EP0094518A2 - Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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EP0094518A2
EP0094518A2 EP83103843A EP83103843A EP0094518A2 EP 0094518 A2 EP0094518 A2 EP 0094518A2 EP 83103843 A EP83103843 A EP 83103843A EP 83103843 A EP83103843 A EP 83103843A EP 0094518 A2 EP0094518 A2 EP 0094518A2
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EP
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reflector
ellipse
axial longitudinal
longitudinal section
vehicle headlight
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EP0094518B1 (de
Inventor
Hans-Otto Dr. Ernst
Wilhelm Röhling
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Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella KGaA Huek and Co
Westfaelische Metall Industrie KG Hueck and Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/33—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F21S41/334—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors
    • F21S41/336—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors with discontinuity at the junction between adjacent areas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/323—Optical layout thereof the reflector having two perpendicular cross sections having regular geometrical curves of a distinct nature

Definitions

  • the invention relates to a vehicle headlight with a cup-shaped reflector, the inner reflection surface of which forms an ellipse section in the axial longitudinal sections, the eccentricity of which increases from the vertical axial longitudinal section to the horizontal axial longitudinal section.
  • Such reflectors are used in headlights that work on the projector principle.
  • Such a headlight is described in DE-OS 24 46 521.
  • a reflector is used, the reflecting surface of which, in the vertical axial section, represents an ellipse section, the inner focal point of which is designated by F and the outer focal point of which is the diaphragm which is referred to as a screen.
  • the outer focal point of this ellipse section also forms the focal plane of the lens body arranged in front of the reflector.
  • the reflection surface has a different shape, which can also be elliptical, among other things. The description only says that this other shape or elliptical shape is designed so that the light reflected by the reflector is scattered more horizontally than vertically. It can be seen from FIG.
  • the light is strongly concentrated in the vertical direction and more scattered in the horizontal direction, but the scatter in the horizontal direction is uncontrolled and very strong, since the filament is arranged between the two focal points of the ellipse resulting in the horizontal axial section.
  • the object of the invention is to provide a headlight which, as in the aforementioned prior publication, bundles the light strongly in the vertical direction and scatters it in the horizontal direction, but also the light reflected from the lateral regions of the reflector is concentrated so that it is still is captured by a relatively small, spaced lens in front of the reflector.
  • This object is achieved according to the invention in that the focal points of the ellipse sections of all axial sections and their associated vertices of the ellipse sections are each congruent.
  • the outer edge runs in one plane. This means that the largest possible reflection surface is not used without an undercut being produced in the main light exit direction, which is also the demoulding direction of the reflector produced by injection or casting from the tool.
  • the reflector depth in the axial longitudinal sections of the reflector full length of the longer semiaxis of the respective ellipses.
  • the outer edge of the reflector according to the invention runs at different heights and is therefore no longer suitable as an attachment location for the fastening means of the reflector, it is further proposed to form a recessed edge on the outer edge which carries the fastening means. This gives the possibility that the fastening means, if necessary, lie in one plane. According to a further feature of the invention, these fastening means can be designed as a radially projecting fastening flange.
  • Figure 3 shows a horizontal axial longitudinal section through the headlight system, in which the vertical longitudinal section is drawn in dash-dotted lines.
  • the semi-ellipse 1 shows the curve of the reflector 3 in the horizontal central longitudinal section
  • the semi-ellipse 2 shows the curve of the reflector 3 in the vertical central longitudinal section. It becomes clear that both ellipses 1 and 2 have the same apex 4 and the same focal point 5 and differ only in the eccentricity e.
  • the eccentricity e is defined by the following formula:
  • a is the longer semiaxis and b is the shorter semiaxis of the respective ellipse.
  • Each axial longitudinal section through the reflector 3 results in a semi-ellipse for the reflection surface 6.
  • the eccentricity e of this semi-ellipses is increased from the vertical axial longitudinal section to the horizontal axial longitudinal section, in such a way that the reflector is viewed from the front, in turn, 'comprises an ellipse.
  • the depth of the reflector increases from the vertical axial longitudinal section to the horizontal axial longitudinal section.
  • the outer edge 7 of the reflector assumes such a curve shape that each axial longitudinal section has a semi-ellipse with the full semi-axes a and b.
  • This results in a reflector 3 which gives the greatest possible proportion of reflected light without the reflector 3 having an undercut when viewed in the main light exit direction.
  • the latter is important because such reflectors can only be economically produced in a mass production using the injection or die-casting process and the manufacturing tools for molds without undercuts are particularly favorable in their structure and stability.
  • the outer edge 7 of the reflector merges into a recessed outer edge 8, which has a radially outwardly projecting fastening edge 9.
  • This configuration has the advantage that the fastening means, as in this case the fastening flange, can also be flat in the case of the curved outer edge of the reflector without it having to be integrally formed on the outer wall of the reflector having the reflection surface 6. The latter would result in material accumulation and thus sink marks. These sink marks would adversely affect the quality of the reflective surface.
  • the operating diagram of the headlight is shown in FIG.
  • a diaphragm 11 is arranged, the essentially horizontal edge of which creates the light-dark boundary.
  • the flat surface of the lens 13 is arranged, which lies with its focal plane in the ellipse focal point 10.

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Abstract

Der Fahrzeugscheinwerfer nach dem Projektorprinzip weist einen Reflektor auf, dessen Reflexionsfläche in den axialen Längsschnitten elliptisch verläuft. Diese sich im Längsschnitt des Reflektors ergebenden Ellipsen weisen einen deckungsgleichen Scheitelpunkt und Brennpunkt auf. Die Exzentrizität nimmt von dem vertikalen axialen Längsschnitt zu dem horizontalen axialen Längsschnitt des Reflektors zu. Die Reflektortiefe entspricht in sämtlichen axialen Längsschnitten des Reflektors stets der vollen Länge der längeren Halbachse der jeweiligen Ellipse. Dadurch wird eine größtmögliche Reflexionsfläche erreicht, ohne daß diese in der Hauptlichtaustrittsrichtung eine Hinterschneidung aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem schalenförmigen Reflektor, dessen innenliegende Reflexionsfläche in den axialen Längsschnitten jeweils einen Ellipsenabschnitt bildet, deren Exzentrizität von dem vertikalen axialen Längsschnitt zu dem horizontalen axialen Längsschnitt zunimmt.
  • Derartige Reflektoren werden bei Scheinwerfern verwendet, die nach dem Projektorprinzip arbeiten. Ein solcher Scheinwerfer ist in der DE-OS 24 46 521 beschrieben.
  • Hierbei wird ein Reflektor verwendet, dessen Reflexionsfläche im vertikalen axialen Schnitt einen Ellipsenabschnitt darstellt, dessen innerer Brennpunkt mit F bezeichnet ist und in dessen äußeren Brennpunkt die als Schirm bezeichnete Blende angeordnet ist. Der äußere Brennpunkt dieses Ellipsenabschnitts bildet auch zugleich die Brennebene der vor dem Reflektor angeordneten Linsenkörper. Im horizontalen axialen Schnitt zeigt die Reflexionsfläche eine andere Form, die unter anderem auch elliptisch ausgebildet sein kann. In der Beschreibung ist hierüber nur gesagt, daß diese andere Form oder auch elliptische Form so gestaltet ist, daß das vom Reflektor reflektierte Licht in der Horizontalen stärker gestreut wird als in der Vertikalen. Aus der Figur 3 geht hervor, daß die sich im horizontalen Längsschnitt durch den Reflektor ergebende Ellipse so verläuft, daß ihre längere Achse a' senkrecht auf der Achse a im horizontalen axialen Schnitt durch den Reflektor steht. Dadurch ergibt sich für den horizontalen axialen Schnitt ein Ellipsenabschnitt mit zwei Brennpunkten, die auf der vorderen graden Begrenzungslinie dieses Ellipsenabschnitts liegen. Die Schnitte durch den Reflektor zwischen dem horizontalen axialen und vertikalen axialen Schnitt sollen so gestaltet sein, daß der Reflektor von vorn gesehen wieder eine Ellipse gibt gemäß Figur 2 und daß alle Schnitte, die parallel zu dem Schnitt, wie er aus Figur 2 hervorgeht, wiederum Ellipsen ergeben.
  • Bei einem solchen Scheinwerfer ist zwar das Licht in vertikaler Richtung stark gebündelt und in horizontaler Richtung stärker gestreut, jedoch ist die Streuung in horizontaler Richtung unkontrolliert und sehr stark, da die Glühwendel zwischen den beiden Brennpunkten der sich im horizontalen axialen Schnitt ergebenden Ellipse angeordnet ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Scheinwerfer zu schaffen, der wie in der vorstehend genannten Vorveröffentlichung das Licht in vertikaler Richtung stark bündelt und in horizontaler Richtung streut, wobei jedoch auch das aus den seitlichen Bereichen des Reflektors reflektierte Licht so konzentriert wird, daß es noch von einer relativ klein gehaltenen, im Abstand vor dem Reflektor angeordneten Sammellinse erfaßt wird. Dabei soll jedoch sichergestellt werden, daß nicht das gesamte vom Reflektor reflektierte Licht punktförmig auf die Sammellinse auftrifft. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Brennpunkte der Ellipsenabschnitte aller axialen Schnitte sowie deren dazugehörige Scheitelpunkte der Ellipsenabschnitte jeweils deckungsgleich sind. Dadurch wird erreicht, daß die Abbildung der oberen Blendschirmkante scharf ist, eine relativ große Breitenstreuung des Lichtes erzielt wird, eine in den Außenmaßen kleine Abbildungslinse verwendet werden kann und daß sich eine Brennlinie ergibt, die sich zwischen dem äußeren Brennpunkt des sich durch den vertikalen axialen Schnitt ergebenden Ellipsenabschnitts und dem äußeren Brennpunkt des sich durch den horizontalen axialen Schnitt ergebenden Ellipsenabschnitts auf der Mittelachse erstreckt. Letzteres sorgt dafür, daß die Sammellinse nicht übermäßig stark aufgeheizt wird.
  • Bei den bekannten Reflektoren dieser Art ist ferner von Nachteil, daß die äußere Kante in einer Ebene verläuft. Das bedeutet, daß nicht die größtmögliche Reflexionsfläche ausgenutzt wird, ohne daß in der Hauptlichtaustrittsrichtung, die auch gleichzeitig die Entformungsrichtung des im Spritz-oder Gießverfahren hergestellten Reflektors aus dem Werkzeug ist, sich eine Hinterschneidung ergibt. Um den Raumwinkel, in dem die Lichtquelle von dem Reflektor umschlossen ist, zu vergrößern und damit auch gleichzeitig den Anteil des aus der Lichtquelle austretenden und von dem Reflektor reflektierten Lichts zu vergrößern, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Reflektortiefe in den axialen Längsschnitten des Reflektors der vollen Länge der längeren Halbachse der jeweiligen Ellipsen entspricht.
  • Da die äußere Kante des erfindungsgemäßen Reflektors in der Höhe unterschiedlich verläuft und somit sich nicht mehr als Anbringungsort für die Befestigungsmittel des Reflektors eignet, wird weiterhin vorgeschlagen, an die Außenkante einen rückspringenden Rand anzuformen, der die Befestigungsmittel trägt. Damit ist die Möglichkeit gegeben, daß die Befestigungsmittel, falls erforderlich, in einer Ebene liegen. Diese Befestigungsmittel können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als radial abspringender Befestigungsflansch ausgeführt sein.
  • Die Zeichnung veranschaulicht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt
    • Figur 1 eine perspektivische Ansicht und
    • Figur 2 einen horizontalen axialen Längsschnitt durch den
    Reflektor, während
  • Figur 3 einen horizontalen axialen Längsschnitt durch das Scheinwerfersystem darstellt, in den strichpunktiert der vertikale Längsschnitt hineingezeichnet ist.
  • In Figur 3 stellt die Halbellipse 1 den Kurvenverlauf des Reflektors 3 im horizontalen mittleren Längsschnitt dar, während die Halbellipse 2 den Kurvenverlauf des Reflektors 3 im vertikalen mittleren Längsschnitt zeigt. Dabei wird deutlich, daß beide Ellipsen 1 und 2 denselben Scheitelpunkt 4 und denselben Brennpunkt 5 aufweisen und sich lediglich in der Exzentrizität e unterscheiden. Die Exzentrizität e ist durch folgende Formel definiert:
    Figure imgb0001
  • Dabei ist a die längere Halbachse und b die kürzere Halbachse der jeweiligen Ellipse.
  • Jeder axiale Längsschnitt durch den Reflektor 3 ergibt für die Reflexionsfläche 6 eine Halbellipse. Die Exzentrizität e dieser Halbellipsen wird von dem vertikalen axialen Längsschnitt zu dem horizontalen axialen Längsschnitt größer, derart, daß der Reflektor von vorn gesehen wiederum' eine Ellipse aufweist. Die Reflektortiefe wird von dem vertikalen axialen Längsschnitt zum horizontalen axialen Längsschnitt größer. Die äußere Kante 7 des Reflektors nimmt dabei eine solche Kurvenform ein, daß jeder axiale Längsschnitt eine Halbellipse mit den vollen Halbachsen a und b aufweist. Dadurch ergibt sich ein Reflektor 3, der einen größtmöglichen Anteil von reflektiertem Licht ergibt, ohne daß der Reflektor 3 in der Hauptlichtaustrittsrichtung gesehen eine Hinterschneidung aufweist. Letzteres ist wichtig, da sich derartige Reflektoren in einer Massenfertigung wirtschaftlich vertretbar nur im Spritz- oder Druckgießverfahren herstellen lassen und die Herstellwerkzeuge bei Formen ohne Hinterschneidungen besonders günstig in ihrem Aufbau und ihrer Standfestigkeit sind.
  • Die äußere Kante 7 des Reflektors geht in einen rückspringenden äußeren Rand 8 über, der einen radial nach außen vorspringenden Befestigungsrand 9 aufweist. Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil, daß die Befestigungsmittel, wie in diesem Fall der Befestigungsflansch, auch bei der kurvenförmig verlaufenden äußeren Kante des Reflektors eben ausgebildet sein kann, ohne daß er an die Außenwandung des die Reflexionsfläche 6 aufweisenden Reflektors angeformt sein muß. Letzteres würde Materialanhäufungen und somit Einfallstellen ergeben. Diese Einfallstellen würden sich nachteilig auf die Qualität der Reflexionsfläche auswirken.
  • In Figur 3 ist das Wirkschema des Scheinwerfers dargestellt. In dem äußeren Brennpunkt 10 der sich im vertikalen axialen Schnitt ergebenden Ellipse 2 ist eine Blende 11 angeordnet, deren im wesentlichen horizontal verlaufende Kante die Hell-Dunkel-Grenze erzeugt. In dem äußeren Brennpunkt 12 der sich im horizontalen axialen Schnitt ergebenden Ellipse 1 ist die Planfläche der Linse 13 angeordnet, die mit ihrer Brennebene in dem Ellipsenbrennpunkt 10 liegt. Dadurch werden die aus dem vertikalen Mittelschnitt des Reflektors 3 austretenden Strahlen 14 in etwa parallelverlaufend gebündelt, während die aus dem horizontalen axialen Schnitt des Reflektors 3 austretenden Strahlen 15 zwar gebündelt werden, jedoch trotzdem noch divergierend austreten. Dadurch ergibt sich ein flaches, jedoch breit gefächertes Lichtband des Scheinwerfers.

Claims (6)

1. Fahrzeugscheinwerfer mit einem schalenförmigen Reflektor, dessen innenliegende Reflexionsfläche in den axialen Längsschnitten jeweils einen Ellipsenabschnitt bildet, deren Exzentrizität von dem vertikalen axialen Längsschnitt zu dem horizontalen axialen Längsschnitt zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte (5) der Ellipsenabschnitte (1, 2) aller axialen Schnitte sowie deren dazugehörige Scheitelpunkte (4) der Ellipsenabschnitte (1, 2) deckungsgleich sind.
2. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektortiefe in den axialen Längsschnitten des Reflektors (3) der vollen Länge der längeren Halbachse (a) der jeweiligen Ellipse entspricht.
3. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor im Spritz- oder Preßverfahren hergestellt ist.
4. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (3) einen an der Außenkontur angeformten, sich radial nach außen erstreckenden Befestigungsflansch (9) aufweist.
5. Fahrzeugscheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der sich in der Höhe ändernden Außenkante (7) des Reflektors (3) ein rückspringender Rand (8) angeformt ist, der die Befestigungsmittel (9) trägt.
6. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (9) an den rückspringenden Rand (8) angeformt ist.
EP83103843A 1982-05-18 1983-04-20 Fahrzeugscheinwerfer Expired EP0094518B1 (de)

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