EP0317844A2 - Reflektoroptik zur Abbildung der Hell-Dunkelgrenze bei Scheinwerfern für Strassenfahrzeuge - Google Patents

Reflektoroptik zur Abbildung der Hell-Dunkelgrenze bei Scheinwerfern für Strassenfahrzeuge Download PDF

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EP0317844A2
EP0317844A2 EP19880118816 EP88118816A EP0317844A2 EP 0317844 A2 EP0317844 A2 EP 0317844A2 EP 19880118816 EP19880118816 EP 19880118816 EP 88118816 A EP88118816 A EP 88118816A EP 0317844 A2 EP0317844 A2 EP 0317844A2
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EP
European Patent Office
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reflector
diaphragm
edge
plane
light
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EP19880118816
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English (en)
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EP0317844A3 (de
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Friedrich Dr. Prinzenhausen
Gerd Dipl.-Math. Fürter
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0317844A3 publication Critical patent/EP0317844A3/de
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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
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light

Definitions

  • the invention is based on a reflector optics for imaging the light-dark boundary in headlights for road vehicles according to the preamble of claim 1.
  • DE-OS 33 17 149 low-beam headlights for road vehicles has become known, which has an elliptical primary reflector and a parabolically shaped secondary reflector , whose optical center is identical to the outer focus of the primary reflector.
  • a luminous element is arranged in the inner focal point of the primary reflector.
  • the headlight has a diaphragm which forms the low beam, which is arranged between the optical center and the apex of the secondary reflector and whose optically effective edge forms the light-dark boundary of the low beam.
  • the parabolic mirror used as a secondary reflector depicts its focal point cleanly towards infinity, whereas it does not exactly reproduce the aperture extended to the side either at infinity or at a predetermined, finite distance. A sharp image of the light-dark boundary can therefore not be achieved with this system.
  • the reflector optics according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it ensures a sharp image of the light-dark boundary regardless of the type and location of the filament and the type and location of the primary reflector.
  • the primary reflector can be used alone for a desired light distribution, whereby a simple ellipsoid is sufficient to produce a light distribution with illumination bent laterally downwards together with an incandescent lamp with a preferably transverse filament.
  • the light distribution can be corrected and optimized locally in a variety of ways by changing the shape of the reflector.
  • the optically effective edge of the diaphragm has at least two sections which are arranged inclined to one another in the plane of the diaphragm, and that each section is assigned a cylinder ellipse with an identical cross section and an inclination identical to the diaphragm edge, which is penetrate along a cutting plane into which the edge crease also falls.
  • This design enables the use of the reflector optics according to the invention also in low-beam headlamps.
  • FIG. 1 shows a vertical section through a first embodiment of the reflector optics in an unscaled
  • FIG. 2 shows parts of the reflector optics according to FIG. 1 in a perspective view
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the reflector optics that is particularly suitable for low-beam headlights of road vehicles, with the primary reflector being omitted.
  • the reflector optics has an ellipsoidal primary reflector 1, the optical axis 2 of which is arranged parallel to the longitudinal center plane of the vehicle, not shown.
  • a luminous element 3 In the inner focal point of the reflector 1 there is a luminous element 3 with a preferably transverse filament.
  • a secondary reflector 4 is formed as part of an ellipse cylinder which is open towards the primary reflector 1 and whose cross sections 6a, 6b, which run perpendicular to its longitudinal axis, all have the same curvature. For the sake of clarity, only two cross sections are shown.
  • an aperture 7 consisting of a flat part, the optically effective edge 8 of which forms the light-dark boundary 11 of the light beam projected onto a screen 10.
  • This screen is set up at a predetermined distance, for example at a distance of 25 m, from the secondary reflector 4. The latter ensures that the edge 8 of the screen 7 appears as a straight line 11 exactly on the plane of the screen 10.
  • the illuminated zone lying below the straight line 11 is designated by 12, the dark zone above the straight line by 13.
  • each cross section 6a, 6b of the secondary reflector 4 has its one focal point 14a or 14b in the optically effective one Edge 8 of the diaphragm 7 and its other focal point 15a or 15b in the horizontal straight line 11 of the screen 10.
  • the beam 16b being an incident beam "obliquely" .
  • Each ray that passes through 8 thus hits exactly the straight line 11 on the screen 10, ie 8 is mapped to 10 in FIG. 11.
  • all light rays that pass the diaphragm 7 hit the screen 10 on one and the same side of 11, in the exemplary embodiment below the straight line 11.
  • the large semiaxis of the ellipse of the secondary reflector 4 is inclined so that all light reflected by it at the primary reflector 1 passes by.
  • the system described above with a straight diaphragm edge 8 is particularly suitable for fog lights.
  • the sections 19a, 19b are each made visible by an ellipse cylinder 20a or 20b by casting shadows on a screen 21 arranged at a predetermined distance from the cylinders.
  • the parts 20a and 20b have an identical cross-section and are likewise arranged inclined at 15 ° to one another. They penetrate each other along a flat cut. The cutting plane also passes through the kink of the edge sections 19a and 19b.
  • the edge section 19a of the diaphragm 18 is sharply imaged by the ellipse cylinder 20a as a straight line 22 on the screen 21, while the edge 19b on the screen 21 is shown as a straight line 23.
  • the light zone at the bottom is designated by 24, the dark zone at the top by 25.
  • the light distribution can be shaped accordingly by the shape of FIG. 3 primary reflector, not shown, can be varied as desired, the image of the filament of the filament also being in the above-mentioned sectional plane.
  • the outlet opening of the headlight can be covered by a not shown, optically ineffective, only transparent pane. This is arranged at a predetermined distance, for example at a distance of 10 cm, from the inner focal point of the secondary reflector. Due to the shape of the secondary reflector, the light emerges in a flat, wide band. The height and width of the pane limit the extent of the illuminated area on the test field defined by the screen 10 or 21.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Das Reflektorsystem hat einen Primärreflektor (1), welcher das Licht eines Leuchtkörpers (3) auf eine Blende (7 bzw. 18) mit optisch wirksamer Kante (8 bzw. 19a, 19b) wirft sowie einen Sekundärreflektor (4 bzw. 20a, 20b) der die optisch wirksame Kante (8 bzw. 19a, 19b) durch Schattenwurf als Gerade (11 bzw. 22, 23) auf einer in einem vorgegebenen Abstand vom Sekundärreflektor (4 bzw. 20a, 20b) senkrecht zur Fahrbahnebene angeordneten Ebene (10 bzw. 21) sichtbar macht. Der Sekundärreflektor (4 bzw. 20a, 20b) ist als Teil mindestens eines zum Primärreflektor (1) hin offenen Ellipsenzylinders ausgebildet, dessen senkrecht zur Längsachse des Zylinders verlaufenden Querschnitte (6a, 6b) gleiche Krümmung aufweisen. Die Ellipse eines jeden Querschnitts (6a, 6b) hat ihren einen Brennpunkt (14a bzw. 14b) in der optisch wirksamen Kante (8 bzw. 19a, 19b) der Blende (7 bzw. 18) und ihren anderen Brennpunkt (15a bzw. 15b) in der Geraden (11 bzw. 22, 23) der Abbildungsebene (10 bzw. 21).

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Reflektoroptik zur Abbildung der Hell-Dunkelgrenze bei Scheinwerfern für Straßenfahrzeuge nach der Gattung des Anspruchs 1. Durch die DE-OS 33 17 149 ist Abblendlicht­Scheinwerfer für Straßenfahrzeuge bekannt geworden, der einen ellip­tisch ausgebildeten Primärreflektor sowie einen parabolisch geform­ten Sekundärreflektor hat, dessen optischer Mittelpunkt identisch ist mit dem äußeren Brennpunkt des primärreflektors. Im inneren Brennpunkt des Primärreflektors ist ein Leuchtkörper angeordnet. Außerdem hat der Scheinwerfer eine das Abblendlichtbündel bilden­de Blende, die zwischen dem optischen Mittelpunkt und dem Scheitel des Sekundärreflektors angeordnet ist und deren optisch wirksame Kante die Hell-Dunkelgrenze des Abblendlichtbündels formt. Der als Sekundärreflektor verwendete Parabolspiegel bildet zwar seinen Brennpunkt sauber nach Unendlich ab, wogegen er die zur Seite hin ausgedehnte Blende weder nach Unendlich noch in einer vorgegebenen, endlichen Entfernung exakt abbildet. Eine scharfe Abbildung der Hell-Dunkelgrenze ist daher mit diesem System nicht zu erreichen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Reflektoroptik mit den kennzeichnenden Merkma­len des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie eine scharfe Abbildung der Hell-Dunkelgrenze unabhängig von Art und Ort des Leuchtkörpers sowie von Art und Ort des primärreflektors gewähr­leistet. Der Primärreflektor kann allein für eine gewünschte Licht­verteilung eingesetzt werden, wobei bereits ein einfaches Ellipsoid genügt, um zusammen mit einer Glühlampe mit vorzugsweise quer lie­gender Wendel eine Lichtverteilung mit seitlich nach unten gebogener Ausleuchtung zu erzeugen. Die Lichtverteilung läßt sich durch Abän­derungen der Reflektorform in vielfältiger Weise korrigieren und lokal optimieren.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 an­gegebenen Reflektoroptik möglich. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf das Anwendungsspektrum ist es, daß die optisch wirksame Kante der Blende mindestens zwei in der Blendenebene zueinander geneigt angeordnete Abschnitte hat, und daß jedem Abschnitt eine Zylinder-­Ellipse mit identischem Querschnitt und zu der Blendenkante iden­tischer Neigung zugeordnet ist, welche sich längs einer Schnitt­ebene durchdringen, in die auch der Kantenknick fällt. Diese Bauart ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Reflektoroptik auch in Abblendscheinwerfern.
    • Zeichnung
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungs­form der Reflektoroptik in unmaßstäblicher, schematischer Darstel­ lung, Figur 2 Teile der Reflektoroptik nach Figur 1 in einer per­spektivischen Ansicht, Figur 3 eine speziell für Abblendscheinwerfer von Straßenfahrzeugen geeignete weitere Ausführungsform der Reflek­toroptik in perspektivischer Darstellung, wobei der Primärreflektor weggelassen ist.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die Reflektoroptik hat einen ellipsoiden Primärreflektor 1, dessen optische Achse 2 parallel zur nicht dargestellten Längsmittelebene des Fahrzeugs angeordnet ist. Im inneren Brennpunkt des Reflektors 1 sitzt ein Leuchtkörper 3 mit vorzugsweise querliegender Wendel.
  • Ein Sekundärreflektor 4 ist als Teil eines zum Primärreflektor 1 hin offenen Ellipsen-Zylinders ausgebildet, dessen senkrecht zu seiner Längsachse verlaufende Querschnitte 6a, 6b alle die gleiche Krümmung aufweisen. Der Ubersichtlichkeit wegen sind nur zwei Querschnitte dargestellt.
  • Zwischen den beiden Reflektoren 1 und 4 ist eine aus einem planen Teil bestehende Blende 7 angeordnet, deren optisch wirksame Kante 8 die Hell-Dunkelgrenze 11 des auf einen Schirm 10 projizierten Licht­bündels formt. Dieser Schirm ist in einer vorgegebenen Entfernung, beispielsweise in einem Abstand von 25 m, vom Sekundärreflektor 4 aufgestellt. Letzterer sorgt dafür, daß die Kante 8 der Blende 7 als Gerade 11 exakt auf der Ebene des Schirms 10 erscheint. Die unter­halb der Geraden 11 liegende, ausgeleuchtete Zone ist mit 12, die Dunkelzone oberhalb der Geraden mit 13 bezeichnet.
  • Die Ellipse eines jeden Querschnitts 6a, 6b des Sekundärreflektors 4 hat ihren einen Brennpunkt 14a bzw. 14b in der optisch wirksamen Kante 8 der Blende 7 und ihren anderen Brennpunkt 15a bzw. 15b in der horizontalen Geraden 11 des Schirms 10. Der Übersichtlichkeit wegen sind in Figur 2 nur zwei reflektierte Strahlen 16a und 16b dargestellt, wobei der Strahl 16b ein beliebig "schief" einfallender Strahl ist. Damit trifft jeder Strahl, der durch 8 geht, genau die Gerade 11 auf dem Schirm 10, d.h. 8 wird auf 10 in 11 abgebildet. Außerdem treffen alle Lichtstrahlen, welche die Blende 7 passieren den Schirm 10 auf ein und derselben Seite von 11, im Ausführungsbei­spiel unterhalb der Geraden 11. Die große Halbachse der Ellipse des Sekundärreflektors 4 ist dabei so geneigt, daß alles von ihm reflek­tierte Licht am Primärreflektor 1 vorbeigeht.
  • Das vorstehend beschriebene System mit einer geradlinigen Blenden­kante 8 ist speziell für Nebelscheinwerfer geeignet. Eine Modifika­tion mit einer aus einer Planfläche bestehenden Blende 18, deren optisch wirksame Kante zwei beispielsweise um 15° zueinander ge­neigte Abschnitte 19a und 19b hat, ist in Figur 3 gezeigt und ins­besondere für Abblendscheinwerfer gedacht. Die Abschnitte 19a, 19b werden von je einem Ellipsenzylinder 20a bzw. 20b durch Schattenwurf auf einem in einem vorgegebenen Abstand von den Zylindern angeordne­ten Schirm 21 sichtbar gemacht. Die Teile 20a und 20b haben iden­tischen Querschnitt und sind gleichfalls um 15° zueinander geneigt angeordnet. Sie durchdringen sich längs eines ebenen Schnittes. Die Schnittebene geht dabei auch durch die Knickstelle der Kantenab­schnitte 19a und 19b. Der Kantenabschnitt 19a der Blende 18 wird durch den Ellipsenzylinder 20a als Gerade 22 auf dem Schirm 21 scharf abgebildet, während die Kante 19b auf dem Schirm 21 als Gerade 23 dargestellt wird. Die unten liegende Hellzone ist mit 24, die oben liegende Dunkelzone mit 25 bezeichnet.
  • Die Lichtverteilung kann ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 durch entsprechende Formgebung des in Figur 3 nicht dargestellten Primärreflektors in gewünschter Weise variiert werden, wobei die Abbildung der Wendel des Leuchtkörpers ebenfalls in der vorerwähnten Schnittebene liegt.
  • Das vorstehend beschriebene Prinzip kann auf Abblendscheinwerfer mit zwei Knickstellen der Hell-Dunkelgrenze ausgedehnt werden. Dabei sind jedoch Überlagerungen der Abbildungen der optisch wirksamen Kantenabschnitte der Blende zu erwarten. Diese Überlagerungen können dadurch vermieden werden, daß ein dunkler Schirm eingefügt wird, der die Durchdringungskurve des zweiten und dritten zusätzlichen Ellip­senzylinders enthält und dessen Oberkante durch die zusätzliche, zweite Kanten-Knickstelle geht.
  • Die Austrittsöffnung des Scheinwerfers kann durch eine nicht darge­stellte, optisch unwirksame, nur transparente Scheibe abgedeckt sein. Diese ist in einer vorgegebenen Entfernung, beispielsweise in einem Abstand von 10 cm, vom inneren Brennpunkt des Sekundärreflek­tors angeordnet. Bedingt durch die Formgebung des Sekundärreflektors tritt das Licht in einem flachen, breiten Band aus. Höhe und Breite der Scheibe limitieren die Ausdehnung der ausgeleuchteten Fläche auf dem durch den Schirm 10 bzw. 21 definierten Testfeld.

Claims (3)

1. Reflektoroptik zur Abbildung der Hell-Dunkelgrenze bei Scheinwer­fern für Straßenfahrzeuge mit einem Primärreflektor (1), welcher das Licht eines Leuchtkörpers (3) auf eine Blende (7 bzw. 18) mit op­tisch wirksamer Kante (8 bzw. 19a, 19b) wirft sowie mit einem Sekun­därreflektor (4 bzw. 20a, 20b), der die optisch wirksame Kante durch Schattenwurf als Gerade auf einer in einem vorgegebenen Abstand von der Reflektoroptik senkrecht zur Fahrbahnebene angeordneten Ebene (10 bzw. 21) sichtbar macht, dadurch gekennzeichnet, daß der Se­kundärreflektor (4 bzw. 20a, 20b) als Teil mindestens eines zum Primärreflektor (1) hin offenen Ellipsenzylinders ausgebildet ist, dessen senkrecht zu seiner Längsachse verlaufenden Querschnitte (6a, 6b) gleiche Krümmung aufweisen, und daß die Ellipse eines jeden Querschnitts ihren einen Brennpunkt (14a bzw. 14b) in der optisch wirksamen Kante der Blende und ihren anderen Brennpunkt (15a bzw. 15b) in der Geraden der Abbildungsebene (10) hat.
2. Reflektoroptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärreflektor (4 bzw. 20a, 20b) unterhalb des Primärreflektors (1) angeordnet ist, und daß die Querachse des Sekundärreflektors (4) eine das reflektierte Licht am Primärreflektor (1) vorbeilenkende Neigung hat.
3. Reflektoroptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Kante der Blende (18) mindestens zwei in der Blendenebene zueinander geneigt angeordnete Abschnitte (19a, 19b) hat, und daß jedem Abschnitt eine Zylinderellipse (20a bzw. 21a) mit identischem Querschnitt und zu der Blendenkante identischer Neigung zugeordnet ist, welche sich längs einer Schnittebene durch­dringen, in die auch der Kantenknick fällt.
EP88118816A 1987-11-26 1988-11-11 Reflektoroptik zur Abbildung der Hell-Dunkelgrenze bei Scheinwerfern für Strassenfahrzeuge Withdrawn EP0317844A3 (de)

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DE3740104A DE3740104C1 (de) 1987-11-26 1987-11-26 Reflektoroptik zur Abbildung der Hell-Dunkelgrenze bei Scheinwerfern fuer Strassenfahrzeuge

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EP0317844A2 true EP0317844A2 (de) 1989-05-31
EP0317844A3 EP0317844A3 (de) 1990-04-04

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EP0317844A3 (de) 1990-04-04
DE3740104C1 (de) 1989-05-18

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