände 201 bis 203, einen Rauschentfernungskondensator 204 und Klemmdioden 205 und 206. Ein Anschluss 207 ist mit einer Konstantspannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Die Lampenstromerkennungsvorrichtung 400 enthält einen Widerstand 401 und erkennt den Lampenstrom I_L, der durch den Widerstand 401 fließt, als Spannungswert.
Die Leistungssteuervorrichtung 500 enthält Widerstände 501 bis 505 und einen Fehlerverstärker, gebildet durch einen Widerstand 506, einen Kondensator 507, einen Operationsverstärker 508 und eine Referenzspannungsquelle 509. Das voran stehende Leistungssteuersignal wird über einen Ausgangsanschluss 510 des Fehlerverstärkers ausgegeben und dem PWM-Steuerschaltkreis 101 (1) eingegeben.
Die Leistungssteuervorrichtung 500 enthält weiterhin einen Zeitkonstantschaltkreis 520. Der Zeitkonstantschaltkreis 520 enthält Widerstände 521 und 522, einen Operationsverstärker 523, eine Diode 524, einen Widerstand 525, eine Referenzspannungsquelle 526, einen Operationsverstärker 527, einen Widerstand 528, eine Klemmdiode 529, eine Diode 530, Widerstände 531 und 532, einen Kondensator 533, einen Operationsverstärker 534 und eine Diode 535. Eine erste Zeitkonstantenkurve wird durch Laden des Kondensators 533 über zwei Ladestrecken i5 und i6 (Ladeströme) erstellt, während eine zweite Zeitkonstantenkurve durch Laden des Kondensators 533 alleine über die Ladestrecke i6 erstellt wird. In 3 bedeutet i7 eine Entladestrecke (Entladestrom) des Kondensators 532.
Die Leistungssteuervorrichtung 500 enthält weiterhin einen Maskenschaltkreis 540. Der Maskenschaltkreis 540 enthält eine Diode 541, eine Komparator 542 und eine Referenzspannungsquelle 543. Wie später beschrieben wird, vergleicht der Maskenschaltkreis 540 eine geladene Spannung V_T des Kondensators 533 mit einer Referenzspannung V_R3 der Referenzspannungsquelle 543, um für eine bestimmte konstante Zeit lang einen Maskenausgang zu erzeugen.
Die Leistungssteuervorrichtung 500 enthält weiterhin einen Lampenspannungserkennungsschaltkreis 550. Der Lampenspannungserkennungsschaltkreis 550 enthält einen Komparator 551, eine Referenzspannungsquelle 552, einen Rauschentfernungskondensator 553, Spannungsteilerwiderstände 554 und 555 und eine Klemmdiode 556. Der Lampenspannungserkennungsschaltkreis 550 erkennt, ob die Lampenspannung V_L nicht kleiner als der voran stehende erste gegebene Spannungswert ist oder nicht und gibt ein Erkennungsergebnis aus. Wenn die Lampenspannung V_L den ersten gegebenen Spannungswert erreicht, erreicht der Lichtfluss der Entladungslampe 12 100%. Die Operationsverstärker 508, 523, 527 und 534 und die Komparatoren 542 und 551 werden mit Leistung von der Batterie 5 oder von einer Konstantspannungsquelle (nicht gezeigt) versorgt.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Steuerschaltkreises 1 mit dem voran stehenden Aufbau beschrieben.
Wenn der Schalter 6 eingeschaltet wird, wird die Lampenleistungszufuhrvorrichtung 100 betrieben, um die Lampenspannung V_L von ungefähr 300 V der Entladungslampe 12 zuzuführen und der Zündschaltkreis 300 wird betrieben, um eine Hochspannung an der Spule 7 zu erzeugen, welche ebenfalls der Entladungslampe 12 zugeführt wird. Aufgrund der angelegten Hochspannung wird zwischen den Elektroden der Entladungslampe 12 ein Durchbruch bewirkt, so dass die elektrische Ladung vom Kondensator 105 über die Entladungslampe 12 als Lampenstrom I_L entladen wird und somit die Entladungslampe 12 mit dem Beleuchten beginnt. Nach dem Durchbruch der Entladungslampe 12 stoppt der Zündschaltkreis 200 seinen Betrieb, so dass die Erzeugung der Hochspannung an der Spule 7 ebenfalls gestoppt wird. Nach dem Beginn der Lichterzeugung durch die Entladungslampe 12 wird die an die Entladungslampe 12 angelegte Leistung über die Lampenleistungszufuhrvorrichtung 100 von der Leistungssteuervorrichtung 500 gesteuert.
Nachfolgend wird die Steuerung der an die Entladungslampe 12 angelegten Leistung beschrieben.
Wenn in den 2 und 3 die Entladungslampe 12 gezündet hat, steuert der PWM-Steuerschaltkreis 101 die der Entladungslampe 12 zugeführte Leistung basierend auf dem Leistungssteuersignal vom Ausgangsanschluss 510, so dass eine Spannung Va am invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 508 gleich der Referenzspannung Vb am nicht invertierenden Eingangsanschluss hiervon gehalten wird, d.h., Va ≈ Vb. Die Spannung Va wird wie durch die folgende Gleichung (1) dargestellt bestimmt: Va = (i1 + i2 + i3) × R501 + IL × R401 = i0 × R501 + Vc (1)wobei i1 einen Ausgangsstrom der Lampenspannungswandlervorrichtung 200 bedeutet, i2 ein Konstantstrom ist, der vom Widerstandswert des Widerstands 502 bestimmt wird, i3 ein Strom ist, der von einer Ausgangsspannung V_T0 des Zeitkonstantenschaltkreises 520 und der Widerstandswerte der Widerstände 503 bis 505 bestimmt ist, R₄₀₁ ein Widerstandswert des Widerstands 401 ist, R₅₀₁ ein Widerstandswert des Widerstands 501 ist und Vc eine erkannte Spannung am Widerstand 401 ist und wobei R₅₀₁ » R₄₀₁.
In der voran stehenden Gleichung (1) ist, wenn die Lampenspannung V_L unter dem voran stehenden zweiten gegebenen Spannungswert ist (ein Lampenspannungswert, bei dem die Diode 205 mit einem Klemmbetrieb beginnt) der Strom i1 gegeben durch: i1 = (Vcc – VF205 – Va)/(R202 + R203) (2)wobei V_F205 einen Vorwärtsspannungsabfall an der Diode 205 bedeutet, R₂₀₂ einen Widerstandswert des Widerstands 202 ist und R₂₀₃ ein Widerstandswert des Widerstands 203 ist, so dass der Strom i1 einen Konstantstromwert frei von der Lampenspannung V_L einnimmt.
Wenn andererseits die Lampenspannung V_L nicht kleiner als der voran stehende zweite gegebene Spannungswert und unterhalb des voran stehenden dritten gegebenen Spannungswerts ist (ein Lampenspannungswert, wo die Diode 206 mit einem Klemmbetrieb beginnt), ist der Strom i1 gegeben durch: i1 = (VL – Va)/(R201 + R202 + R203) (3)wobei R₂₀₁ einen Widerstandswert des Widerstands 201 darstellt, so dass der Strom I1 einen Stromwert einnimmt, der korreliert mit der Lampenspannung V_L ist.
Wenn weiterhin die Lampenspannung V_L nicht kleiner als der voran stehende dritte gegebene Spannungswert ist, ist der Strom I1 gegeben durch: i1 = (Vcc + VF206– Va)/R203 (4)so dass der Strom i1 einen Konstantstromwert frei von der Lampenspannung V_L einnimmt.
Andererseits ist der Strom i2 gegeben durch: i2 = (Vcc – Va)/R502 (5)wobei R₅₀₂ ein Widerstandswert des Widerstands 502 ist, so dass der Strom i2 einen Konstantstromwert einnimmt.
Andererseits ändert sich der Strom i3 abhängig von der Ausgangsspannung V_T0 des Zeitkonstantenschaltkreises 520 und ist gegeben durch die folgende Gleichung (6) in einem Bereich, wo die genauere Spannung V_T des Kondensators 503 des Zeitkonstantenschaltkreises 520 unter der Spannung Va am invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 508 ist: i3 = –Va/(R503 + R504 + R505) (6)wobei R₅₀₃ ein Widerstandswert des Widerstands 503 ist, R₅₀₄ ein Widerstandswert des Widerstands 504 ist und R₅₀₅ ein Widerstandswert des Widerstands 505 ist.
Andererseits, wenn die geladene Spannung V_T in einem Bereich ist, wo V_T ≥ Va, ist die Ausgangsspannung V_T0 des Zeitkonstantenschaltkreises 520 gleich V_T (V_T0 = V_T) und der Strom i3 ist gegeben durch: i3 = (VT0 – Va)/( R503 + R504) (7)
Nachfolgend werden die Arbeitsweisen des Zeitkonstantenschaltkreises 520, des Maskenschaltkreises 540 und des Lampenspannungserkennungsschaltkreises 550 unter Bezug auf 4 beschrieben.
Wenn der Schalter 6 eingeschaltet wird (Zeitpunkt A in 4) startet der Leistungssteuerschaltkreis 500. Somit wird die Lampenspannung V_L von ungefähr 300 V an die Entladungslampe 12 angelegt (Zeitpunkte A bis B). Wenn die Hochspannung an der Spule 7 erzeugt wird (Zeitpunkt B), wird in der Entladungslampe 12 der Durchbruch bewirkt, so dass der Lampenstrom I_L durch die Entladungslampe 12 fließt, um die Lichterzeugung in der Entladungslampe 12 zu beginnen. Unmittelbar nach dem Durchbruch (Zeitpunkte B bis C) der Entladungslampe 12 nimmt die Lampenspannung V_L vorübergehend einen Zwischenwert ein und verschiebt sich dann auf einen unteren Wert, wie in 4 gezeigt.
Der Kondensator 533 beginnt vom Zeitpunkt A aus mit seiner Ladung. Genauer gesagt, der Kondensator 533 wird durch den Ladestrom i6 geladen, der vom Widerstand 532 bestimmt wird, so dass die geladene Spannung V_T über die Zeit hinweg ansteigt. Bis die geladene Spannung V_T des Kondensators 533 die Referenzspannung V_R3 der Referenzspannungsquelle 543 des Maskenschaltkreises 540 erreicht, wird eine Spannung V_R4 am nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 523 aufgrund des Komparators 542 und der Diode 541 auf niedrigem Pegel gehalten. Somit fließt der Ladestrom i5 zum Laden des Kondensators 533 nicht durch den Widerstand 525.
Wenn danach die geladene Spannung V_T des Kondensators 533 die Referenzspannung V_R3 der Referenzspannungsquelle 543 des Maskenschaltkreises 540 erreicht (Zeitpunkt D), wird der Ausgang des Komparators 542 des Maskenschalt kreises 540 auf hohen Pegel invertiert, so dass die Maskenfunktion freigegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch die Lampenspannung V_L auf dem niedrigsten Spannungszustand, wo die Lampenspannung V_L niedriger als ein Lampenspannungserkennungspegel des Lampenspannungserkennungsschaltkreises 550 ist. Genauer gesagt, eine Spannung am nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 551 ist unterhalb einer Referenzspannung V_R2 der Referenzspannungsquelle 552. Folglich hält der Komparator 551 die Spannung V_R4 am nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 523 auf niedrigem Pegel, so dass der Kondensator 533 nur durch den Ladestrom i6 geladen wird (Zeitpunkte D bis E).
Wenn dann die Lampenspannung V_L ansteigt, um die Referenzspannung V_R2 (der voran stehende erste gegebene Spannungswert) der Referenzspannungsquelle 552 des Lampenspannungserkennungsschaltkreises 550 zu erreichen (Zeitpunkt E) wird der Ausgang vom Komparator 551 auf hohen Pegel invertiert, so dass die Spannung V_R4 am nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 523 einen Spannungswert annimmt, der durch die Widerstände 521 und 522 bestimmt wird. Somit wird der Ladestrom I5 über den Operationsverstärker 523, die Diode 524 und den Widerstand 525 dem Kondensator 533 zugeführt, so dass der Kondensator 533 mit den Ladeströmen i5 und i6 geladen wird.
Wenn danach die geladene Spannung V_T des Kondensators 533 am nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 523 die Spannung V_R4 erreicht (Zeitpunkt F), fließt kein weiterer Ladestrom i5, so dass der Kondensator 533 nur durch den Ladestrom i6 geladen wird.
Wenn nachfolgend die geladene Spannung V_T des Kondensators 533 eine Referenzspannung V_R1 der Referenzspan nungsquelle 526 erreicht (Zeitpunkt G), wird die geladene Spannung V_T danach auf dem Referenzspannungswert V_R1 gehalten.
Durch die voran stehenden Abläufe wird der Lampenstrom I_L so gesteuert, dass er die Wellenform gemäß 4 hat.
Wie oben beschrieben, selbst wenn die Lampenspannung V_L in der Periode vom Zeitpunkt A zum Zeitpunkt C den ersten gegebenen Spannungswert übersteigt, wird, da die Maskenperiode des Maskenschaltkreises 540 vom Zeitpunkt A zum Zeitpunkt D verläuft, die Ladung des Kondensators 533 mit dem Ladestrom i5 unterbunden.
Die Zeitdauer vom Zeitpunkt B zum Zeitpunkt E ist eine Dauer vom Beginn der Lichterzeugung der Entladungslampe 12 zum Zeitpunkt, wo die Lampenspannung V_L den ersten gegebenen Spannungswert erreicht und entspricht einem ersten Steuerbereich, wo der Lampenstrom I_L auf konstant gesteuert wird. Man erkennt, dass in der Zeitdauer vom Zeitpunkt B zum Zeitpunkt C die Leistungssteuervorrichtung 500 so betrieben wird, dass der Lampenstrom I_L auf einen konstanten Stromwert gesteuert wird, wie in der Zeitdauer vom Zeitpunkt C zum Zeitpunkt E. Aufgrund einer Unzulänglichkeit in der Leistungsversorgung durch die Lampenleistungszufuhrvorrichtung 100 wird der Lampenstrom I_L begrenzt und auf einen kleineren Konstantstromwert gesteuert.
Die Zeitdauer vom Zeitpunkt E zum Zeitpunkt F entspricht einem zweiten Steuerbereich, wo der Kondensator 533 durch eine Ladekurve geladen wird, d.h. durch die erste Zeitkonstantenkurve, welche durch die Größe der Ladeströme i5 und i6 des Kondensators 533 und des Kapazitätswerts des Kondensators 533 bestimmt ist. Folglich ist die Zeitdauer vom Zeitpunkt E zum Zeitpunkt F konstant. In der Zeitdauer vom Zeitpunkt F unterscheiden sich eine Steuerung in dem Bereich der Lampenspannung V_L, die unter dem zweiten gegebenen Spannungswert ist und eine Steuerung im Bereich der Lampenspannung V_L, welche nicht kleiner als der zweite gegebene Spannungswert ist, wie folgt voneinander. Es ist möglich, dass die Lampenspannung V_L nicht den zweiten gegebenen Spannungswert in der Zeitdauer vom Zeitpunkt E zum Zeitpunkt F erreicht.
(1) Steuerung im Bereich von V_L unter dem zweiten gegebenen Spannungswert
Wie oben beschrieben nimmt der Ausgangsstrom i1 der Lampenspannungswandlervorrichtung 200 einen Konstantstromwert in dem Bereich an, wo die Lampenspannung V_L unter dem zweiten gegebenen Spannungswert ist. Folglich wird in diesem Bereich die an die Entladungslampe 12 gelieferte Leistung auf einen Wert gesteuert, der durch den Strom i3 proportional zu einer Änderung der Ausgangsspannung V_T0 (erste Zeitkonstantenkurve) des Zeitkonstantenschaltkreises 520, die Konstantströme i1 und i2 und den Lampenstrom I_L bestimmt ist.
(2) Steuerung im Bereich von V_L nicht kleiner als der zweite gegebene Spannungswert
Wie oben beschrieben nimmt der Ausgangsstrom i1 der Lampenspannungswandlervorrichtung 200 einen Stromwert proportional zur Lampenspannung V_L im Bereich der Lampenspannung V_L nicht kleiner als der zweite gegebene Spannungswert ein. Folglich wird in diesem Bereich die an die Entladungslampe 12 gelieferte Leistung auf einen Wert gesteuert, der durch den Strom i3 proportional zu einer Änderung der Ausgangsspannung V_T0 (erste Zeitkonstantenkurve) des Zeitkonstantenschaltkreises 520, den Strom i1 proportional zu einer Änderung der Lampenspannung V_L, den Konstantstrom i2 und den Lampenstrom I_L bestimmt ist.
Die Zeitdauer vom Zeitpunkt F zum Zeitpunkt G entspricht einem dritten Steuerbereich, wo der Kondensator 533 durch eine Ladekurve geladen wird, d.h. durch die zweite Zeitkonstantenkurve, die von der Größe des Ladestroms i6 des Kondensators 533 und dem Kapazitätswert des Kondensators 533 bestimmt ist. Folglich ist die Zeitdauer vom Zeitpunkt F zum Zeitpunkt G ebenfalls konstant. Die Steuerung in der Zeitdauer vom Zeitpunkt F zum Zeitpunkt G ist die gleiche wie in dem voranstehenden zweiten Steuerbereich abhängig davon, ob die Lampenspannung v_L unterhalb oder nicht kleiner als der zweite gegebene Spannungswert ist. Genauer gesagt, in dem Bereich der Lampenspannung V_L unterhalb des zweiten gegebenen Spannungswerts wird die an die Entladungslampe 12 gelieferte Leistung auf einen Wert gesteuert, der durch den Strom i3 proportional zu einer Änderung der Ausgangsspannung V_T0 (zweite Zeitkonstantenkurve) des Zeitkonstantenschaltkreises 520, die Konstantströme i1 und i2 und den Lampenstrom I_L bestimmt ist. Andererseits wird im Bereich der Lampenspannung V_L nicht kleiner als der zweite gegebene Spannungswert die an die Entladungslampe 12 gelieferte Leistung auf einen Wert gesteuert, der durch den Strom i3 proportional zu einer Änderung der Ausgangsspannung V_T0 (zweite Zeitkonstantenkurve) des Zeitkonstantenschaltkreises 520, den Strom i1 proportional zu einer Änderung der Lampenspannung V_L, den Konstantstrom i2 und den Lampenstrom I_L bestimmt ist. Es sei festzuhalten, dass, selbst wenn die Lampenspannung V_L im zweiten Steuerbereich nicht den zweiten gegebenen Spannungswert erreicht, der zweite gegebene Spannungswert auf einen Wert gesetzt ist, der von der Lampenspannung V_L fehlerfrei im dritten Steuerbereich erreicht werden kann.
Der Bereich nach dem Zeitpunkt G entspricht einem vierten Steuerbereich, wo die Entladungslampe 12 in dem stabilen Lichterzeugungszustand ist. Im vierten Steuerbereich wird die Ausgangsspannung V_T0 des Zeitkonstantenschaltkreises 520 an der Referenzspannung V_R1 der Referenzspannungsquelle 526 gesteuert, so dass der Strom i3 einen Konstantstromwert ungeachtet des Zeitverlaufs einnimmt. Somit wird im vierten Steuerbereich die Leistung auf einen Wert gesteuert, der durch die Konstantströme i2 und i3, den Strom i1 proportional zu einer Änderung der Lampenspannung V_L und den Lampenstrom I_L bestimmt ist.
Wenn die Lampenspannung V_L im ersten Steuerbereich nicht den voranstehenden ersten gegebenen Spannungswert erreicht, wird der Lampenstrom I_L für eine bestimmte Zeit vom Beginn der Lichterzeugung (Zeitpunkte B–E) auf konstant gesteuert, d.h. vom Beginn der Lichterzeugung und bevor die geladene Spannung V_T des Kondensators 33 die Spannung Va am invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 508 erreicht und danach wird der Lampenstrom I_L so gesteuert, dass er über die Zeit hinweg allmählich verringert wird, um eine Verschiebung in den voranstehenden vierten Steuerbereich zu haben.
Wie sich aus der voranstehenden Beschreibung ergibt, wird der Lampenstrom vom Beginn der Lichterzeugung und bis der Lichtfluss 100 erreicht (d.h. bis die Lampenspannung den ersten gegebenen Spannungswert erreicht) auf konstant gesteuert und dann wird der Lampenstrom von der ersten Zeitkonstantenkurve von dem Zeitpunkt, wo der Lichtfluss 100 erreicht zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der gegebenen Zeitkonstante angenähert und dann wird der Lampenstrom durch die zweite Zeitkonstantenkurve vom Zeitpunkt des Verstreichens der gegebenen konstanten Zeit zu dem Zeitpunkt, wo die Entladungslampe 12 den stabilen Lichterzeugungszustand erreicht, angenähert. Durch eine solche Steuerung kann die ideale Aufbaucharakteristik des Lichtflusses (vergl. C in 7) wiedergegeben werden, wobei der Lichtfluss in kurze Zeit vom Beginn der Lichterzeugung an aufgebaut wird und das Auftreten eines Überschießens oder Unterschießens weitestgehend minimiert ist, um die angenäherte flache Aufbaucharakteristik des Lichtflusses zu erreichen. Dies macht die Entladungslampenvorrichtung für eine Fahrzeugscheinwerferanordnung geeignet.
Weiterhin steigt allgemein die Lampenspannung V_L auf den hohen Pegel größer als der voranstehende erste gegebene Spannungswert unmittelbar nach der Erregung der Entladungslampenvorrichtung, d.h. unmittelbar nach dem Einschalten des Schalters 6, wie in 4 gezeigt. Somit beurteilt der Lampenspannungserkennungsschaltkreis 550 fehlerhaft, dass der Lichtfluss der Entladungslampe 12 100 erreicht hat, und zwar aufgrund des hohen Pegels der Lampenspannung V_L unmittelbar nach der Erregung. Da jedoch der Maskenschaltkreis 540 vorgesehen ist, um eine solche fehlerhafte Beurteilung zunichte zu machen, wird verhindert, dass die Steuerung nach dem Beginn der Lichterzeugung von dem zweiten Steuerbereich aus beginnt, und die Steuerung im ersten Steuerbereich weggelassen ist.
Nachfolgend wird der Ablauf beschrieben, wenn der Schalter 6 nach dem Einschalten der Entladungslampe 12 ausgeschaltet wird.
Wenn der Schalter 6 ausgeschaltet wird, wird der Betrieb des Schaltkreises gestoppt, so dass die Leistungsversorgung an die Entladungslampe 12 ebenfalls gestoppt wird, um die Entladungslampe 12 auszuschalten. Im ausgeschalteten Zustand wird die elektrische Ladung des Kondensators 533 des Zeitkonstantenschaltkreises 520 über die Widerstände 532 und 531 als Entladestrom i7 entladen.
Eine Entladungszeitkonstante bei dieser Entladung wird basierend auf einer Temperaturänderung der Entladungslampe 12 relativ zum Verstreichen einer Zeit nach dem Ausschalten der Entladungslampe 12 und somit auf einige -zig Sekunden gesetzt. Folglich ist es möglich, dass die elektrische Ladung im Kondensator 33 beim Wiedereinschalten des Schalters 6 verbleibt. In diesem Fall arbeitet der Zeitkonstantenschaltkreis 520 mit der Spannung über dem Kondensator 533 als Ausgangswert. Somit wird die Leistungssteuerung abhängig von der Größe der Zeit vom Ausschalten der Entladungslampe 12 bis zum erneuten Einschalten hiervon durchgeführt, d.h. abhängig von der Temperatur der Entladungslampe 12, so dass ein Überschießen im optischen Ausgang der Entladungslampe 12 verhindert werden kann, um eine Aufbaucharakteristik im optischen Ausgang zu erhalten, welche annähernd flach ist.
5 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches den genauen Aufbau der Lampenspannungswandlervorrichtung 200, der Lampenstromerkennungsvorrichtung 400 und der Leistungssteuervorrichtung 500 im Steuerschaltkreis 1 von 2 zeigt. Er unterscheidet sich von dem vorhergehenden nur dadurch, dass die Leistungssteuervorrichtung 500 mit einem Leistungskorrekturschaltkreis 560 versehen ist. Der übrige Aufbau verbleibt gleich.
Der Leistungskorrekturschaltkreis 560 enthält Widerstände 561-563, einen Rauschentfernungskondensator 564, eine Klemmdiode 565, einen Operationsverstärker 566, eine Gleichrichterdiode 567, einen Widerstand 568 und eine Diode 569. Der Widerstand 561 ist mit einem positiven Anschluss der Entladungslampe 12 verbunden und der Widerstand 568 ist zwischen die Widerstände 503 und 504 geschaltet. Weiterhin ist eine Kathode 569 mit dem Ausgangsanschluss des Komparators 542 des Maskenschaltkreises 540 verbunden.
Die Arbeitsweise des Leistungskorrekturschaltkreises 560 wird nachfolgend beschrieben.
Die Lampenspannung V_L wird durch die Widerstände 561–563 geteilt und eine geteilte Spannung V_LA wird einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 566 eingegeben. Wenn die geteilte Spannung V_LA niedriger als eine Spannung V_D zwischen den Widerständen 503 und 504 ist, wird ein Ausgangsstrom i4 des Leistungskorrekturschaltkreises 560 zu Null. Wenn andererseits die geteilte Spannung V_LA größer als die Spannung V_D ist, wird ein Fluss des Stroms i4 veranlasst. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird festgesetzt, dass V_LA kleiner als V_D wird (V_LA < V_D), während die Entladungslampe 12 in einem stabilen Lichterzeugungszustand ist.
6 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der geteilten Spannung V_LA, der Spannung V_D und des Lampenstroms I_L relativ zum Zeitverlauf ausgehend vom Beginn der Lichterzeugung zeigt.
In 6 wird in einer Zeitdauer vom Punkt G zum Punkt H, wo die geteilte Spannung V_LA größer als die Spannung V_D ist, ein Fluss des Ausgangsstroms i4 veranlasst. Der Ausgangsstrom i4 wird durch die folgende Gleichung (8) wiedergegeben: i4 = (VLA VD)/R568(8)wobei R₅₆₈ einen Widerstandswert des Widerstands 568 angibt.
Mittels des Ausgangsstroms i4 wird die an die Entladungslampe 12 gelieferte Leistung so gesteuert, dass sie entsprechend einer Größe des Ausgangsstroms i4 verringert wird, so dass der Lampenstrom I_L die Wellenform einnimmt, welche in 6 mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist. Es versteht sich, dass die Wellenform des Lampenstroms I_L, welche in 6 gestrichelt dargestellt ist, erhalten wird, wenn i4 = 0.
Durch die voranstehenden Abläufe wird der optische Ausgang der Entladungslampe 12 so steuerbar, dass er flachem Verlauf noch mehr angenähert ist.
Insbesondere wird die Lampenspannung der Entladungslampe bei einem Neueinschalten hiervon (im Fall, dass die Entladungslampe nach dem Verstreichen einer relativ kurzen Zeit nach dem Ausschalten neu eingeschaltet wird und somit noch keine volle Auskühlung vorhanden ist) schneller aufgebaut als bei einem Kaltstart hiervon (falls die Entladungslampe voll abgekühlt ist) und erzeugt einen großen Lichtfluss. Somit ist der Leistungskorrekturschaltkreis 560 vorgesehen, um die an die Entladungslampe 12 gelieferte elektrische Leistung basierend auf der Lampenspannung V_L zu korrigieren. Genauer gesagt, wenn die Lampenspannung (die geteilte Spannung V_LA in dieser bevorzugten Ausführungsform) den gegebenen Spannungswert übersteigt (den Wert der Spannung V_D), wird veranlasst, dass der Ausgangsstrom i4 so fließt, dass die an die Entladungslampe 12 gelieferte elektrische Leistung abhängig vom Ausgangsstrom i4 (der geteilten Spannung V_LA) nur in den voranstehenden ersten bis dritten Steuerbereichen verringert wird, so dass die Erzeugung eines großen Lichtflusses bei einem Neueinschalten verhindert wird.
Weiterhin übersteigt die geteilte Spannung V_LA üblicherweise die Spannung V_D unmittelbar nach dem Erregen der Entladungslampenvorrichtung, d.h. unmittelbar nach dem Einschalten des Schalters 6, so dass die an die Entladungslampe 12 gelieferte elektrische Leistung aufgrund des Betriebs des Leistungskorrekturschaltkreises 560 ohne die Bereitstellung des Maskierungsschaltkreises 540 verringert werden würde. Da jedoch der Maskierungsschaltkreis 540 vorhanden ist, um unter Zwang V_LA < V_D über die Diode 569 in der Zeitdauer vom Zeitpunkt A zum Zeitpunkt D zu erreichen, wird die Verringerung der elektrischen Leistung in dieser Zeitdauer verhindert, so dass die elektrische Leistung geeignet der Entladungslampe 12 auch unmittelbar nach dem Erregen der Entladungslampenvorrichtung zugeführt werden kann.
8 ist eine Schnittdarstellung, welche ein Paar von optischen Kabelkupplungsanordnungen 30, 30 zum Kuppeln der optischen Kabel 3, 3 mit der Lichteinheit 2 der Entladungslampenvorrichtung von 1 zeigt. In 8 ist nur eine der optischen Kabelkupplungsanordnungen in durchgezogenen Linien gezeigt, während die andere aus Gründen der Kürze gestrichelt dargestellt ist, da beide den gleichen Aufbau haben. 9 ist eine Schnittdarstellung eines Hauptteils der optischen Kabelkupplungsanordnung 30 von B.
Wie voranstehend unter Bezug auf 1 beschrieben, hat die Beleuchtungseinheit 2 das Gehäuse 11, welches die Entladungslampe 12 aufnimmt. Die Entladungslampe 12 ist im ersten Brennpunkt des Reflektors 13 angeordnet. Der Reflektor 13 reflektiert das von der Entladungslampe 12 emittierte Licht, so dass das reflektierte Licht auf den keilförmigen Reflexionsspiegel 14 konvergiert wird, der dann das Licht in 8 nach links und rechts reflektiert und verteilt. In jeder der linken und rechten Seitenwände des Gehäuses 11 ist der Zapfenabschnitt 11b vorgesehen, der von der entsprechenden Seitenwand aus vorspringt. Der Zapfenabschnitt 11b ist mit der Öffnung 11a zur Aufnahme des Glasstabes 33 und der ersten und zweiten Kabelhalter 31 und 32 versehen. Der Zapfenabschnitt 11b weist weiterhin die Mehrzahl von Schraubenöffnungen 11c zur Anbringung des zweiten Kabelhalters 32 auf.
Das optische Kabel 3 ist aufgebaut aus einem Kernteil 3a und einem Mantelteil 3b. Das Kernteil 3a ist aus einem Kunstharz, beispielsweise einem Siliziumharz (Brechungsindex: 1,47–1,49) oder Acrylharz (Brechungsindex: 1,49) mit jeweils ausgezeichneter Lichtdurchlässigkeit oder ist ein Faserbündel aus Siliziumharz oder Acrylharz. Das Mantelteil 3b ist aus einem Fluorharz (Brechungsindex: 1,30) oder dergleichen mit einem kleineren Brechungsindex als das Kernteil 3a. Da das Mantelteil 3b kleiner als das Kernteil 3a im Brechungsindex ist, erfährt in das Kernteil 3a des optischen Kabels 3 eintretendes einfallendes Licht eine Gesamtreflexion an einer Grenzfläche zwischen dem Kernteil 3a und dem Mantelteil 3b und wird zu der entsprechenden Lichtverteilungseinheit 4 (siehe 1) ohne optische Verluste geleitet.
Die optische Kabelkupplungsanordnung 30 wird gebildet durch den ersten Kabelhalter 31 aus Metall, der das optische Kabel 3 hält, dem zweiten Kabelhalter 32, der aus Metall ist und den ersten Kabelhalter 31 hält und an dem Zapfenabschnitt 11b des Gehäuses 11 befestigt ist, dem Glasstab 33, der in den ersten Kabelhalter 31 eingesetzt ist und das von dem keilförmigen Reflexionsspiegel 14 reflektierte Licht zu dem optischen Kabel 3 leitet, einem Harzfilm 34, der den Glasstab 33 bedeckt und einer Metallmutter 36 mit einem Anschlag 36a, welche die ersten und zweiten Kabelhalter 31 und 32 miteinander befestigt.
Da der Glasstab 33 unter den verschiedenen Materialien, welche Licht übertragen können, eine geringe thermische Leitfähigkeit hat, wirkt er als ausgezeichneter Wärmeunterbrechungsfilter. Als Harzfilm 34 wird beispielsweise eine Fluorharzröhre (Brechungsindex: 1,30) mit einem Brechungsindex kleiner als der Glasstab (Brechungsindex: 1,51) und aus dem gleichen Material wie das Mantelteil 3b verwendet und an dem Glasstab 33 mittels Presssitz oder Wärmeschrumpfen angebracht. Der Glasstab 33 ist der Entladungslampe 12 an einer Endfläche und einer Endumfangsfläche hiervon ausgesetzt, um Licht hiervon zu empfangen oder aufzunehmen. Der Harzfilm 34 ist nur auf dem Umfang des Glasstabs 33 aufgebracht, der innerhalb des ersten Kabelhalters 31 liegt.
Wie in 9 gezeigt, ist der erste Kabelhalter 31 mit einem umlaufenden Flansch 31a an seinem Außenumfang an einem axialen Endabschnitt hiervon auf Seiten des optischen Kabels 3 versehen (in 9 links). Weiterhin ist der erste Kabelhalter 31 an seinem Innenumfang mit einer ersten Durchgangsöffnung 31b mit einem Durchmesser gleich einem Außendurchmesser ϕ1 des optischen Kabels 3 und einer zweiten Durchgangsöffnung 31c mit einem Durchmesser gleich einem Außendurchmesser ϕ3 des Glasstabs 33, der mit dem Harzfilm 34 beschichtet ist, versehen. Ein abgestufter Abschnitt α ist zwischen den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 31b und 31c ausgebildet.
Der zweite Kabelhalter 32 weist an seinem Außenumfang einen Außengewindeabschnitt 32a an einem Endabschnitt hiervon auf Seiten des optischen Kabels 3 (in 9 links) und einen Flansch 32b mit Schraubenöffnungen 32d an einem axialen Endabschnitt auf Seiten der Beleuchtungseinheit 2 (in 9 rechts) auf. Weiterhin weist der zweite Kabelhalter 32 durchgängig eine Durchgangsöffnung 32c mit einem Durchmesser gleich einem Außendurchmesser ϕ5 des ersten Kabelhalters 31 auf.
Der Außendurchmesser ϕ3 des Glasstabs 33, der mit dem Harzfilm 34 beschichtet ist, wird kleiner als der Außendurchmesser ϕ1 des optischen Kabels 3 gemacht. Ein Außen durchmesser ϕ4 des Glasstabs 33 wird gleich oder kleiner als ein Außendurchmesser ϕ2 des Kernteils 3a des optischen Kabels 3 gemacht.
Nachfolgend wird der Vorgang der Anbringung der optischen Kabelkupplungsanordnung 30 mit dem obigen Aufbau beschrieben.
Zuerst wird das optische Kabel 3 in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt, bis die Spitze des optischen Kabels 3 den abgestuften Abschnitt α zwischen den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 31b und 31c erreicht. Dann wird der Glasstab 33, der mit dem Harzfilm 34 bezogen ist, in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt, bis das axiale Ende des Glasstabs 33 das eingeführte optische Kabel 3 erreicht. Dann wird der erste Kabelhalter 31 an einem geeigneten Abschnitt 35 verformt, so dass der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 über den ersten Kabelhalter 31 einstückig mit dem optischen Kabel 3 verbunden ist.
Nachfolgend werden die Mutter 36 und der zweite Kabelhalter 32 über den ersten Kabelhalter 31 gesetzt, der das optische Kabel 3 und den Glasstab 33 gemäß obiger Beschreibung miteinander verbindet. Durch Drehen der Mutter 36 in Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt 32a des zweiten Kabelhalters 32 wird der umlaufende Flansch 31a des ersten Kabelhalters 31 fest zwischen dem Anschluss 36a der Mutter 36 und dem axialen Ende des zweiten Kabelhalters 32 gehalten, so dass der erste Kabelhalter 31 an dem zweiten Kabelhalter 32 befestigt ist.
Nach einer Befestigung des optischen Kabels 3, des Glasstabs 33 und der ersten und zweiten Kabelhalter 31 und 32 auf obige Weise werden der Glasstab 33 und die ersten und zweiten Kabelhalter 31 und 32 teilweise durch die Öffnung 11a im Zapfenabschnitt 11b in das Gehäuse 11 eingeführt, bis der Flansch 32b des zweiten Kabelhalters 32 an dem Zapfenabschnitt 11b anschlägt und dann werden Schrauben 37 in die Schraubenöffnungen 32d des Flansches 32b eingeführt und in die Schraubenöffnungen 11c des Zapfenabschnittes 11b eingeschraubt. Auf diese Weise wird das optische Kabel 3 fest mit dem Gehäuse 11 der Beleuchtungseinheit 2 über den Glasstab 33 verbunden.
Bei dem voransfehenden Aufbau ist der Glasstab 33 mit der Wärmeunterbrechungsfilterfunktion am axialen Ende des optischen Kabels 3 angeordnet. Folglich wird direkte Hitze oder Strahlungshitze von der Entladungslampe 12 von dem Glasstab 33 abgefangen und somit daran gehindert, auf das optische Kabel 3 übertragen zu werden. Somit ist das optische Kabel 3 frei von Erweichungen oder Verformungen aufgrund der Hitze, so dass eine Verschiebung der optischen Achse verhindert werden kann und somit das Objekt mit der benötigten Helligkeit beleuchtet werden kann.
Weiterhin ist der Harzfilm 34 aus dem Fluorharz (Brechungsindex: 1,30) mit dem kleineren Brechungsindex als der Glasstab 33 an der Oberfläche des Glasstabes 33 (Brechungsindex: 1,51) angeordnet. Somit erfährt einfallendes Licht, welches von der Entladungslampe 12 in den Glasstab 33 eintritt, eine Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen dem Glasstab 33 und dem Harzfilm 34, um so in das optische Kabel 3 einzutreten. Somit wird einfallendes Licht, welches in den Glasstab 33 entritt, daran gehindert, nach außen hin auszutreten, so dass die Ausnutzungseffizienz und die Übertragungseffizienz von Licht verbessert sind.
Weiterhin sind das optische Kabel 3 und der Glasstab 33 mittels des ersten Kabelhalters 31 verbunden, wobei der erste Kabelhalter 31 vom zweiten Kabelhalter 32 ge halten ist und der zweite Kabelhalter 32, der den ersten Kabelhalter 31 hält, an dem Gehäuse 11 angebracht ist. Somit können das optische Kabel 3 und der Glasstab 33 einfach und fest miteinander verbunden werden und die Verbindung des optischen Kabels 3 mit dem Gehäuse 11 kann problemlos auf einfache Weise erreicht werden.
Weiterhin ist der Außendurchmesser ϕ3 des mit dem Harzfilm 34 beschichteten Glasstabs 33 kleiner als der Außendurchmesser ϕ1 des optischen Kabels 3 und der Außendurchmesser ϕ4 des Glasstabs 33 wird gleich oder kleiner als der Außendurchmesser ϕ2 des Kernteils 3a gemacht. Folglich lässt sich die axiale Positionierung des Glasstabs 33 alleine durch Einführen des Glasstabs 33 in den ersten Kabelhalter 31 und durch Kontaktieren der axialen Endoberfläche des Glasstabs 33 mit der axialen Endoberfläche des optischen Kabels 3 erreichen. Somit kann der Glasstab 33 problemlos und einfach angebracht werden.
Da weiterhin der Glasstab 33 an dem ersten Kabelhalter 31 über den dazwischen liegenden Harzfilm 34 befestigt ist, kann der Glasstab 33 sicher befestigt werden, ohne dass er beschädigt wird, selbst wenn der erste Kabelhalter 31 an dem Abschnitt 35 verstemmt wird. Da weiterhin der Glasstab 33 an dem ersten Kabelhalter 31 einfach durch Verstemmen des geeigneten Abschnittes 35 des ersten Kabelhalters 31 befestigt werden kann, kann der Glasstab 33 an dem optischen. Kabel 3 mit einem einfachen und problemlosen Vorgang angebracht werden, so dass die Arbeitseffizienz verbessert ist.
In der voranstehenden Erläuterung wird die Anordnung 30 mit der Beleuchtungseinheit 2 verbunden, während das optische Kabel 3 gehalten ist. Andererseits kann das optische Kabel 3 auch an der Anordnung 30 angeschlossen werden, nachdem die Anordnung 30 mit der Beleuchtungseinheit 2 verbunden worden ist.
In diesem Fall wird der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt und dann wird der geeignete Abschnitt des ersten Kabelhalters 31 verstemmt. Nachfolgend wird der ersten Kabelhalter 31, der den mit dem Harzfilm 34 beschichteten Glasstab 33 hält, in den zweiten Kabelhalter 32 eingeführt. Dann wird der zweite Kabelhalter 32, der den ersten Kabelhalter 31 derart hält, in die Öffnung 11a des Zapfenabschnitts 11b des Gehäuses 11 eingeführt, bis der Flansch 32b des zweiten Kabelhalters 32 an dem Zapfenabschnitt 11b anschlägt. Danach werden die Schrauben 37 in die Schraubenöffnungen 32d des Flansches 32b eingeführt und dann in die Schraubenlöcher 11c des Zapfenabschnittes 11b eingeschraubt.
Dann wird der axiale Endabschnitt des optischen Kabels 3 mit der hierum angeordneten Mutter 36 in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt und durch Drehen der Mutter 36, die in Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt 32a des zweiten Kabelhalters 32 ist, wird der umlaufende Flansch 31a des ersten Kabelhalters 31 fest zwischen dem Anschlag 36a der Mutter 36 und dem axialen Ende des zweiten Kabelhalters 32 gehalten. Auf diese Weise wird der erste Kabelhalter 31 an dem zweiten Kabelhalter 32 befestigt und das optische Kabel 3 ist mit dem Gehäuse 11 verbunden.
In der voranstehenden Erläuterung wird der Glasstab 33 an dem ersten Kabelhalter 31 durch Verstemmen des geeigneten Abschnittes des ersten Kabelhalters 31 befestigt. Es sind jedoch verschiedene andere Befestigungsmöglichkeiten anstelle des Verstemmens verwendbar. Nach folgend werden Abwandlungen zur Befestigung des Glasstabs 33 relativ zu dem ersten Kabelhalter 31 beschrieben.
Abwandlung 1
10 ist eine Darstellung, welche die erste Abwandlung zeigt.
Die erste Abwandlung unterscheidet sich von der voranstehenden dahingehend, dass der erste Kabelhalter 31 mit Schraubenöffnungen 31d versehen ist und durch Einschrauben von Verriegelungsschrauben (nicht gezeigt) in die Schraubenöffnungen 31d wird der Glasstab 33 am ersten Kabelhalter 31 befestigt.
Bei der ersten Abwandlung mit diesem Aufbau wird zuerst das optische Kabel 3 in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt, bis das axiale Ende des optischen Kabels 3 den abgestuften Abschnitt α zwischen den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 31b und 31c erreicht.
Dann wird der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt, bis das axiale Ende des Glasstabs 33 an dem axialen Ende des optischen Kabels 20 anschlägt. Nachfolgend werden die Verriegelungsschrauben in die Schraubenöffnungen 31d des ersten Kabelhalters 31 eingeschraubt, so dass der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 einstückig mit dem optischen Kabel 3 über den ersten Kabelhalter 31 verbunden ist. Da in diesem Fall der Glasstab 33 mit dem Harzfilm 34 überzogen ist, wird der Glasstab 33 nicht beschädigt, wenn die Verriegelungsschrauben in die Schraubenöffnungen 31d eingeschraubt werden.
Abwandlung 2
11 ist eine Darstellung der zweiten Abwandlung. Die zweite Abwandlung unterscheidet sich von der voranstehenden dahingehend, dass der ersten Kabelhalter 31 mit einem Außengewindeabschnitt 31e an der axialen Endumfangsfläche hiervon auf Seiten der Beleuchtungseinheit 2 versehen ist und dass eine Metallkappe 38 auf den Außengewindeabschnitt 31e geschraubt ist.
Bei der zweiten Abwandlung mit diesem Aufbau wird das optische Kabel 3 zuerst in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt, bis das axiale Ende des optischen Kabels 3 den abgestuften Abschnitt α zwischen den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 31b und 31c erreicht.
Dann wird der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt, bis das axiale Ende des Glasstabs 33 am axialen Ende des optischen Kabels 20 anschlägt. Nachfolgend wird die Metallkappe 38 auf den Außengewindeabschnitt 31e des ersten Kabelhalters 31 geschraubt, so dass der Glasstab 33 relativ zum ersten Kabelhalter 31 festgelegt ist. Auf diese Weise wird der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 über den ersten Kabelhalter 31 einstückig mit dem optischen Kabel 3 verbunden.
Wie in 11 zu sehen ist, hat die Metallkappe 38 eine Öffnung in ihrer Mitte, um das von dem reflektierenden Spiegel 14 reflektierte Licht zu empfangen.
Abwandlung 3
12 ist eine Darstellung, die die dritte Abwandlung zeigt. Die dritte Abwandlung unterscheidet sich von den voranstehenden dahingehend, dass der erste Kabelhalter 31 mit einem ausgeschnittenen Abschnitt 31f am axialen Ende hiervon auf Seiten der Beleuchtungseinheit 2 versehen ist und dass ein zylindrischer Metallkragen 39 in den ausgeschnittenen Abschnitt 31f im Presssitz aufgenommen ist.
Bei der dritten Abwandlung mit diesem Aufbau wird das optische Kabel 3 zuerst in den ersten Kabelhalter 31 eingeführt, bis das axiale Ende des optischen. Kabels 3 den abgestuften Abschnitt α zwischen den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 31b und 31c erreicht.
Dann wird der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 in den ersten Kabelhalter 33 eingeführt, bis das axiale Ende des Glasstabs 33 am axialen Ende des optischen Kabels 20 anschlägt. Nachfolgend wird der zylindrische Metallkragen 39 in den ausgeschnittenen Abschnitt 31f des ersten Kabelhalters 31 im Presssitz eingeführt, so dass der Glasstab 33 relativ zu dem ersten Kabelhalter 31 befestigt ist. Auf diese Weise wird der mit dem Harzfilm 34 beschichtete Glasstab 33 über den ersten Kabelhalter 31 einstückig mit dem optischen Kabel 3 verbunden.
Voranstehend und in den voranstehenden ersten bis dritten Abwandlungen kann die Anordnung auch so sein, dass ein Kleber zwischen dem Harzfilm 34 und dem ersten Kabelhalter 31 vorab aufgebracht wird, d.h. bevor der Glasstab 33 mittels des Verstemmens, der Verriegelungsschrauben, der Metallkappe oder dem zylindrischen Metallkragen befestigt wird. Dies verbindet den Glasstab 33 noch fester mit dem ersten Kabelhalter 31.
Anschließend wird die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf die 13 bis 17 beschrieben. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtverteilungs-Verbundlinse A einer der Lichtverteilungseinheiten 4, welche beide gleichen Aufbau haben, gemäß der bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung. 14 ist eine Draufsicht auf die Lichtverteilungs-Verbundlinse A von 13 von der Einfallsseite des Lichts her gesehen. 15 ist eine Darstellung einer Lichtverteilung des Lichtflusses, der durch die Lichtverteilungs-Verbundlinse A der 13 und 14 abgestrahlt wird. In den 13 und 14 ist die Lichtverteilungs-Verbundlinse A zusammengesetzt aus einem ersten Linsenabschnitt 1020, der im Wesentlichen Halbkugelform hat, einem zweiten Linsenabschnitt 1010, der im Wesentlichen eine Viertelzylinderform hat, einem dritten Linsenabschnitt 1030, der im Wesentlichen eine Halbzylinderform hat und einem vierten Linsenabschnitt 1040, der eine im Wesentlichen viertelzylindrische Form hat. Folglich haben die zweiten, dritten und vierten Linsenabschnitte 1010, 1030 und 1040 jeweils die Form einer zylindrischen Linse.
Jeder der Linsenabschnitte 1010, 1020, 1030 und 1040 ist aus einem Material mit ausgezeichneter Lichtdurchlässigkeit, beispielsweise Polykarbonat oder Acrylharz. Die Linsenabschnitte 1010, 1020, 1030 und 1040 können einstückig miteinander ausgebildet werden oder sie können separat voneinander gebildet werden und dann unter Verwendung eines Klebers zusammengeheftet werden, der einen Brechungsindex im Wesentlichen gleich dem Material eines jeden Linsenabschnittes hat.
Der erste Linsenabschnitt 1020 enthält eine Einfallsebene 1021, wo der Lichtfluss, der von einer Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 emittiert wird, direkt eintritt und eine Abstrahlebene 1022, welche den auf die Linsenabschnitte 1010, 1030 und 1040 einfallenden Lichtfluss und den direkt auf die Einfallsebene 1021 einfallenden Lichtfluss konvergiert und abstrahlt. Die Abstrahlebene 1022 hat die Form einer konvexen Linse mit einem Brennpunkt F₂ nahe einem unteren Ende der Abstrahl ebene 3c des optischen Kabels 3. Wie daher in 15 gezeigt, bildet der direkt auf die Einfallsebene 1021 einfallende Lichtfluss, d.h. der, der nicht durch die Linsenabschnitte 1010, 1030 und 1040 läuft, eine Lichtverteilung mit einer "heißen Zone" (Abschnitt b in 15), welche einen Mittenabschnitt hell beleuchtet.
Der zweite Linsenabschnitt 1010 ist eine zylindrische Linse, mit im Wesentlichen Viertelzylinderform mit einem Radius r₁ und liegt innerhalb der Einfallsebene 1021 des ersten Linsenabschnittes 1020. Der von der Entladungslampe 12 emittierte Lichtfluss (siehe 8) wird von dem optischen Kabel 3 geführt und durch die Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 abgestrahlt. Der zweite Linsenabschnitt 1010 hat eine Einfallsebene 1011, auf welche der Lichtfluss vom optischen Kabel 3 einfällt. Die Einfallsebene 1011 hat eine zylindrische Oberfläche als eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse mittels eines Abschnittes (im Wesentlichen eines Viertels) eines Außenumfangs eines Zylinders, der erhalten wird, indem eine erster Abschnitt S₁ um eine erste Hauptachse P gedreht wird. Die erste Hauptachse P ist in 14 um einen gegebenen Winkel (bevorzugt 15°) relativ zu einer vertikalen Linie (z-Achse), welche vertikal und senkrecht zu einer optischen Achse (x-Achse) ist, nach rechts geneigt. Der erste Abschnitt S₁ wird definiert durch die erste Hauptachse P und eine erste Längslinie m parallel zur ersten Hauptachse P, um den Radius r1 von der ersten Hauptachse P beabstandet. Weiterhin ist sowohl die obere Endoberfläche 1012 als auch die untere Endoberfläche 1013 des zweiten Linsenabschnittes 1010 in den 13 und 14 um einen gegebenen Winkel (bevorzugt 15°) relativ zu einer horizontalen Achse (y-Achse) nach unten geneigt.
Wie in 16 gezeigt, wird ein Brennpunkt F1 des zweiten Linsenabschnittes 1010 so gesetzt, dass er in einem Zwischenabschnitt zwischen dem Brennpunkt F2 des ersten Linsenabschnittes 1020 und einem Brennpunkt F4 des vierten Linsenabschnittes 1040 liegt, der später beschrieben wird. Wie weiterhin oben beschrieben, sind die erste Hauptachse P des zweiten Linsenabschnittes 1010 und die erste Längslinie m des zweiten Linsenabschnittes 1010 parallel zur ersten Hauptachse P um den gegebenen Winkel (bevorzugt 15°) relativ zur vertikalen Linie (z-Achse) nach rechts geneigt und die Einfallsebene 1011 des zweiten Linsenabschnittes 1010 ist als zylindrische Oberfläche gegeben. Folglich bildet gemäß 15 aufgrund einer Brechungswirkung an der gekrümmten Oberfläche (Einfallsebene 1011) der in die Einfallsebene 1011 eintretende Lichtfluss, der die Abstrahlebene 1022 des ersten Linsenabschnittes 1020 verlässt, eine Ausschnitts-Lichtverteilung (siehe Abschnitt a in 15), welche relativ zu einer Horizontalachse (H-H) in 15 nach links oben um 15° geneigt ist.
Der dritte Linsenabschnitt 1030 ist eine zylindrische Linse von im Wesentlichen halbzylindrischer Form mit einem Radius r3 und ist benachbart dem zweiten Linsenabschnitt 1010 an einer Oberseite hiervon angeordnet. Der dritte Linsenabschnitt 1030 hat eine Einfallsebene 1031, auf welche der durch die Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 abgestrahlte Lichtfluss einfällt. Die Einfallsebene 1031 ist in eine zylindrische Oberfläche geformt, hat eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse durch einen Abschnitt (im wesentlichen einer Hälfte) eines Außenumfangs eines Zylinders, der erhalten wird durch Drehen eines dritten Abschnittes S₃ um eine dritte Hauptachse Q. Die dritte Hauptachse ist parallel zur vertikalen Linie (z-Achse) welche vertikal und senkrecht zur optischen Achse (x-Achse) ist. Der dritte Abschnitt S₃ ist definiert durch die dritte Hauptachse Q und eine dritte Längslinie n parallel zur dritten Hauptachse Q und um den Radius r3 von der dritten Hauptachse Q beabstandet. Weiterhin wird die obere Endoberfläche 1032 und die untere Endoberfläche 1033 des dritten Linsenabschnittes 1030 parallel zur horizontalen Achse (y-Achse) gesetzt.
Wie in 17 gezeigt wird wie der Brennpunkt F₁ des zweiten Linsenabschnittes 1010 ein Brennpunkt F₃ des dritten Linsenabschnittes 1030 so gesetzt, dass er in einem Zwischenabschnitt zwischen dem Brennpunkt F₂ des ersten Linsenabschnittes 1020 und dem Brennpunkt F₄ des vierten Linsenabschnittes 1040 liegt. Weiterhin und wie oben beschrieben werden die dritte Hauptachse Q und die dritte Längslinie n des dritten Linsenabschnittes 1030 parallel zur vertikalen Linie (z-Achse) gesetzt und die Einfallsebene 1031 des dritten Linsenabschnitts 1030 ist als zylindrische Oberfläche gegeben. Folglich wird gemäß 17 auf Grund einer Brechungswirkung an der gekrümmten Oberfläche (Einfallsebene 1031) der Lichtfluss, der in die Einfallsebene 1031 des dritten Linsenabschnittes 1030 eintrifft, in Richtung Mitte des dritten Linsenabschnittes 1030 abgelenkt, so dass der den ersten Linsenabschnitt 1020 verlassende Lichtfluss erheblich nach links und rechts bezüglich des ersten Linsenabschnittes 1020 abgelenkt ist. Im Ergebnis bildet gemäß 15 der Lichtfluss eine flache Lichtverteilung (siehe Abschnitt c in 15), der unterhalb der horizontalen Achse (H-H) stark nach links und rechts aufgespreizt ist (bevorzugt 70°–80°) während er in Richtung einer vertikalen Achse (V-V) eingeengt ist (bevorzugt auf 7°–8°).
Der vierte Linsenabschnitt 1040 ist eine zylindrische Linse von im Wesentlichen Viertelzylinderform mit einem Radius r₄ und liegt benachbart dem zweiten Linsenabschnitt 1010 in 14 auf der linken Seite hiervon. Der vierte Linsenabschnitt 1040 hat eine Einfallsebene 1041, auf welche der Lichtfluss, der durch die Abstrahl ebene 3c des optischen Kabels 3 abgestrahlt wird, einfällt. Die Einfallsebene 1041 ist in einer zylindrischen Oberfläche geformt als eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse durch einen Abschnitt (im Wesentlichen ein Viertel) eines Außenumfangs eines Zylinders, der erhalten wird durch Drehen eines vierten Abschnittes S₄ um eine vierte Hauptachse R. Die vierte Hauptachse R ist parallel zur Vertikallinie (z-Achse), die vertikal und senkrecht zur optischen Achse (x-Achse) ist. Der vierte Abschnitt S₄ wird definiert durch die vierte Hauptachse R und eine vierte Längslinie o parallel zur vierten Hauptachse R und um den Radius r₄ von der vierten Hauptachse R beabstandet. Weiterhin wird eine obere Endoberfläche 1042 und eine untere Endoberfläche 1043 des vierten Linsenabschnitts 1040 parallel zur horizontalen Achse (y-Achse) gesetzt.
Wie in 16 gezeigt, wird ein Brennpunkt F₄ des vierten Linsenabschnittes 1040 so gesetzt, dass er vorderhalb des Brennpunktes F₂ des ersten Linsenabschnittes 1020 relativ zu der Lichtverteilungs-Verbundlinse A liegt. Weiterhin und wie oben beschrieben sind die vierte Hauptachse R und die vierte Längslinie o des vierten Linsenabschnittes 1040 parallel zur Vertikalline (z-Achse) gesetzt und die Einfallsebene 1041 des vierten Linsenabschnittes 1040 ist als zylindrische Oberfläche gegeben. Folglich wird gemäß 16 aufgrund der Brechungswirkung an der gekrümmten Oberfläche (Einfallsebene 1041) der in die Einfallsebene 1041 des vierten Linsenabschnittes 1040 eintretende Lichtfluss in Richtung der Mitte des vierten Linsenabschnittes 1040 abgelenkt, so dass der den ersten Linsenabschnitt 1020 verlassende Lichtfluss nach links und rechts bezüglich des ersten Linsenabschnittes 1020 abgelenkt wird. Da jedoch der vierte Linsenabschnitt 1040 benachbart dem zweiten Linsenabschnitt 1010 an der linken Seite hiervon angeordnet ist, hat der Lichtfluss gemäß
15 eine Lichtverteilung mit einer "heißen Zone" (siehe Abschnitt d in 15), der die rechte Seite relativ zur Vertikalachse (V-V) unterhalb der Horizontalachse (H-H) beleuchtet.
Jeder der dritten und vierten Linsenabschnitte 1030 und 1040 ist angeordnet, um eine Lichtverteilung zu bilden, die in horizontaler Richtung auf gespreizt ist und somit ist die gekrümmte Oberfläche hiervon als ein Teil einer zylindrischen Linse gegeben, die eine Achse hat, welche sich in Vertikalrichtung erstreckt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform mit diesem Aufbau tritt der durch die Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 abgestrahlte Lichtfluss in den zweiten Linsenabschnitt 1010 ein und tritt aus dem ersten Linsenabschnitt 1020 aus, um die Ausschnitts-Lichtverteilung (siehe Abschnitt a in 15) zu bilden, welche relativ zur Horizontalachse (H-H) nach links oben um 15° geneigt ist. Gleichzeitig tritt der durch die Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 abgestrahlte Lichtfluss direkt in den ersten Linsenabschnitt 1020 ein und tritt hiervon aus, um die Lichtverteilung mit der "heißen Zone" (siehe Abschnitt b in 15) zu bilden, der den Mittelabschnitt hell erleuchtet. Gleichzeitig tritt durch die Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 abgestrahlter Lichtfluss in den dritten Linsenabschnitt 1030 ein und tritt aus dem ersten Linsenabschnitt 1020 aus, um die flache Lichtverteilung (siehe Abschnitt c in 15) zu bilden, welche stark nach links und rechts (bevorzugt 70°–80°) unter der horizontalen Achse (H-H) aufgespreizt ist und in Richtung der Vertikalachse (V-V) eingeengt ist (bevorzugt 7°–8°). Gleichzeitig tritt von der Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 abgestrahlter Lichtfluss in den vierten Linsenabschnitt 1040 ein und tritt von dem ersten Linsenabschnitt 1020 aus, um die Lichtverteilung mit der "heißen Zone" (siehe Abschnitt d in 15) zu bilden, welche die rechte Seite relativ zu der Vertikalachse (V-V) unter der Horizontalachse (H-H) beleuchtet.
Durch die Kombination solcher Lichtverteilungen kann eine Lichtverteilung erreicht werden, welche für einen Fahrzeugscheinwerfer geeignet ist. Insbesondere beleuchtet die erreichte Lichtverteilung einen Fußgänger oder dergleichen an der vorderen linken Seite des Fahrzeugs hell. Weiterhin ist die erreichte Lichtverteilung nach vorwärts links und rechts des Fahrzeuges aufgespreizt und leuchtet hell weit in der Entfernung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs, so dass ein in Gegenrichtung fahrendes Fahrzeug nicht von dem Fahrtlicht geblendet wird.
Nachfolgend werden Abwandlungen der voranstehenden bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Abwandlung 1
In der bevorzugten Ausführungsform hat der zweite Linsenabschnitt im Wesentlichen Viertelzylinderform, der dritte Linsenabschnitt hat im Wesentlichen Halbzylinderform, der vierte Linsenabschnitt hat im Wesentlichen Viertelzylinderform und an einer Seite, d.h. der Einfallsseite ist jeder der vertikalen Abschnitte hiervon geradlinig. Folglich nimmt eine Aberration des auf jeden dieser Linsenabschnitte einfallenden und durch den ersten Linsenabschnitt abgestrahlten Lichtflusses allmählich in Richtung der Grenze ausgehend von der Mitte zu und die durch eine solche Bestrahlung erzeugte Lichtverteilung ist an der Grenze nicht eindeutig. Bei der folgenden ersten Abwandlung wird die Aberration eines jeden Linsenabschnittes korrigiert, um eine Ausschnitts-Lichtverteilung zu erzeugen, welche an der Grenze definiert ist.
18 ist eine Darstellung, welche die erste Abwandlung zeigt. Bei der ersten Abwandlung ist eine Lichtverteilungs-Verbundlinse B aufgebaut aus einem ersten Linsenabschnitt 1020a von im Wesentlichen Halbkugelform, einem zweiten Linsenabschnitt 1010a von im Wesentlichen Viertelzylinderform, einem dritten Linsenabschnitt 1030a von im Wesentlichen Halbzylinderform und einem vierten Linsenabschnitt 1040a von im Wesentlichen Viertelzylinderform. Da der erste Linsenabschnitt 1020a der gleiche wie der erste Linsenabschnitt 1020 in der voranstehenden bevorzugten Ausführungsform ist, erfolgt eine Erläuterung hiervon nicht.
Der zweite Linsenabschnitt 1010a hat eine Einfallsebene 1011a, die eine gekrümmte Oberfläche bildet, welche sich in Richtung der ersten Längslinie m gemäß den 13 und 14 biegt, d.h. die eine geneigte gekrümmte Oberfläche bildet, wo der äußere Rand des ersten Abschnittes S₁ sich nach innen biegt. Während die Einfallsebene 1011 in 13 die zylindrische Oberfläche bildet, bildet die Einfallsebene 1011a die geneigte gekrümmte Oberfläche, d.h. die Oberfläche in Tonnenform. Der dritte Linsenabschnitt 1030a hat eine Einfallsebene 1031a, die eine gekrümmte Oberfläche bildet, welche sich in Richtung der dritten Längslinie der 13 und 14 biegt, d.h. die eine geneigte gekrümmte Oberfläche bildet. Der vierte Linsenabschnitt 1040a hat eine Einfallsebene 1041a, die eine gekrümmte Oberfläche bildet, welche sich in Richtung der vierten Längslinie o der 13 und 14 biegt, d.h. die eine geneigte gekrümmte Oberfläche bildet.
Bei der ersten Abwandlung mit diesem Aufbau sind die Einfallsebene 1011a des zweiten Linsenabschnittes 1010a, die Einfallsebene 1031a des dritten Linsenabschnittes 1030a und die Einfallsebene 1041a des vierten Linsenabschnittes 1040a in Form der geneigten gekrümmten Oberflächen ausge bildet. Somit ist keine Aberration im Lichtfluss vorhanden, der in jeden der Linsenabschnitte 1010a, 1030a und 1040a eintritt und durch den ersten Linsenabschnitt 1020a abgestrahlt wird. Folglich ist die obere Grenze der Lichtverteilung, welche durch eine solche Beleuchtung erzeugt wird, klar definiert, um eine klare Ausschnitts-Lichtverteilung zu erreichen. Dies macht es möglich, dass ein auf der Gegenfahrbahn fahrendes Fahrzeug von dem Frontlicht nicht geblendet wird und weiterhin wird ein Fußgänger hell beleuchtet.
Nur eine oder zwei der Einfallsebenen 1011a des zweiten Linsenabschnittes 1010a, der Einfallsebene 1031a des dritten Linsenabschnittes 1030a und der Einfallsebene 1041a des vierten Linsenabschnittes 1040a können in Form der geneigten gekrümmten Oberfläche oder der Oberflächen ausgebildet sein.
Abwandlung 2
In der voranstehenden Ausführungsform wird eine Differenz in der Beleuchtung der flachen Lichtverteilung (siehe Abschnitt c in 15) relativ zu der Ausschnitts-Lichtverteilung (siehe Abschnitt a in 15) und der Lichtverteilung mit der "heißen Zone" (siehe Abschnitt d in 15) bewirkt. Die beleuchtete Lichtverteilung sieht somit irgendwie inkompatibel aus. In der folgenden zweiten Abwandlung wird die Beleuchtung im mittleren Abschnitt der flachen Lichtverteilung erhöht, während sie in Richtung der linken und rechten Grenzen von dem Mittenabschnitt aus allmählich abgesenkt wird.
19 ist eine Darstellung, welche die zweite Abwandlung zeigt. Bei der zweiten Abwandlung wird eine Lichtverteilungs-Verbundlinse C aufgebaut aus einem ersten Linsenabschnitt 1020b von im Wesentlichen Halbkugelform, einem zweiten Linsenabschnitt 1010b von im Wesentlichen Viertelzylinderform, einem dritten Linsenabschnitt 1030b von im Wesentlichen Halbzylinderform und einem vierten Linsenabschnitt 1040b von im Wesentlichen Viertelzylinderform. Da der erste Linsenabschnitt 1020b, der zweite Linsenabschnitt 1010b und der vierte Linsenabschnitt 1040b gleich dem ersten Linsenabschnitt 1020, den zweiten Linsenabschnitt 1010 und dem vierten Linsenabschnitt 1040 der voranstehenden bevorzugten Ausführungsform sind, erfolgt eine Erläuterung hiervon nicht.
Der dritte Linsenabschnitt 1030b hat eine Einfallsebene, welche eine Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen mit unterschiedlichen Krümmungsradien bildet. In 19 ist ein Krümmungsradius in einem Mittenabschnitt 1031c der Einfallsebene des dritten Linsenabschnitts 1030b kleiner als an einem Umfangsabschnitt 1031b hiervon.
Da bei der zweiten Abwandlung mit dem Aufbau der Krümmungsradius im mittleren Abschnitt 1031c der Einfallsebene des dritten Linsenabschnittes 1030b klein gemacht ist, konvergiert der durch den ersten Linsenabschnitt 1020b abgestrahlte Lichtfluss zur Mitte hin. Somit wird die Beleuchtungsdifferenz in der flachen Lichtverteilung (siehe Abschnitt c in 15) relativ zu der Ausschnitts-Lichtverteilung (siehe Abschnitt a in 15) und der Lichtverteilung mit der "heißen Zone" (siehe Abschnitt d in 15) verringert. Folglich wird die Helligkeit in den Lichtverteilungen kontinuierlich geändert und in Richtungen nach links und rechts stark aufgespreizt, um die Grenzen uneindeutig zu machen. Dies verringert die Inkompatibilität der Lichtverteilung erheblich.
In der voranstehenden zweiten Abwandlung wird der Krümmungsradius im mittleren Abschnitt 1031c der Einfallsebene des dritten Linsenabschnittes 1030b kleiner als derje nige am Umfangsabschnitt 1031b hiervon gemacht. Andererseits kann durch Ändern des Krümmungsradius in einer mehrstufigen Weise die Helligkeitsdifferenz weiter verringert werden, um eine Lichtverteilung zu erzeugen, deren Grenzen noch weniger eindeutig sind. Wenn weiterhin die Krümmungsradien der Einfallsebenen 1011b und 1041b des zweiten Linsenabschnittes 1010b und des vierten Linsenabschnittes 1040b ebenfalls in einer mehrstufigen Weise geändert werden, kann die Helligkeitsdifferenz weiter verringert werden, um eine Lichtverteilung zu schaffen, deren Grenzen noch weiter uneindeutig sind.
In der voranstehenden bevorzugten Ausführungsform und den ersten und zweiten Abwandlungen hiervon sind der zweite Linsenabschnitt 1010, 1010a, 1010b rechts von der optischen Achse (x-Achse) angeordnet und der vierte Linsenabschnitt 1040, 1040a, 1040b ist links von der optischen Achse (x-Achse) angeordnet, um die Lichtverteilung zu bilden, die nach links oben geneigt ist, um die Lichtverteilung mit der "heißen Zone" zu bilden und um die flache Lichtverteilung zu bilden, die geeignet sind, eine Fahrzeuglichtverteilung für Fahrzeuge mit Linksverkehr zu erreichen. Andererseits ist es auch möglich, eine Lichtverteilung zu bilden, die nach rechts oben geneigt ist, eine Lichtverteilung zu erreichen mit einer "heißen Zone" und eine flache Lichtverteilung zu erreichen, die geeignet sind, um eine Fahrzeuglichtverteilung für Rechtsverkehr zu erreichen. In diesem Fall wird der zweite Linsenabschnitt 1010, 1010a, 1010b links von der optischen Achse (x-Achse) angeordnet, der vierte Linsenabschnitt 1040, 1040a, 1040b wird rechts von der optischen Achse (x-Achse) angeordnet und die erste Hauptachse des zweiten Linsenabschnitt 1010, 1010a, 1010b wird um einen gegebenen Winkel (bevorzugt 15°) relativ zur Vertikallinie (z-Achse) nach links geneigt.
Weiterhin kann der zweite Linsenabschnitt 1010, 1010a, 1010b nicht nur nach links oder rechts relativ zu der z-Achse in der y-z-Ebene geneigt sein, sondern auch in der x-z-Ebene nach vorne oder hinten.
In der voranstehenden bevorzugten Ausführungsform und den ersten und zweiten Abwandlungen hiervon wird die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Linse gebildet durch einen Teil der Oberfläche eines Rotationskörpers, definiert durch die Rotationsachse und die Längslinie, die um den gegebenen Radius von der Rotationsachse entfernt ist, d.h. durch einen Abschnitt der Oberfläche eines einfachen Zylinders in der bevorzugten Ausführungsform und durch den Abschnitt der Oberfläche einer Tonnenform bei der ersten Abwandlung. Folglich stimmt die Achse der zylindrischen Linse mit der Rotationsachse überein. Andererseits kann die gekrümmte Oberfläche der zylindrischen Linse abhängig von der Anforderung bezüglich der Lichtverteilung gewählt werden.
Beispielsweise ist die gekrümmte Oberfläche der zylindrischen Linse nicht auf eine gekrümmte Oberfläche begrenzt, welche durch Drehen einer einzelnen Hauptachse als Rotationsachse erreicht wird, sondern kann die Form einer zusammengesetzten gekrümmten Oberfläche haben, die eine Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen enthält, die durch Drehen einer Mehrzahl von Hauptachsen als jeweiligen Rotationsachsen erreicht werden. Weiterhin kann auch vorgesehen werden, dass zwei Rotationsachsen festgesetzt sind und eine Längslinie unter Verwendung der beiden Rotationsachsen als die beiden Ursprünge einer Ellipse gedreht wird, um eine gekrümmte Oberfläche zu verwenden, welche als elliptische Ortskurve erreicht wird, die dann die gekrümmte Oberfläche der zylindrischen Linse ist. Weiterhin kann anstelle der Verwendung eines Viertels oder einer Hälfte der zylindrische Linse als zweiter, dritter oder vierter Linsenabschnitt ein Abschnitt hierfür verwendet werden, der durch Schneiden der zylindrischen Linse entlang einer Sehne eines Kreisausschnittes hiervon erhalten wird. In diesem Fall kann die Achse der zylindrischen Linse geeignet als Erstreckungsrichtung der gekrümmten Oberfläche gelegt werden.
Weiterhin wird in der voranstehenden bevorzugten Ausführungsform und den ersten und zweiten Abwandlungen hiervon die Lichtverteilungsform des abgestrahlten Lichtes bestimmt, ohne die Schattierungsplatte zu verwenden. Andererseits kann zur Erreichung einer deutlicheren Ausschnitts-Lichtverteilung die Schattierungsplatte am unteren Ende der Abstrahlebene 3c des optischen Kabels 3 angeordnet werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Brennpunkte der jeweiligen Linsenabschnitte an den Schnittpositionen der Schattierungsplatte liegen.
Obgleich die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Eine Entladungslampenvorrichtung mit einer Lichtverteilungs-Verbundlinse (A) zur Ausbildung einer gegebenen Lichtverteilung, wobei die Lichtverteilungs-Verbundlinse aufweist: einen ersten Linsenabschnitt (1020) zum Kondensieren und Abstrahlen von Licht von einer Entladungslampe; und einen zweiten Linsenabschnitt (1010), der auf einer Seite des ersten Linsenabschnittes näher der Entladungslampe angeordnet ist, um Licht von der Entladungslampe in eine gegebene Richtung abzulenken, bevor das Licht von dem ersten Linsenabschnitt kondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine gekrümmte Oberfläche des zweiten Linsenabschnittes als eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse gegeben ist, wobei die zylindrische Linse eine Achse hat, welche durch einen gegebenen Winkel in einer linken oder rechten Richtung relativ zu einer vertikalen Richtung geneigt ist und eine sich schräg erstreckende Ausschnitts-Lichtverteilung abhängig von dem Neigungswinkel der Achse bildet.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Linsenabschnitt (1010) unterhalb einer optischen Achse der Lichtverteilungs-Verbundlinse angeordnet ist.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtverteilungs-Verbundlinse weiterhin einen dritten Linsenabschnitt (1030) aufweist, der an der Seite des ersten Linsenabschnittes (1020) näher an der Entladungslampe (12) angeordnet ist, um Licht von der Entladungslampe in eine gegebene Richtung abzulenken, bevor das Licht von dem ersten Linsenabschnitt kondensiert wird, wobei eine gekrümmte Oberfläche des dritten Linsen abschnittes als eine gekrümmte Oberfläche einer zylindrischen Linse gegeben ist und wobei die zylindrische Linse eine Achse hat, welche in Vertikalrichtung festgesetzt ist und eine flache Lichtverteilung bildet, welche sich in Horizontalrichtung ausbreitet.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die gekrümmte Oberfläche des zweiten Linsenabschnitts (1010) sich weiterhin entlang der Achse krümmt.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Eintrittsebene (1021) des dritten Linsenabschnittes (1030) gebildet wird durch Kombination einer Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen mit unterschiedlichen Krümmungsradien, wobei die Krümmungsradien der Mehrzahl von gekrümmten Oberflächen kleiner gemacht werden, je näher sie einem Mittelabschnitt des dritten Linsenabschnittes liegen.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Kupplungsanordnung (30) für ein optisches Kabel zum miteinander Verbinden eines Gehäuses (11) mit der Entladungslampe (12) hierin und eines optischen Kabels (3) aus einem Kunststoff, bestehend aus einem Kernteil (3a) und einem Mantelteil (3b) zur Übertragung des von der Entladungslampe emittierten Lichts an die Lichtverteilungs-Verbundlinse, wobei die Kupplungsanordnung für das optische Kabel aufweist: einen Kabelhalter (31, 32), der das optische Kabel (3) aus Kunststoff hält und an dem Gehäuse angebracht ist; und einen Glasstab (33), der in den Kabelhalter (31, 32) so eingesetzt ist, dass er an einer Endoberfläche des optischen Kabels aus Kunststoff anliegt und die Funktion eines Wärmeunterbrechungsfilters hat, wobei ein Kunststofffilm mit einem Brechungsindex kleiner als demjenigen des Glasstabs (33) an einer Oberfläche des Glasstabs angeordnet und wobei der Glasstab an dem Kabelhalter über dem Kunststoffilm befestigt ist.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Kabelhalter (31, 32) einen ersten Kabelhalter (31), der das optische Kabel (3) aus Kunststoff und den Glasstab (33) in einer festen Beziehung hält und einen zweiten Kabelhalter (32) aufweist, der den ersten Kabelhalter hält und an dem Gehäuse angebracht ist.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Außendurchmesser des Glasstabs mit dem hieran angebrachten Kunststofffilm kleiner als ein Außendurchmesser des optischen Kabels aus Kunststoff gemacht ist und wobei ein Außendurchmesser des Glasstabs gleich oder kleiner als ein Außendurchmesser des Kernteils des optischen Kabels aus Kunststoff gemacht ist.
Die Entladungslampenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Glasstab an dem Kabelhalter durch Verstemmen eines geeigneten Abschnitts des Kabelhalters befestigt ist.