EP1008800A2 - Scheinwerfer - Google Patents

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EP1008800A2
EP1008800A2 EP99123874A EP99123874A EP1008800A2 EP 1008800 A2 EP1008800 A2 EP 1008800A2 EP 99123874 A EP99123874 A EP 99123874A EP 99123874 A EP99123874 A EP 99123874A EP 1008800 A2 EP1008800 A2 EP 1008800A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
reflector
headlight according
guide element
entry surface
Prior art date
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Granted
Application number
EP99123874A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1008800A3 (de
EP1008800B1 (de
Inventor
Karsten Dr. Eichhorn
Susanne Hagedorn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella KGaA Huek and Co
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Publication date
Application filed by Hella KGaA Huek and Co filed Critical Hella KGaA Huek and Co
Publication of EP1008800A2 publication Critical patent/EP1008800A2/de
Publication of EP1008800A3 publication Critical patent/EP1008800A3/de
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Publication of EP1008800B1 publication Critical patent/EP1008800B1/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
    • F21S41/33—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
    • 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
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24—Light guides
    • 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
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/28—Cover glass

Definitions

  • the invention relates to a headlight based on the projection principle from a reflector and a light source enclosed by the reflector for Formation of a converging light beam and an in Direction of light propagation downstream means for shading a part of the Light beam and a light body to generate a predetermined Light distribution.
  • a headlight for vehicles is known that one Reflector with an optical axis extending in the horizontal direction, a first focus and a second focus further from the reflector than the first focal point is remote.
  • a light source is arranged in the reflector, the reflector being designed that it reflects light rays emitted by the light source so that these at converge at its second focus.
  • the second focal point of the reflector a cover screen is arranged adjacent.
  • a focussing light body is arranged downstream of this diaphragm has a focus near the second focus of the reflector and the shaded by the course of the aperture in the focal plane
  • Light distribution depicts focal plane in infinity.
  • Disadvantage of that known headlights is that it requires a relatively complex structure, in particular due to the presence of a plurality of components. Further it has a relatively large construction volume, with the light only in width can be spread to a limited extent.
  • EP 0 678 699 A1 describes a vehicle headlight with a light body which has a light exit surface with a convex shape. This enables that of a light entry surface of the light body directly from a subsequent light guide transferred light rays to form a predetermined light distribution can be deflected. Between the light guide and the A light entry surface of the light body is arranged to form an aperture Light / dark border.
  • a disadvantage of the known headlights is that the Light losses are relatively high; on the one hand by the length and shape of the light guide and on the other hand by shadowing part of the light guide transmitting light beam.
  • the object of the present invention is to provide a headlight of this type to further develop that the luminous efficiency is improved and the structure is simplified can be.
  • the object is achieved in that the light body in Direction of light propagation is elongated to form a Light guiding element and one downstream in the direction of light propagation Lens element, wherein a light exit surface of the lens element is arcuate is formed and wherein a light entry surface of the light guide element in one to the focal point of the lens element and to the focal plane of the reflector near area is arranged.
  • the advantage of the invention is in particular that the training of Light body, a compact structure of the headlamp can be realized.
  • the Light body forms the light rays entering the light entry surface after a predetermined light distribution.
  • a subordinate to the light body Diffuser can be omitted. It can be a relatively small volume of the Achieve headlights, the luminous flux can be increased because that Beams of light emitted by the reflector on the arrangement of the light entry surface the light body is adapted.
  • the basic idea of the invention is to make the light body elongate, so that he is with his light entry surface from the outside of the reflector arranged focal plane of the same up to one in the direction of light propagation downstream arched light exit surface extends. It can be advantageous Light body by a arranged on the side facing the reflector Light guiding element and by one on the side facing away from the reflector arranged lens element can be formed.
  • the light guide element is used for one to the incoming light beam in a predetermined manner Guide lens element, and on the other hand, the means of shadowing record or train. Due to the shape of the lens element Light distribution affected. Accordingly, the light body as a whole is suitable for Shape and dimensioning of its components, namely the Light guiding element and the lens element, in cooperation with the Reflector an improved light distribution of different light functions enable.
  • this Light guiding element two opposite, running in the vertical direction flat side surfaces on which the rays entering through the light entry surface horizontally through total reflection in the direction of the light exit surface. There they emerge from the light body at approximately the same angle as they do in these have occurred.
  • the light exit surface is of the lens element in the form of an arc in vertical clearing. This leaves in the vertical direction, the one generated by the reflector in the focal plane Show light distribution.
  • the reflector is as Open space reflector formed of a plurality of reflector segments having. These reflector segments are aligned in such a way that those of them reflected light rays on the light entry surface, which is adjacent to the means for Shade is arranged to hit. Through this targeted steering of Light rays on the light entry surface can have a higher luminous flux yield achieve.
  • the reflector is identical by two trained reflector halves formed, the reflector halves by a vertical longitudinal center plane of the reflector are separated.
  • the reflector segments of the respective reflector halves are aligned so that a Luminosity maximum on a half assigned to the respective reflector half the light entry surface is generated.
  • the reflector half preferably produces this Maximum on such a half of the light entry surface that is on the same Side extends the vertical longitudinal median plane.
  • the maximum is preferably as Focal spot or focal zone flat.
  • the two regarding the Light distributions arranged symmetrically in the longitudinal center plane Light entry area are influenced by the light body in such a way that from the Beams of light emerging a light distribution with a single central maximum area generated for a fog light function.
  • the reflector segments can produce a different symmetrical light distribution or the size of the central maximum area can be varied.
  • the means for shadowing is as evaporated opaque coating on a portion of the Surface of the light guide element facing the reflector is formed.
  • the means for shadowing is as evaporated opaque coating on a portion of the Surface of the light guide element facing the reflector is formed.
  • the shading is essentially by a Bevel created. Additional means for shadowing can therefore be dispensed with become.
  • the weight of the light-guiding element or the Light body can be reduced.
  • a working on the projection principle headlight (1) consists in essentially of a reflector (2), a light source (3) and a light body (4).
  • the light source (3) is in the vicinity of the first focal point (1) of the reflector (2) arranged.
  • the reflector (2) is bowl-shaped and has one central opening (5), which serves as a lamp holder hole for the light source (3).
  • the light source (3) can be designed, for example, as an H7 or H3 incandescent lamp his.
  • the reflector (2) is an open-space reflector formed and has a plurality of reflector segments (6) with different imaging surfaces on the reflector (2) has an ellipsoidal shape and generates a light beam converging in a focal plane (7).
  • the Focal plane (7) is the second focal point (f2) of the reflector (2).
  • the light body (4) has a reflector (2) facing Side a light guide element (10) and on a the reflector (2) facing away Side a lens element (11).
  • the light body (4) is in one piece and elongated along an optical axis (12).
  • the light guide element (10) is formed from the flat light entry surface (8), which is preferably rectangular. To the light entry surface (8) close two opposite, extending in the vertical direction parallel side surfaces (13). The light entry surface (8) also adjoins each have a bevelled top (14) and a bottom (15). This cause the cross section of the Light guiding element (10) in the direction of the light propagation direction according to the arrow (16). At one end of the light guide element facing away from the reflector (2) (10) this merges into the lens element (11), forming an edge (17).
  • the lens element (11) has two opposing, immediately adjacent to the Side surfaces (13) of the light guide element (10) in a common plane adjoining side surfaces. Extends from the upper edge (17) the opposite lower edge (17) is a circular arc Light exit surface (19).
  • the shape of the light exit surface (19) extends in a vertical plane - the effect Light body (4) only as a lens in the vertical direction. in a horizontal direction there is a freely distributed emission of light, the light being broad is reflected.
  • the reflector (2) is symmetrical with respect to a vertical longitudinal center plane (V) formed and has a left reflector half (21) and a right reflector half (22).
  • V vertical longitudinal center plane
  • the right reflector half (22) causes a corresponding reflection of the Light rays on the right side (24) of the light entry surface (8).
  • the respective reflector segments (6) aligned such that on the respective sides (23, 24) of the light entry surface (8) above a horizontal (H) club-shaped focal spot (25) arises.
  • This focal spot (25) forms a flat one Maximum of light intensity.
  • the Coating (26) serves as a means of shading, so that by the subordinate light bodies (4) only those above the horizontal (H) incident light rays can be forwarded.
  • the along the The horizontal (H) edge of the coating (26) forms the Light / dark limit of the light distribution generated by the light body (4).
  • this light distribution can also be carried out by a light body (31) according to FIG 5 are generated which, in contrast to the previous light body (4) top (33) and a bottom (34) running parallel to the horizontal (H) having.
  • the top (33) and bottom (34) are parallel and perpendicular to the side surfaces (35), which also run parallel Light guiding element (32).
  • Figure 7 shows a further alternative embodiment of a light body (37) one below the horizontal (H) in which the optical axis (12) runs has a chamfered scraping surface (38).
  • This shading surface (38) extends itself at an angle of 45 degrees to the horizontal (H). It is translucent trained and enables due to the discontinuous transition along a Edge (39) to a light entry surface (40) has a sharp light / dark boundary. However, this is to the light / dark limit of the previous one Embodiments extended comparatively, so that a reduction in disturbing color fringing occurs in the light distribution.
  • the light body (37) due to its beveled shape, it is lighter in weight.
  • the Light entry surface (40) is compared to the previous exemplary embodiments somewhat smaller. Between the upper edge of the light entry surface (40) and an inclined surface (42) is formed on a horizontally running upper side (41), which serves to minimize the vertical expansion of the light distribution.
  • the light bodies described above are preferably made of glass and preferably have a length of 50 mm and a width of 20 mm Light body is at a distance of 10 mm from the light entry surface formed by the plane formed by the reflector edge.
  • other light functions for example, generate basic or cornering light.
  • the light body (31) according to FIG. 5 has significant advantages over the light body (4) according to FIGS. 1 and 2.
  • the course of the same limit light beam (43) is shown, which is under one same entry angle into the light body (4) or (31).
  • the light beam (43) is applied to the inclined underside (15) of the light body (4) the same and then totally reflected on the other surfaces (19, 14), so that it is in aiming around the light body (4) aimlessly until it hits the light entry surface (8) exit.
  • the boundary light beam (43) can therefore not be used for imaging.
  • the comparatively large-volume light body (31) enables the Boundary light beam (43) in the area of the curved light exit surface on the underside (34), where it is partly broken and in the direction of light propagation (16) can be used and on the other hand partly totally reflected and upwards is distracted.
  • the luminous efficacy can thereby be increased considerably.
  • FIG. 9 when the light body (37) is formed, Figure 7 with the slope (38) of the boundary beam (43) is not affected, so that this a reduction in weight and less installation space with the same light output is created.
  • the light / dark boundary (28) is formed by the slope (38), wherein the slope (38) preferably has a shading coating for Avoid unwanted glare.

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer (1) nach dem Projektionsprinzip bestehend aus einem Reflektor (2) und einer von dem Reflektor (2) eingefaßten Lichtquelle (3) zur Bildung eines in einer Brennebene (7) des Reflektors (2) konvergierenden Lichtbündels und aus einem in Lichtausbreitungsrichtung (16) nachgeordneten Mittel zum Abschatten eines Teils des Lichtbündels sowie einem Lichtkörper (4) zur Erzeugung einer fortgehenden Lichtverteilung, wobei der Lichtkörper (4) in Lichtausbreitungsrichtung (16) langgestreckt ausgebildet ist unter Bildung eines Lichtführungselementes (10) und eines in Lichtausbreitungsrichtung (16) nachgeordneten Linsenelementes (11), wobei eine Lichtaustrittsfläche (19) des Linsenelementes (11) bogenförmig ausgebildet ist und wobei eine Lichteintrittsfläche (8) des Lichtführungselementes (10) in einem zum Brennpunkt (f2) des Linsenelementes (11) und zu der Brennebene (7) des Reflektors (2) nahen Bereich angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer nach dem Projektionsprinzip bestehend aus einem Reflektor und einer von dem Refllektor eingefaßten Lichtquelle zur Bildung eines konvergierenden Lichtbündels und aus einem in Lichtausbreitungsrichtung nachgeordnetem Mittel zum Abschatten eines Teils des Lichtbündels sowie einem Lichtkörper zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Aus der DE 35 16 813 C2 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der einem Reflektor mit einer sich in horizontaler Richtung erstreckenden optischen Achse, einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt, der vom Reflektor weiter als der erste Brennpunkt entfernt angeordnet ist, aufweist. Im Brennpunkt des Reflektors ist eine Lichtquelle angeordnet, wobei der Reflektor so ausgebildet ist, daß er von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahlen so reflektiert, daß diese bei seinem zweiten Brennpunkt konvergieren. Dem zweiten Brennpunkt des Reflektors benachbart ist ein Abdeckschirm angeordnet. In Lichtausbreitungsrichtung nachgeordnet zu dieser Blende ist ein fokussierender Lichtkörper angeordnet, der einen Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunktes des Reflektors aufweist und die durch den Verlauf der Blende in der Brennebene der abgeschattete Lichtverteilung Brennebene in das Unendliche abbildet. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist, daß er einen relativ aufwendigen Aufbau erfordert, insbesondere durch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Komponenten. Ferner weist er ein relativ großes Bauvolumen auf, wobei das Licht in der Breite nur begrenzt gestreut werden kann.
Aus der EP 0 678 699 A1 ist ein Fahrzeugscheinwerfer mit einem Lichtkörper bekannt, der eine Lichtaustrittsfläche mit einer konvexen Form aufweist. Diese ermöglicht, daß die an einer Lichteintrittsfläche des Lichtkörpers unmittelbar von einem sich anschließenden Lichtleiter übergebenen Lichtstrahlen zur Bildung einer vorgegebenen Lichtverteilung abgelenkt werden. Zwischen dem Lichtleiter und der Lichteintrittsfläche des Lichtkörpers ist eine Blende angeordnet zur Bildung einer Hell/Dunkel-Grenze. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist, daß die Lichtverluste relativ hoch sind; zum einen durch die Länge und Form des Lichtleiters und zum anderen durch die Abschattung eines Teils des durch den Lichtleiter übertragenden Lichtbündels.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer derart weiterzubilden, daß die Lichtausbeute verbessert und der Aufbau vereinfacht werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß daß der Lichtkörper in Lichtausbreitungsrichtung langgestreckt ausgebildet ist unter Bildung eines Lichtführungselementes und eines in Lichtausbreitungsrichtung nachgeordneten Linsenelementes, wobei eine Lichtaustrittsfläche des Linsenelementes bogenförmig ausgebildet ist und wobei eine Lichteintrittsfläche des Lichtführungselementes in einem zum Brennpunkt des Linsenelementes und zu der Brennebene des Reflektors nahen Bereich angeordnet ist.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß durch die Ausbildung des Lichtkörpers ein kompakter Aufbau des Scheinwerfers verwirklicht werden kann. Der Lichtkörper bildet die in die Lichteintrittsfläche eintretenden Lichtstrahlen nach einer vorgegebenen Lichtverteilung ab. Eine dem Lichtkörper nachgeordnete Streuscheibe kann entfallen. Es läßt sich ein relativ geringes Bauvolumen des Scheinwerfers erzielen, wobei sich die Lichtstromausbeute erhöhen läßt, da das vom Reflektor ausgesandte Lichtbündel auf die Anordnung der Lichteintrittsfläche des Lichtkörpers angepaßt ist.
Grundgedanke der Erfindung ist es, den Lichtkörper langgestreckt auszubilden, so daß er sich mit seiner Lichteintrittsfläche von der außerhalb des Reflektors angeordneten Brennebene desselben bis zu einer in Lichtausbreitungsrichtung nachgeordneten gewölbten Lichtaustrittsfläche erstreckt. Vorteilhaft kann der Lichtkörper durch ein auf der dem Reflektor zugewandten Seite angeordnetes Lichtführungselement und durch ein auf der von dem Reflektor abgewandten Seite angeordnetes Linsenelement gebildet sein. Das Lichtführungselement dient zum einen dazu, das eintretende Lichtbündel in einer vorgegebenen Weise zum Linsenelement zu führen, und zum anderen dazu, das Mittel zum Abschatten aufzunehmen bzw. auszubilden. Durch die Form des Linsenelementes wird die Lichtverteilung beeinflußt. Demnach ist der Lichtkörper insgesamt geeignet, durch Formgebung und Dimensionierung seiner Komponenten, nämlich des Lichtführungselements und des Linsenelements, im Zusammenwirken mit dem Reflektor eine verbesserte Lichtverteilung unterschiedlicher Lichtfunktionen zu ermöglichen.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das Lichtführungselement zwei gegenüberliegende, in vertikaler Richtung verlaufende ebene Seitenflächen auf, die die durch die Lichteintrittsfläche eintretenden Strahlen in der Horizontalen durch Totalreflexion in Richtung der Lichtaustrittsfläche führen. Dort treten sie etwa unter dem gleichen Winkel aus dem Lichtkörper aus wie sie in diesen eingetreten sind. Durch Ausrichtung von Reflektorsegmenten des Reflektors zu dem Lichtkörper ist eine Lichtverteilung großer Streubreite erzielbar.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtaustrittsfläche des Linsenelements in vertikaler Lichtung bogenförmig ausgebildet. Hierdurch läßt sich in vertikaler Richtung die durch den Reflektor in der Brennebene erzeugte Lichtverteilung abbilden.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Reflektor als Freiflächenreflektor ausgebildet, der eine Mehrzahl von Reflektorsegmenten aufweist. Diese Reflektorsegmente sind derart ausgerichtet, daß die von diesen reflektierten Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsfläche, die benachbart zum Mittel zum Abschatten angeordnet ist, auftreffen. Durch diese zielgerichtete Lenkung der Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsfläche läßt sich eine höhere Lichtstromausbeute erzielen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Reflektor durch zwei gleichartig ausgebildete Reflektorhälften gebildet, wobei die Reflektorhälften durch eine vertikale Längsmittelebene des Reflektors getrennt sind. Die Reflektorsegmente der jeweiligen Reflektorhälften sind so ausgerichtet, daß jeweils ein Leuchtstärkemaximum auf einer der jeweiligen Reflektorhälfte zugeordneten Hälfte der Lichteintrittsfläche erzeugt wird. Vorzugsweise erzeugt die Reflektorhälfte das Maximum auf einer solchen Hälfte der Lichteintrittsfläche, die sich auf der gleichen Seite der vertikalen Längsmittelebene erstreckt. Das Maximum ist vorzugsweise als Brennfleck oder Brennzone flächig ausgebildet. Die beiden bezüglich der Längsmittelebene symmetrisch angeordneten Lichtverteilungen in der Lichteintrittsfläche werden durch den Lichtkörper derart beeinflußt, daß das aus dem Lichtkörper austretende Lichtbündel eine Lichtverteilung mit einem einzigen zentralen Maximumbereich für eine Nebellichtfunktion erzeugt. Durch Modifikation der Reflektorsegmente kann eine andere symmetrische Lichtverteilung erzeugt oder die Größe des zentralen Maximumbereichs variiert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Mittel zum Abschatten als aufgedampfte lichtundurchlässige Beschichtung auf einem Teilbereich der dem Reflektor zugewandten Fläche des Lichführungselementes ausgebildet. Hierdurch kann auf einfache Weise das Lichtführungselement zur Aufnahme des Mittels zum Abschatten dienen.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann eine dem Reflektor zugewandte Fläche des Lichtführungselementes als abgeschrägte Abschatterfläche ausgebildete sein. Die Abschattung wird hierbei im wesentlichen durch eine Schrägfläche erzeugt. Auf zusätzliche Mittel zum Abschatten kann daher verzichtet werden. Vorteilhaft kann überdies das Gewicht des Lichtführungselements bzw. des Lichtkörpers verringert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beschreibung näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
Figur 2
eine schematische Draufsicht des erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
Figur 3
eine schematische Darstellung der Lichtverteilung auf einer Lichteintrittsfläche eines Lichtkörpers
Figur 4
eine perspektivische Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Scheinwerfer mit einem exemplarischen Verlauf von an bestimmten Reflektorsegmenten des Reflektors reflektierten Lichtstrahlen,
Figur 5
eine schematische Seitenansicht eines Lichtkörpers nach einer alternativen Ausführungsform,
Figur 6
eine Lichtverteilung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
Figur 7
eine schematische Seitenansicht eines Lichtkörpers nach einer weiteren alternativen Ausführungsform,
Figur 8
eine perspektivische Seitenansicht des Scheinwerfers nach Figur 1 mit einem exemplarischen Verlauf von einem an einem bestimmten Reflektorsegment des Reflektors reflektierten Grenzlichtstrahls und
Figur 9
eine perspektivische Seitenansicht des Scheinwerfers nach Figur 5 mit einem exemplarischen Verlauf von dem an dem Reflektorsegment des Reflektors nach Figur 8 reflektierten Grenzlichtstrahls.
Ein nach dem Projektionsprinzip arbeitender Scheinwerfer (1) besteht im wesentlichen aus einem Reflektor (2), einer Lichtquelle (3) und einem Lichtkörper (4). Die Lichtquelle (3) ist in der Nähe des ersten Brennpunktes (1) des Reflektors (2) angeordnet. Der Reflektor (2) ist schalenförmig ausgebildet und weist eine zentrale Öffnung (5) auf, die als Lampenfassungsloch für die Lichtquelle (3) dient. Die Lichtquelle (3) kann beispielsweise als H7- oder H3- Glühlampe ausgebildet sein.
Wie besser aus Figur 4 zu ersehen ist, ist der Reflektor (2) als Freiflächenreflektor ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Reflektorsegmenten (6) mit unterschiedlich abbildenden Oberflächen auf Der Reflektor (2) weist eine ellipsoidähnliche Form auf und erzeugt ein in einer Brennebene (7) konvergierendes Lichtbündel. In der Brennebene (7) ist der zweite Brennpunkt (f2) des Reflektors (2) angeordnet. Ferner ist in der Brennebene (7) eine plane Lichteintrittsfläche (8) eines Lichtkörpers (9) angeordnet. Der Lichtkörper (4) weist auf einer dem Reflektor (2) zugewandten Seite ein Lichtführungselement (10) und auf einer dem Reflektor (2) abgewandten Seite ein Linsenelement (11) auf. Der Lichtkörper (4) ist einstückig und langgestreckt entlang einer optischen Achse (12) ausgebildet.
Das Lichtführungselement (10) wird gebildet aus der planen Lichteintrittsfläche (8), die vorzugsweise rechteckförmig ausgebildet ist. An die Lichteintrittsfläche (8) schließen sich zwei gegenüberliegende, sich in vertikaler Richtung erstreckende parallele Seitenflächen (13) an. Weiterhin schließt sich an die Lichteintrittsfläche (8) jeweils eine abgeschrägte Oberseite (14) und eine Unterseite (15) an. Diese bewirken eine Verbreiterung bzw. Vergrößerung des Querschnitts des Lichtführungselementes (10) in Richtung der Lichtausbreitungsrichtung gemäß Pfeil (16). An einem dem Reflektor (2) abgewandten Ende des Lichtführungselements (10) geht dieses unter Bildung einer Randkante (17) in das Linsenelement (11) über.
Das Linsenelement (11) weist zwei gegenüberliegende, sich unmittelbar an die Seitenflächen (13) des Lichtführungselements (10) in einer gemeinsamen Ebene anschließende Seitenflächen auf. Von der oberen Randkante (17) erstreckt sich zu der gegenüberliegenden unteren Randkante (17) eine kreisbogenförmige Lichtaustrittsfläche (19). Durch die Ausbildung des Linsenelements (11) - die ovale Form der Lichtaustrittsfläche (19) erstreckt sich in einer vertikalen Ebene - wirkt der Lichtkörper (4) nur als Linse in vertikaler Richtung. in einer horizontalen Richtung tritt eine freiverteilte Ausstrahlung des Lichts auf, wobei das Licht in der Breite reflektiert wird.
Der Reflektor (2) ist bezüglich einer vertikalen Längsmittelebene (V) symmetrisch ausgebildet und weist eine linke Reflektorhälfte (21) und eine rechte Reflektorhälfte (22) auf. Wie aus dem exemplarisch dargestellten Verlauf der Lichtstrahlen in Figur 4 verdeutlicht wird, werden die von der Lichtquelle (3) emittierten Lichtstrahlen von der linken Reflektorhälfte (21) auf eine linke Seite (23) der Lichteintrittsfläche (8) reflektiert. Die rechte Reflektorhälfte (22) bewirkt eine entsprechende Reflexion der Lichtstrahlen auf die rechte Seite (24) der Lichteintrittsfläche (8). Dabei sind die jeweiligen Reflektorsegmente (6) derart ausgerichtet, daß auf den jeweiligen Seiten (23,24) der Lichteintrittsfläche (8) oberhalb einer Horizontalen (H) jeweils ein keulenförmiger Brennfleck (25) entsteht. Dieser Brennfleck (25) bildet ein flächiges Maximum der Lichtintensität. Unterhalb der Horizontalen (H) ist das Lichtführungselement (10) mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung (26) durch Verdampfung versehen, so daß sich im Bereich der Horizontalen (H) eine eine Hell/Dunkel-Grenze (28) der Lichtverteilung abbildende Kante bildet. Die Beschichtung (26) dient als Mittel zum Abschatten, so daß durch den nachgeordneten Lichtkörper (4) ausschließlich die oberhalb der Horizontalen (H) auftreffenden Lichtstrahlen weitergeleitet werden können. Der entlang der Horizontalen (H) verlaufende Rand der Beschichtung (26) bildet die Hell/Dunkel-Grenze der durch den Lichtkörper (4) erzeugten Lichtverteilung. Dabei werden - wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist - die Lichtstrahlen in horizontaler Richtung an den Seitenflächen (13) des Lichtführungselementes (10) total reflektiert, bevor sie aus der Lichtaustrittsfläche (19) des Linsenelementes (11) in der horizontalen Ebene breit gestreut austreten. Dabei werden die Lichtstrahlen unter Beibehaltung des Einfallswinkels reflektiert. In der vertikalen Ebene wird das Licht entsprechend der Form der Lichtaustrittsfläche (19) des Linsenelements (11) nach Art einer Linse gebrochen. Es wird dabei eine Lichtverteilung gemäß Figur 6 erzeugt, und zwar mit einem zentralen Maximum (27) und einer großen Streubreite zur Bildung eines Nebellichtes. Es wird die scharfe Hell/Dunkel-Grenze (28) gebildet. Die Lichtverteilung ist bezüglich einer Vertikalen (V) symmetrisch ausgebildet. Die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommende H7 - Glühlampe ermöglicht eine Streubreite von bis zu +/- 50 Grad.
Wie aus Figur 4 deutlich wird, sind die in Nähe des Fassungslochs (5) angeordneten sowie der vertikalen Längsmittelebene (V) nahen Reflektorsegmente (6') einer jeden Reflektorhälfte (21, 22) derart ausgerichtet, daß Lichtstrahlen (29) unter einem kleinen Winkel bzw. annähernd senkrecht auf die Lichteintrittsfläche (8) treffen. Hierdurch wird maßgeblich die Ausbildung der Brennflecken (25) als Maximum an den jeweiligen Seiten (23 ) bzw. (24) bewirkt. Von dem Fassungsloch (5) bzw. der vertikalen Längsmittelebene (V) weiter entfernt gelegene Reflektorsegmente (6'') erzeugen Lichtstrahlen (30), die unter einem größeren Winkel auf die Lichteintrittsfläche (8) treffen und im weiteren Verlauf an den Seitenflächen (18) eine Totalreflexion erfahren.
Alternativ kann diese Lichtverteilung auch durch einen Lichtkörper (31) gemäß Figur 5 erzeugt werden, der im Unterschied zu dem vorherigen Lichtkörper (4) eine parallel zu der Horizontalen (H) verlaufende Oberseite (33) und eine Unterseite (34) aufweist. Dabei sind die Oberseite (33) und die Unterseite (34) parallel und senkrecht zu den ebenfalls parallel verlaufenden Seitenflächen (35) eines Lichtfühungselementes (32). Hierdurch ergibt sich eine vergrößerte Lichteintrittsfläche (36) des Lichtführungselements (32). Diese ist an die Dimension des Reflektors (2) angepaßt, wobei eine verbesserte Lichtverteilung erzielbar ist.
Figur 7 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Lichtkörpers (37), der unterhalb der Horizontalen (H), in der die optische Achse (12) verläuft, eine abgeschrägte Abschatterfläche (38) aufweist. Diese Abschatterfläche (38) erstreckt sich in einem Winkel von 45 Grad zu der Horizontalen (H). Sie ist lichtdurchlässig ausgebildet und ermöglicht aufgrund des unstetigen Übergangs entlang einer Randkante (39) zu einer Lichteintrittsfläche (40) eine scharfe Hell/Dunkel-Grenze. Diese ist jedoch zu der Hell/Dunkel-Grenze der vorhergehenden Ausführungsbeispiele vergleichsweise ausgedehnt, so daß eine Minderung des störenden Farbsaums in der Lichtverteilung eintritt. Ferner weist der Lichtkörper (37) aufgrund seiner abgeschrägten Form ein geringeres Gewicht auf. Gegebenenfalls kann die Blendung durch den Scheinwerfer infolge direkt von der Lichtquelle an der Abschatterfläche (38) gebrochener Lichtstrahlen durch Aufdampfen einer lichtundurchlässigen Beschichtung reduziert bzw. vermieden werden. Die Lichteintrittsfläche (40) ist im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen etwas kleiner ausgebildet. Zwischen dem oberen Rand der Lichteintrittsfläche (40) und einer horizontal verlaufenden Oberseite (41) ist eine Schrägfläche (42) gebildet, die zur Minimierung der vertikalen Ausdehnung der Lichtverteilung dient.
Die oben beschriebenen Lichtkörper sind vorzugsweise aus Glas hergestellt und weisen vorzugsweise eine Länge von 50 mm und eine Breite von 20 mm auf Der Lichtkörper ist mit der Lichteintrittsfläche in einem Abstand von 10 mm von einer durch den Reflektorrand gebildeten Ebene entfernt ausgebildet. Durch eine andersförmige Gestaltung des Lichtkörpers lassen sich auch andere Lichtfunktionen, beispielsweise Basis- oder Kurvenlicht erzeugen.
Aus der Figur 8 und 9 wird deutlich, daß der Lichtkörper (31) nach Figur 5 gegenüber dem Lichtkörper (4) gemäß Figur 1 und 2 wesentliche Vorteile aufweist. Es ist der Verlauf eines gleichen Grenzlichtstrahls (43) dargestellt, der unter einem gleichen Eintrittswinkel in den Lichtkörper (4) bzw. (31) eintritt. Durch die Ausbildung der schrägen Unterseite (15) des Lichtkörpers (4) wird der Lichtstrahl (43) an derselben und dann an den weiteren Flächen (19, 14) total reflektiert, so daß er in dem Lichtkörper (4) ziellos umhervagabundiert, bis er an der Lichteintrittsfläche (8) austritt. Der Grenzlichtstrahl (43) kann daher nicht zur Abbildung genutzt werden.
Der vergleichsweise großvolumige Lichtkörper (31) ermöglicht, daß der Grenzlichtstrahl (43) im Bereich der gewölbten Lichtaustrittsfläche auf die Unterseite (34) trifft, an der er einerseits zum Teil gebrochen und in Lichtausbreitungsrichtung (16) genutzt werden kann und andererseits zum Teil total reflektiert und nach oben abgelenkt wird. Es läßt sich dadurch die Lichtausbeute erheblich steigern.
Wie aus Figur 9 ferner deutlich wird, wird bei Ausbildung des Lichtköpers (37) nach Figur 7 mit der Schräge (38) der Grenzstrahl (43) nicht beeinflußt, so daß hierdurch eine Gewichtsreduzierung und ein geringerer Bauraum bei gleicher Lichtausbeute geschaffen ist. Die Hell/Dunkel-Grenze (28) wird durch die Schräge (38) gebildet, wobei die Schräge (38) vorzugsweise eine abschattende Beschichtung aufweist zur Vermeidung einer unerwünschten Blendung.

Claims (12)

  1. Scheinwerfer nach dem Projektionsprinzip bestehend aus einem Reflektor und einer von dem Reflektor eingefaßten Lichtquelle zur Bildung eines in einer Brennebene des Reflektors konvergierenden Lichtbündels und aus einem in Lichtausbreitungsrichtung nachgeordneten Mittel zum Abschatten eines Teils des Lichtbündels sowie einem Lichtkörper zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtkörper (4) in Lichtausbreitungsrichtung (16) langgestreckt ausgebildet ist unter Bildung eines Lichtführungselementes (10) und eines in Lichtausbreitungsrichtung (16) nachgeordneten Linsenelementes (11), wobei eine Lichtaustrittsfläche (19) des Linsenelementes (11) bogenförmig ausgebildet ist und wobei eine Lichteintrittsfläche (8) des Lichtführungselementes (10) in einem zum Brennpunkt (f2) des Linsenelementes (11) und zu der Brennebene (7) des Reflektors (2) nahen Bereich angeordnet ist.
  2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtführungselement (10) seitlich gegenüberliegende, in vertikaler Richtung verlaufende ebene Seitenflächen (13) aufweist und daß die Lichtaustrittsfläche (19) des Linsenelementes (11) in vertikaler Richtung bogenförmig ausgebildet ist.
  3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtkörper (4) symmetrisch zu einer horizontalen Längsmittelebene (H) ausgebildet ist, wobei mindestens eine Oberseite (14, 41) und/oder eine Unterseite (15, 38) des Lichtführungselementes (10) stetig von der Lichteintrittsfläche (8, 40) auseinanderläuft.
  4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche (8) des Lichtführungselementes (10) planar ausgebildet und senkrecht zur optischen Achse (12) des Reflektors (2) ausgerichtet ist.
  5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) als Freiflächenreflektor mit einer Mehrzahl von Reflektorsegmenten (6') ausgebildet ist, die derart ausgerichtet sind, daß auf der Lichteintrittsfläche (8) des Lichtführungselementes (10) eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird.
  6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorsegmente (6') derart ausgerichtet sind, daß auf der Lichteintrittsfläche (8) zwei in horizontaler Richtung versetzt angeordnete Brennflecken (25) erzeugt werden.
  7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) zu einer vertikalen Längsmittelebene (V) symmetrisch ausgebildet ist unter Bildung einer gleich geformten linken und rechten Reflektorhälfte (21, 22) und daß die linke Reflektorhälfte (21) die Lichtstrahlen auf eine linke Seite (23) und die rechte Reflektorhälfte (22) die Lichtstrahlen auf eine rechte Seite (24) der Lichteintrittsfläche (8, 19) reflektiert.
  8. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Nähe einer zentralen Öffnung (5) des Reflektors (2) und/oder der vertikalen Längsmittelebene (V) angeordneten Reflektorsegmente (6') derart ausgerichtet sind, daß die von diesen reflektierten Lichtstrahlen unter einem 0- Grad nahen Winkel zu der vertikalen Längsmittelebene (V) auf die Lichteintrittsfläche (8) auftreffen.
  9. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Abschatten als auf einem Teilbereich der dem Reflektor (2) zugewandten Fläche des Lichtführungselements (10) aufgedampfte lichtundurchlässige Beschichtung (26) ausgebildet ist.
  10. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Reflektor (2) zugewandte Fläche des Lichtführungselementes aus einer planaren Lichteintrittsfläche (40) oberhalb einer Horizontalen (H) und einer abgeschrägten Abschatterfläche (38) unterhalb der Horizontalen (H) besteht.
  11. Scheinwerfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die abgeschrägte Abschatterfläche (38) in einem Winkel von 45-Grad zu der Horizontalen (H) des Lichtkörpers (4) nach unten erstreckt.
  12. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand der Lichteintrittsfläche (40) als Schrägfläche (42) ausgebildet ist.
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