EP1020681A2

EP1020681A2 - Spotlight with variable illumination output angle and with an aspherical front lens

Info

Publication number: EP1020681A2
Application number: EP99124750A
Authority: EP
Inventors: Dedo Weigert; Depu Chin
Original assignee: Dedo Weigert Film GmbH
Current assignee: Dedo Weigert Film GmbH
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2000-07-19
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: DE59914358D1; EP1020681B1; EP1020681A3; DE19901391A1; CN1122773C; US6499862B1; CN1261136A

Abstract

The spotlight has a variable radiation angle achieved other than by shading the beam path with stops or masks, a light source (4) inside the spotlight and a first lens (2) forming the front lens of the spotlight. The first lens is an aspherical lens that is grained on at least one surface and is rotation symmetrical wrt. its optical axis.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel, bei dem die Veränderung des Abstrahlwinkels anders als durch Abschattung des Strahlenganges mittels Blende oder Maske hervorgerufen wird, mit einer im Scheinwerferinneren angeordneten Lichtquelle und einer ersten Linse, welche die Frontlinse des Scheinwerfers ist. Zu dieser Klasse von Scheinwerfern gehören nicht Profilprojektoren, bei denen eine geringfügige Veränderung des Abstrahlwinkels als Nebeneffekt bei der Schärfeeinstellung der Abbildung auftritt.The invention relates to a headlamp with variable Beam angle at which the change in the beam angle differently than by shading the beam path by means of an aperture or mask is evoked, with one inside the headlight arranged light source and a first lens, which is the front lens of the headlamp. To this class of Headlights do not belong to profile projectors where one slight change in the beam angle as a side effect occurs when the image is sharpened.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel lassen sich in drei Klassen unterteilen, nämlich Stufenlinsenscheinwerfer, Scheinwerfer mit sehr tiefem Reflektor und Scheinwerfer mit relativ zur Frontlinse beweglicher optischer Einheit aus einer zweiten Linse, einer Lichtquelle und einem Reflektor.The headlights known from the prior art with Variable beam angle can be divided into three classes divide, namely step lens headlights, headlights with very deep reflector and headlights with relative to Front lens movable optical unit from a second Lens, a light source and a reflector.

Herkömmliche Stufenlinsenscheinwerfer weisen eine einzige Stufenlinse (Fresnellinse) auf. Als Lichtquelle werden in diesen Stufenlinsenscheinwerfern Glühlampen, Halogenlampen oder Entladungslampen eingesetzt. Die Lichtquelle und ein Reflektor sind in festem Abstand zueinander auf einem Schlitten montiert. Der Schlitten ist relativ zur Fresnellinse beweglich. Die Fokussierung erfolgt mittels der Bewegung des Schlittens. Bei derartigen Stufenlinsenscheinwerfern ergibt sich jedoch für Fokussiereinstellungen kleinen Abstrahlwinkels ein erheblicher effektiver Lichtverlust. Da keine zweite Linse vorhanden ist, die das Licht zur Fresnellinse hin bündelt, wird bei den genannten Fokussiereinstellungen ein großer Teil des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts einfach von der Gehäuseinnenwand absorbiert, was zum Lichtverlust und zu nutzloser Gehäuseaufheizung führt.Conventional step lens headlights have a single one Step lens (Fresnel lens) on. As a light source in these step lens headlights incandescent lamps, halogen lamps or discharge lamps are used. The light source and a Reflectors are on a sled at a fixed distance from each other assembled. The sled is relative to the Fresnel lens movable. The focus is done by moving the Sledge. With such step lens headlights results however, for focusing settings with a small beam angle a significant effective loss of light. Because no second lens is present that focuses the light towards the Fresnel lens, becomes a large part of the focusing settings mentioned of the light emitted by the light source simply by the Housing inner wall absorbs, leading to loss of light and too useless housing heating leads.

Scheinwerfer mit sehr tiefem Reflektor sind im allgemeinen so konstruiert, daß Lampe und Reflektor relativ zueinander verschoben werden können, wobei die Lampe jedoch stets innerhalb des Reflektors auf dessen optischer Achse verbleibt. Durch Verändern der Position der Lampe innerhalb des Reflektors wird der Abstrahlwinkel eines solchen Scheinwerfers verändert. Der erreichbare Fokussierweg ist hierbei jedoch gering, so daß der Abstrahlwinkel nur in relativ engen Grenzen variiert werden kann. Derartige Scheinwerfer liefern zwar eine hohe Lichtausbeute, aber eine in fast allen Lampenpositionen ungünstige Lichtverteilung. Ursache für diese im allgemeinen schlechte Lichtverteilung ist, daß die für jeden einzelnen derartigen Scheinwerfer jeweils fest vorgegebene Reflektorform bezüglich der resultierenden Lichtverteilung nur auf jeweils eine einzige Lampenposition optimal abgestimmt sein kann. Durch Fokussierbewegungen der Lampe bzw. des Reflektors ergeben sich ungleichmäßige Lichtverteilungen. Um die Lichtverteilung zu verbessern wird deshalb bei einem derartigen Scheinwerfer häufig eine austauschbare Frontlinse verwendet. Diese kann eine Mattierung, eine Wabenstruktur oder andere Gestaltungsbesonderheiten, die einer zusätzlichen Fokussierung oder Streuung dienen, aufweisen, wobei bisher in Scheinwerfern mit veränderlichem Abstrahlwinkel allerdings noch niemals asphärische Frontlinsen benutzt wurden. Es ergibt sich bei diesen Scheinwerfern die Notwendigkeit, für unterschiedliche Abstrahlwinkel unterschiedlich modifizierte Frontlinsen zu verwenden. Bei manchen Scheinwerfern mit sehr tiefem Reflektor sind sogar sowohl die Lampe als auch der Reflektor starr in einem Gehäuse montiert, d.h. die Veränderung des Lichtabstrahlwinkels erfolgt in diesem Fall ausschließlich durch das Auswechseln verschiedenartig gestalteter Frontlinsen. Dies bedingt einen relativ hohen Arbeits- und Zeitaufwand zum Wechseln der Frontlinse, wenn ein derartiger Scheinwerfer in einer Situation angewendet wird, in welcher der Abstrahlwinkel oft geändert werden muß.Headlights with a very deep reflector are common constructed so that lamp and reflector are relative to each other can be moved, but the lamp is always within of the reflector remains on its optical axis. By changing the position of the lamp within the reflector becomes the beam angle of such a headlamp changed. However, the focus path that can be achieved is low, so that the beam angle is only within relatively narrow limits can be varied. Such headlights provide one high luminous efficacy, but one in almost all lamp positions unfavorable light distribution. Cause of this in general bad light distribution is that for everyone such headlights each have a predetermined reflector shape with regard to the resulting light distribution only on each a single lamp position can be optimally coordinated. Result from focusing movements of the lamp or the reflector uneven light distributions. About the light distribution is to be improved in such a Headlights often use a replaceable front lens. This can be a matting, a honeycomb structure or others Design peculiarities that require an additional focus serve or scatter, have, so far in headlights with a variable beam angle, however, never aspherical front lenses were used. It results in these headlights the need for different Beam angle differently modified front lenses use. With some headlights with a very deep reflector even both the lamp and the reflector are rigid in mounted in a housing, i.e. the change in the light emission angle in this case it is carried out exclusively by the Exchange of differently designed front lenses. This requires a relatively high amount of work and time to Change the front lens when such a headlight is in a situation is applied in which the radiation angle needs to be changed often.

Gegenüber den eben beschriebenen Scheinwerfern wesentlich verbesserte Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel sind die Scheinwerfer der dritten Gruppe entsprechend der oben vorgenommenen Klassifizierung. Hierzu gehörende Scheinwerfer sind aus der US-A-4 823 243 und der EP-A-0 846 913 bekannt. Sie weisen eine Lichtquelle, einen der Lichtquelle zugeordneten Reflektor, eine in Abstrahlrichtung der Lichtquelle-Reflektor-Kombination im Strahlengang angeordnete erste Sammellinse (Frontlinse) und eine im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der ersten Sammellinse angeordnete zweite Sammellinse auf. Der Reflektor, die Lichtquelle und die zweite Sammellinse sind als eine relativ zur ersten Sammellinse längs der optischen Achse des Scheinwerfers bewegliche optische Einheit montiert. Innerhalb der optischen Einheit ist gemäß der US-A-4 823 243 der Abstand zwischen der Lichtquelle und der zweiten Sammellinse veränderbar. Handelsüblich sind auch ganz ähnliche Scheinwerfer, bei denen allerdings die gegenseitigen Abstände zwischen dem Reflektor, der Lichtquelle und der zweiten Sammellinse nicht verändert werden können. Bei den letztgenannten Scheinwerfern kann die optische Einheit nur als starres Ganzes verschoben werden. Im Gegensatz dazu läßt sich bei dem aus der EP-A-0 846 913 bekannten Scheinwerfer innerhalb der relativ zur ersten Sammellinse verschiebbaren optischen Einheit sowohl der Abstand zwischen der Lichtquelle und der zweiten Sammellinse, als auch der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor verändern. Alle in diesem Absatz beschriebenen Scheinwerfer haben jedoch gemeinsam, daß die Frontlinse eine sphärische Linse ist.Compared to the headlights just described improved headlights with variable beam angle are the headlights of the third group corresponding to the one above classification made. This includes headlights are known from US-A-4 823 243 and EP-A-0 846 913. They have a light source, one assigned to the light source Reflector, in the direction of radiation of the light source-reflector combination first converging lens arranged in the beam path (Front lens) and one in the beam path between the Light source and the first converging lens arranged second Converging lens on. The reflector, the light source and the second A condenser lens is longitudinal than one relative to the first condenser lens movable optical axis of the headlamp Unit assembled. Within the optical unit is according to US-A-4 823 243 the distance between the light source and the second converging lens changeable. Are also customary very similar headlights, but with the mutual Distances between the reflector, the light source and the second converging lens cannot be changed. Both the latter headlights can only be used as an optical unit rigid whole to be moved. In contrast, in the headlight known from EP-A-0 846 913 within the optical that can be moved relative to the first converging lens Unit both the distance between the light source and the second converging lens, as well as the distance between the Change the light source and the reflector. All in this paragraph However, headlights described have in common that the Front lens is a spherical lens.

Die im vorangegangenen Absatz genannten Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel, von denen einer schematisch in Fig. 5 dargestellt ist, liefern einen großen Veränderungsbereich des Abstrahlwinkels (siehe Fig. 6a, 6b) und haben eine hohe Effizienz der erzielten Beleuchtungsstärke in bezug auf die zum Betrieb des Scheinwerfers benötigte Energie. Ferner bieten sie eine außerordentlich gleichmäßige Lichtverteilung. Außerdem ist bei diesen Scheinwerfern ein nach traditionellem Konzept definiertes Streulicht (Lichtintensität ≤ 50% der maximalen Lichtintensität) aufgrund der steilen Flanken der Lichtintensität am Rande des ausgeleuchteten Bereichs nicht mehr vorhanden. Wie man aus Fig. 6a, 6b ersehen kann, weist die Beleuchtungsstärkekennlinie eines ausgeleuchteten Feldes zwar am Rande kleine Intensitätserhöhungen auf, deren Größe von der Stellung der optischen Einheit abhängt, jedoch ist die Lichtintensität über den gesamten ausgeleuchteten Bereich im wesentlichen konstant. Die Intensitätserhöhungen am Rand treten in der Spotstellung nicht auf. Sie erscheinen erst bei der Bewegung des Scheinwerfers aus der Spotstellung heraus und nehmen dann in ihrer Größe kontinuierlich zu, bis eine kritische Abstrahlwinkeleinstellung zwischen Spotstellung und Flutstellung erreicht wird, in der die Größe der Intensitätserhöhungen am Rand maximal ist. Bei weiterer Bewegung des Scheinwerfers in Richtung auf die Flutstellung zu nimmt die Größe der Intensitätserhöhungen am Rand wieder kontinuierlich ab.The headlights mentioned in the previous paragraph with variable beam angle, one of which is shown schematically in 5 provides a wide range of change of the beam angle (see Fig. 6a, 6b) and have one high efficiency of the illuminance achieved in relation to the energy required to operate the headlamp. Further they offer an extremely even light distribution. In addition, these headlights are traditional Concept of defined scattered light (light intensity ≤ 50% of the maximum light intensity) due to the steep flanks of the Light intensity at the edge of the illuminated area is not more available. As can be seen from Fig. 6a, 6b points the illuminance characteristic of an illuminated field marginally small increases in intensity, their size depends on the position of the optical unit, however the Light intensity over the entire illuminated area in the essentially constant. The intensity increases on the edge do not occur in the spot position. They only appear on the movement of the headlight out of the spot position and then increase in size continuously until a critical Beam angle setting between spot position and Flood position is reached in which the size of the intensity increases is maximum at the edge. With further movement of the The headlight increases towards the flood position Size of the intensity increases on the edge again continuously from.

Versieht man eine Fläche der zweiten Linse mit einer Narbung derart, daß eine Mikrolinsenstruktur auf der genarbten Fläche entsteht, so werden die in der Beleuchtungsstärkekennlinie am Rand auftretenden Intensitätserhöhungen zwar gedämpft, sie verschwinden jedoch nicht völlig. Außerdem wird hierbei die Verringerung der Intensitätserhöhungen am Rand durch erhöhte Streueffekte und Lichtverlust erkauft.If a surface of the second lens is provided with a Graining such that a microlens structure on the grained Surface arises, so in the illuminance characteristic moderate increases in intensity occurring at the edge however, they do not completely disappear. Besides, will the reduction in intensity increases at the edge bought through increased scattering effects and loss of light.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Scheinwerfer bereitzustellen, der im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten derartigen Scheinwerfern eine gleichmäßigere Lichtverteilung, vor allem in den Abstrahlwinkeleinstellungen außerhalb der Spotstellung, liefert.The invention has for its object a generic Provide headlights that compared to the Such headlights known from the prior art a more even light distribution, especially in the beam angle settings outside the spot position, delivers.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Scheinwerfer nach Anspruch 1.According to the invention, this object is achieved by a Headlamp according to claim 1.

Die Verwendung einer asphärischen Linse als erste Linse, also als Frontlinse des gattungsgemäßen Scheinwerfers, gewährleistet eine im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten derartigen Scheinwerfern gleichmäßigere Lichtverteilung außerhalb der Spotstellung.The use of an aspherical lens as the first lens, thus guaranteed as a front lens of the generic headlamp one compared to that of the prior art known such headlights more uniform light distribution outside the spot position.

Unter dem Begriff "asphärische Linsen" versteht man Linsen, bei denen mindestens eine Teiloberfläche nicht sphärisch ausgeführt ist, wobei Planflächen hier stets zu den sphärischen Flächen gerechnet werden. Beispiele für asphärische Linsen sind Linsen mit einer ellipsoiden und einer sphärischen Fläche und Linsen mit einer sphärischen Fläche und einer hyperbolischen Fläche. Auch Fresnellinsen mit asphärisch gestalteten Teilflächen sind asphärische Linsen im Sinne der obigen Definition.The term "aspherical lenses" means Lenses in which at least one partial surface is not spherical is executed, with plan areas here always being the spherical areas. Examples of aspherical Lentils are lenses with an ellipsoid and a spherical one Surface and lenses with a spherical surface and a hyperbolic surface. Also Fresnel lenses with aspherical designed partial areas are aspherical lenses in the sense of definition above.

Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 28.Advantageous and preferred embodiments of the invention Headlights are the subject of claims 2 to 28

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers nach Anspruch 14 werden die nach dem Stand der Technik vorhandenen Rand-Intensitätserhöhungen der Lichtverteilung vollständig geglättet, und es ergibt sich bei hoher Variabilität des Abstrahlwinkels eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung des angestrahlten Bereichs unabhängig von der gewählten Abstrahlwinkeleinstellung.In the embodiment of the headlight according to the invention according to claim 14 are according to the prior art existing edge intensity increases in light distribution completely smoothed, and it results with high variability a particularly uniform illumination of the beam angle of the illuminated area regardless of the selected one Beam angle setting.

Die Narbung gemäß Anspruch 15 braucht bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer nicht so tief ausgeführt zu werden, wie die aus dem Stand der Technik üblicherweise bekannte Narbung der zweiten Linse. Auf diese Weise ergibt sich ein geringerer Lichtverlust und, wichtig vor allem in der Spotstellung, eine höhere Lichtintensität bei gleicher eingespeister Leistung.The grain according to claim 15 needs in the invention Headlights not to run as deep as the grain usually known from the prior art the second lens. In this way there is less Loss of light and, importantly in the spot position, one higher light intensity with the same power input.

Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 17 wird, verglichen mit einer als sphärische Linse ausgebildeten zweiten Linse, in der Spotstellung die Lichtausbeute bei gleicher eingespeister Leistung vergrößert.In the particularly preferred embodiment according to claim 17 compared to one as a spherical lens trained second lens, in the spot position the light output enlarged with the same power fed in.

Eine besonders gleichmäßige Lichtverteilung erhält man bei den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers gemäß den Ansprüchen 8, 11, 22 und 25.A particularly uniform light distribution is obtained in the embodiments of the headlight according to the invention according to claims 8, 11, 22 and 25.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers nach Anspruch 27 ist gewährleistet, daß der Scheinwerfer auch alle Vorteile des aus der US-A-4 823 243 bekannten Scheinwerfers aufweist.In the embodiment of the headlight according to the invention according to claim 27 ensures that the headlamp also all the advantages of that known from US-A-4,823,243 Headlights.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers nach Anspruch 28 in Rückbeziehung auf Anspruch 27 ist gewährleistet, daß der Scheinwerfer auch alle Vorteile des aus der EP-A-0 846 913 bekannten Scheinwerfers, insbesondere die sehr große Variabilität des Abstrahlwinkels und der Lichtintensität, aufweist.In the embodiment of the headlight according to the invention according to claim 28 in relation to claim 27 ensures that the headlamp also has all the benefits of the the headlights known from EP-A-0 846 913, in particular the very large variability of the beam angle and the light intensity, having.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Scheinwerfers werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a-1e: schematisch einen Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers bei Bewegung einer aus Lichtquelle, Reflektor und zweiter Linse bestehenden optischen Einheit aus einer dichtmöglichst an einer ersten Linse befindlichen Position in eine weitmöglichst von der ersten Linse entfernte Position,
Fig. 2a-2e: schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers bei Bewegung der aus Lichtquelle, Reflektor und zweiter Linse bestehenden optischen Einheit aus der dichtmöglichst an der ersten Linse befindlichen Position in die weitmöglichst von der ersten Linse entfernte Position,
Fig. 3a-3f: schematisch einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers bei Bewegung der aus Lichtquelle, Reflektor und zweiter Linse bestehenden optischen Einheit aus der dichtmöglichst an der ersten Linse befindlichen Position in die weitmöglichst von der ersten Linse entfernte Position,
Fig. 4a-4c: schematisch einen Querschnitt einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers bei Bewegung der aus Lichtquelle, Reflektor und zweiter Linse bestehenden optischen Einheit aus der dichtmöglichst an der ersten Linse befindlichen Position in die weitmöglichst von der ersten Linse entfernte Position,
Fig. 5: schematisch einen Querschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfers mit veränderlichem Abstrahlwinkel und sphärischer Frontlinse,
Fig. 6a: Lichtverteilungskennlinien des Scheinwerfers von Fig. 5 für verschiedene Abstrahlwinkeleinstellungen,
Fig. 6b: schematisch einen von dem Scheinwerfer von Fig. 5 beleuchteten Bereich in kritischer Abstrahlwinkeleinstellung zwischen Spotstellung und Flutstellung des Scheinwerfers,
Fig. 7a: Lichtverteilungskennlinien des erfindungsgemäßen Scheinwerfers aus Fig. 3a bis 3f für verschiedene Abstrahlwinkeleinstellungen,
Fig. 7b: schematisch einen von dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer aus Fig. 3a bis 3f beleuchteten Bereich bei kritischer Abstrahlwinkeleinstellung zwischen Spotstellung und Flutstellung des Scheinwerfers und
Fig. 8: schematisch ein Ausführungsbeipiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers mit eingezeichnetem Koordinatensystem.

Exemplary embodiments of the headlight according to the invention are explained below with reference to figures. Show it:

1a-1e: schematically shows a cross section of an embodiment of a headlight according to the invention when an optical unit consisting of light source, reflector and second lens is moved from a position as close as possible to a first lens into a position as far as possible from the first lens,
2a-2e: schematically a cross section of a further embodiment of the headlight according to the invention when the optical unit consisting of light source, reflector and second lens moves from the position as close as possible to the first lens into the position as far away from the first lens as possible,
3a-3f: schematically shows a cross section of a third embodiment of the headlamp according to the invention when the optical unit consisting of light source, reflector and second lens moves from the position as close as possible to the first lens into the position as far as possible from the first lens,
4a-4c: schematically a cross section of a fourth embodiment of the headlamp according to the invention when the optical unit consisting of light source, reflector and second lens moves from the position as close as possible to the first lens into the position as far away from the first lens as possible,
Fig. 5: schematically shows a cross section of a headlamp known from the prior art with variable beam angle and spherical front lens,
Fig. 6a: 5 for different beam angle settings,
Fig. 6b: 5 schematically shows an area illuminated by the headlight from FIG. 5 in a critical radiation angle setting between spot position and flood position of the headlight,
Fig. 7a: Light distribution characteristics of the headlight according to the invention from FIGS. 3a to 3f for different beam angle settings,
Fig. 7b: schematically an area illuminated by the headlamp according to the invention from FIGS. 3a to 3f with a critical radiation angle setting between spot position and flood position of the headlamp and
Fig. 8: schematically an exemplary embodiment of the headlamp according to the invention with the coordinate system shown.

In Fig. 1a ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers im Querschnitt dargestellt. Der Scheinwerfer weist ein becherartiges, undurchsichtiges Gehäuse 1 auf, in das an der Lichtaustrittsseite als Frontlinse des Scheinwerfers eine erste Sammellinse 2 eingesetzt ist. Die in Abstrahlrichtung des Scheinwerfers gewandte Oberfläche der ersten Sammellinse 2 ist rotationssymmetrisch und hat im Meridionalschnitt die Form eines Hyperbelabschnitts, wobei der Scheitel der Hyperbel auf der optischen Achse des Schweinwerfers liegt. Die Hyperbel genügt folgender Gleichung: Z = 1 r · y 2 1 + 1-(k+1)y 2/r 2 mit k= -1,5 und r = 52 mm
(k - Kegelschnittkonstante; r - Scheitelkrümmungsradius)
Das zugrundeliegende Koordinatensystem ist aus Fig. 8 ersichtlich.In Fig. 1a, an embodiment of the headlamp according to the invention is shown in cross section. The headlamp has a cup-like, opaque housing 1, into which a first converging lens 2 is inserted on the light exit side as the front lens of the headlamp. The surface of the first converging lens 2 facing in the direction of radiation of the headlamp is rotationally symmetrical and has the shape of a hyperbolic section in the meridional section, the apex of the hyperbola lying on the optical axis of the headlamp. The hyperbola satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd with k = -1.5 and r = 52 mm
(k - conic section constant; r - apex radius of curvature)
The underlying coordinate system can be seen in FIG. 8.

Die ins Scheinwerferinnere gewandte Oberfläche der ersten Sammellinse 2 ist eine Planfläche. Sie kann jedoch auch konkav gekrümmt ausgeführt werden. Dies gilt prinzipiell für alle im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Scheinwerfers.The surface of the first facing the headlight Collecting lens 2 is a flat surface. However, it can also be concave be executed curved. This applies in principle to everyone in the following described embodiments of the invention Headlights.

Innerhalb des Gehäuses 1 sind auf einem Schlitten 3 eine Lichtquelle 4, die durch eine Glühfadenlampe mit kleiner Wendel gebildet wird, und ein der Lichtquelle 4 zugeordneter Reflektor 5 angeordnet. Die Lichtquelle 4 und der Reflektor 5 sind so montiert, daß der resultierende Lichtstrahlengang in Richtung der ersten Sammellinse 2 gerichtet ist. Außerdem ist auf dem Schlitten 3 im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 4 und der ersten Sammellinse 2 eine zweite Sammellinse 6 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist die zweite Sammellinse 6 eine Meniskuslinse, deren zur ersten Sammellinse 2 hin gewandte Oberfläche genarbt ist.Within the housing 1 are on a slide 3 Light source 4 by a small filament lamp Helix is formed, and one assigned to the light source 4 Reflector 5 arranged. The light source 4 and the reflector 5 are mounted so that the resulting light beam path in Direction of the first converging lens 2 is directed. Besides, is on the slide 3 in the beam path between the light source 4 and the first condenser lens 2 is arranged a second condenser lens 6. In the illustrated embodiment of the invention Headlight, the second converging lens 6 is a meniscus lens, whose facing the first converging lens 2 Surface is grained.

Die zweite Sammellinse 6 ist bezüglich ihrer optischen Achse rotationssymmetrisch. Die von der Lichtquelle 4 abgewandte, genarbte Oberfläche der zweiten Sammellinse 6 hat im Meridionalschnitt die Form eines Hyperbelabschnitts, wobei der Scheitelpunkt der Hyperbel auf der optischen Achse des Scheinwerfers liegt. Die Hyperbel genügt folgender Gleichung: Z = 1 r · y 2 1 + 1-(k+1)y 2/r 2 mit k = -1,1 und r = 24 mm.The second converging lens 6 is rotationally symmetrical with respect to its optical axis. The grained surface of the second converging lens 6 facing away from the light source 4 has the shape of a hyperbolic section in the meridional section, the apex of the hyperbola lying on the optical axis of the headlight. The hyperbola satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd with k = -1.1 and r = 24 mm.

Die Lichtquelle 4, der Reflektor 5 und die zweite Sammellinse 6 sind so montiert, daß sowohl der Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und der zweiten Sammellinse 6 als auch der Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und dem Reflektor 5 verändert werden kann.The light source 4, the reflector 5 and the second converging lens 6 are mounted so that both the distance between the Light source 4 and the second converging lens 6 as well Distance between the light source 4 and the reflector 5 changed can be.

Es ist ferner möglich, auch bei der ersten Sammellinse 2 eine Linsenfläche mit einer Narbung zu versehen, so daß eine Mikrolinsenstruktur entsteht. Durch diese Maßnahme wird eine besonders gute Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung erreicht.It is also possible to use the first converging lens 2 to provide a lens surface with a grain, so that a Microlens structure is created. This measure will achieved particularly good uniformity of light distribution.

Fig. 1a zeigt die Lichtquelle 4, den Reflektor 5 und die zweite Sammellinse 6 in einer Stellung maximalen Abstrahlwinkels des erfindungsgemäßen Scheinwerfers. Der Abstand zwischen der ersten Sammellinse 2 und der zweiten Sammellinse 6 sowie der Abstand zwischen der zweiten Sammellinse 6 und der Lichtquelle 4 sind entsprechend den Scheinwerferdimensionen minimal, und der Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und dem Reflektor 5 ist der entsprechend den Montagegegebenheiten maximale Abstand.Fig. 1a shows the light source 4, the reflector 5 and the second converging lens 6 in a position of maximum radiation angle of the headlight according to the invention. The distance between the first converging lens 2 and the second converging lens 6 as well the distance between the second converging lens 6 and the light source 4 are minimal according to the headlight dimensions, and the distance between the light source 4 and the reflector 5 is the maximum according to the installation conditions Distance.

Um den Abstrahlwinkel zu verkleinern, wird der Schlitten 3 in Richtung von der ersten Sammellinse 2 weg bewegt. Dabei ist die Mechanik des Schlittens und mit ihm zusammenwirkender Führungsteile so ausgelegt, daß die zweite Sammellinse 6 zunächst in ihrer ursprünglichen Position verbleibt und sich nur die Lichtquelle 4 und der Reflektor 5 unter Beibehaltung ihres ursprünglichen gegenseitigen Abstandes in Richtung von der ersten Sammellinse 2 weg bewegen. Diese Art der Bewegung dauert so lange an, bis der Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und der zweiten Sammellinse 6 einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Fig. 1b zeigt das optische System des erfindungsgemäßen Scheinwerfers in eben dieser Position.To reduce the beam angle, the slide 3 moved in the direction away from the first converging lens 2. Here is the mechanics of the sled and cooperates with it Guide parts designed so that the second converging lens 6 initially remains in its original position and itself only the light source 4 and the reflector 5 while maintaining their original mutual distance in the direction of move the first converging lens 2 away. That kind of movement lasts until the distance between the light source 4 and the second converging lens 6 reaches a predetermined value Has. 1b shows the optical system of the invention Headlights in this position.

Bei weiterer Bewegung des Schlittens 3 in Richtung von der ersten Sammellinse 2 weg verändert sich, wie in Fig. 1c dargestellt, zunächst weder der Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und dem Reflektor 5 noch der erreichte Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und der zweiten Sammellinse 6. Je weiter sich die Lichtquelle 4 und der Reflektor 5 und die zweite Sammellinse 6 von der ersten Sammellinse 2 weg bewegen, um so kleiner wird der Abstrahlwinkel und um so größer wird die Beleuchtungsstärke auf dem ausgeleuchteten Feld.With further movement of the carriage 3 in the direction of the first converging lens 2 changes away, as in Fig. 1c shown, initially neither the distance between the light source 4 and the reflector 5, the distance between the light source 4 and the second converging lens 6. Each further the light source 4 and the reflector 5 and the move the second converging lens 6 away from the first converging lens 2, the smaller the beam angle becomes and the larger it becomes the illuminance on the illuminated field.

Schließlich erreicht der Reflektor 5 einen entsprechend den Scheinwerferdimensionen äußersten Abstand zur ersten Sammellinse 2 und hält in seiner Bewegung inne (siehe Fig. 1d). Dies ist die Stellung, bei welcher der aus der US-A-4 823 243 bekannte Scheinwerfer seinen minimalen Abstrahlwinkel und seine maximale Beleuchtungsstärke erreicht.Finally, the reflector 5 reaches one accordingly the headlight dimensions extreme distance from the first Converging lens 2 and stops moving (see Fig. 1d). This is the position in which the one from US-A-4 823 243 known headlights its minimal beam angle and reaches its maximum illuminance.

Auf dem Weg von der in Fig. 1a dargestellten Anfangsposition bis zu der in Fig. 1d dargestellten Position durchläuft der Scheinwerfer eine kritische Abstrahlwinkeleinstellung, bei welcher der aus der US-A-4 823 243 bekannte Scheinwerfer in seiner Lichtverteilungskennlinie heller ausgeleuchtete Ränder zeigt (siehe Fig. 6a, 6b). Der erfindungsgemäße Scheinwerfer mit der asphärischen Frontlinse 2 dagegen zeigt jedoch in allen Abstrahlwinkeleinstellungen, insbesondere auch in der nach dem Stand der Technik kritischen Abstrahlwinkeleinstellung, eine sehr gleichmäßige Lichtverteilungskennlinie. Eine solche wird mit Bezug auf Fig. 7a und 7b anhand eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheinwerfers weiter unten genauer erläutert.On the way from the starting position shown in Fig. 1a passes through to the position shown in Fig. 1d the headlight has a critical beam angle setting, in which the headlight known from US-A-4 823 243 brighter illuminated in its light distribution characteristic Shows edges (see Fig. 6a, 6b). The invention Headlights with the aspherical front lens 2, however, shows however in all beam angle settings, in particular also in the beam angle setting critical according to the prior art, a very uniform light distribution characteristic. Such is with reference to FIGS. 7a and 7b using a another embodiment of the headlight according to the invention explained in more detail below.

Von der mechanischen Beweglichkeit seiner einzelnen Teile her entspricht der in den Fig. 1a bis le dargestellte erfindungsgemäße Scheinwerfer dem in der EP-A-0 846 913 dargestellten Scheinwerfer. D. h., es ist möglich, ausgehend von der in Fig. 1d dargestellten Scheinwerferposition, die Lichtquelle und die zweite Sammellinse 6 unter Beibehaltung ihres erreichten gegenseitigen Abstandes bei stillstehendem Reflektor 5 noch weiter von der ersten Sammellinse 2 weg und somit dichter an den Reflektor 5 heranzuführen (siehe Fig. 1e).The mechanical mobility of its individual parts forth corresponds to the invention shown in Figs. 1a to le Headlamp that shown in EP-A-0 846 913 Headlights. That is, it is possible to start from the in Fig. 1d shown headlight position, the light source and the second converging lens 6 while maintaining it mutual distance with the reflector stationary 5 even further away from the first converging lens 2 and thus bring closer to the reflector 5 (see Fig. 1e).

In den Fig. 2a bis 2e ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers dargestellt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die in Abstrahlrichtung des Scheinwerfers gerichtete Oberfläche der ersten Sammellinse 2 bezüglich ihrer optischen Achse rotationssymmetrisch, und die ins Scheinwerferinnere gerichtete Oberfläche der ersten Sammellinse 2 ist ein Planfläche. Der Unterschied zu dem in den Fig. 1a bis le dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers hinsichtlich der ersten Sammellinse 2 besteht darin, daß die in die Abstrahlrichtung des Scheinwerfers gewandte Oberfläche der ersten Sammellinse 2 die Form eines Ellipsenabschnitts hat, wobei die kleine Achse der Ellipse auf der optischen Achse des Scheinwerfers liegt. Die Ellipse genügt folgender Gleichung: Z = 1 r · y 2 1 + 1-(k+1)y 2/r 2 mit k = -0,6 und r = 52 mm.A further exemplary embodiment of the headlight according to the invention is shown in FIGS. 2a to 2e. In this exemplary embodiment, too, the surface of the first converging lens 2 directed in the direction of radiation of the headlamp is rotationally symmetrical with respect to its optical axis, and the surface of the first converging lens 2 directed into the headlamp is a flat surface. The difference from the embodiment of the headlight according to the invention shown in FIGS the optical axis of the headlamp. The ellipse satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd with k = -0.6 and r = 52 mm.

Auch bei dem in den Figuren 2a bis 2e dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist die zweite Sammellinse 6 eine Meniskuslinse. Die von der Lichtquelle 4 abgewandte Oberfläche der zweiten Sammellinse 6 ist bezüglich ihrer optischen Achse rotationssymmetrisch und hat im Meridionalschnitt die Form eines Ellipsenabschnitts, wobei die kleine Achse der Ellipse auf der optischen Achse des Scheinwerfers liegt. Die Ellipse genügt folgender Gleichung: Z = 1 r · y 2 1 + 1-(k+1)y 2/r 2 mit k = -0,6 und r = 24 mm.In the exemplary embodiment of the headlight according to the invention shown in FIGS. 2a to 2e, the second converging lens 6 is also a meniscus lens. The surface of the second converging lens 6 facing away from the light source 4 is rotationally symmetrical with respect to its optical axis and has the shape of an ellipse section in the meridional section, the small axis of the ellipse lying on the optical axis of the headlight. The ellipse satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd with k = -0.6 and r = 24 mm.

Hinsichtlich der mechanischen Beweglichkeit der einzelnen Teile entspricht das in den Fig. 2a bis 2e dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers im wesentlichen dem in den Fig. 1a bis le gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers. Der einzige Unterschied besteht darin, daß, wenn der Reflektor 5 seinen entsprechend den Scheinwerferdimensionen äußersten Abstand zur ersten Sammellinse 2 erreicht hat, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2a bis 2e auch die zweite Sammellinse 6 nicht weiter von der ersten Sammellinse 2 wegbewegt werden kann. In diesem Falle wird nur die Lichtquelle 4 unter Beibehaltung des gegenseitigen maximalen Abstandes zwischen zweiter Sammellinse 6 und Reflektor 5 weiter an den Reflektor 5 herangeführt, sobald der Reflektor 5 und die zweite Sammellinse 6 ihre in dieser Ausführungsform größtmögliche Entfernung von der ersten Sammellinse 2 erreicht haben (siehe Fig. 2e). Die Vorteile einer solchen mechanischen Ausführung sind in der EP-A-0 846 913 ausführlich beschrieben. Gleiches gilt für die zu dem oben beschriebenen Bewegungsablauf entgegengesetzte Bewegung der Lichtquelle 4, des Reflektors 5 und der zweiten Sammellinse 6 in Richtung auf die erste Sammellinse 2. Es erfolgt praktisch nur eine einfache Umkehrung des Bewegungsablaufs. Bezüglich einer genauen Beschreibung sei auf die EP-A-0 846 913 verwiesen.With regard to the mechanical mobility of the individual Parts correspond to the embodiment shown in FIGS. 2a to 2e of the headlamp according to the invention essentially the embodiment shown in Figs. 1a to le of the headlight according to the invention. The only difference is that if the reflector 5 is its corresponding the headlight dimensions extreme distance to has reached first converging lens 2 in the exemplary embodiment according to FIGS. 2a to 2e, the second converging lens 6 also does not can be moved further away from the first converging lens 2. In in this case, only the light source 4 while maintaining the mutual maximum distance between the second converging lens 6 and reflector 5 further brought up to the reflector 5, as soon as the reflector 5 and the second converging lens 6 are in this embodiment the greatest possible distance from the first Have reached lens 2 (see Fig. 2e). The advantages Such a mechanical design are in EP-A-0 846 913 described in detail. The same applies to the above movement sequence described opposite movement of the Light source 4, the reflector 5 and the second converging lens 6 towards the first converging lens 2. It is practically done just a simple reversal of the movement. In terms of a detailed description can be found in EP-A-0 846 913.

Neben mechanischen Schlittensystemen, die die oben beschriebenen Bewegungsabläufe ermöglichen, gibt es in anderen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers Schlittensysteme, die leicht modifizierte Bewegungen hervorrufen. So bleibt z.B. bei einer Ausführungsform die zweite Sammellinse 6 im hinteren Abschnitt der Fortbewegung des Schlittens 3 von der ersten Sammellinse 2 nicht schlagartig stehen, sondern es wird bei konstanter Relativgeschwindigkeit zwischen der Lichtquelle 4 und der ersten Sammellinse 2 die Relativgeschwindigkeit zwischen der zweiten Sammellinse 6 und der ersten Sammellinse 2 kontinuierlich verlangsamt, bis die zweite Sammellinse 6 dann schließlich stehenbleibt, während sich der Reflektor 5 und die Lichtquelle 4 unter Beibehaltung ihres gegenseitigen Abstandes noch von der ersten Sammellinse 2 fort bewegen (Fig. 3a bis 3e). Schließlich erreicht der Reflektor 5 die in Fig. 3e gezeigte äußerste Position, und nur noch die Lichtquelle 4 bewegt sich von der ersten Sammellinse 2 weg, bis auch die Lichtquelle 4 schließlich ihre äußerste Position erreicht hat (Fig. 3f). Die Umkehrung dieses Bewegungsablaufes erfolgt entsprechend.In addition to mechanical slide systems, the ones described above There are others in making movements possible Embodiments of the headlamp according to the invention Sledge systems that cause slightly modified movements. So e.g. in one embodiment, the second Converging lens 6 in the rear section of the locomotion Carriage 3 of the first converging lens 2 not suddenly stand, but it is at constant relative speed between the light source 4 and the first converging lens 2 Relative speed between the second converging lens 6 and the first converging lens 2 is continuously slowed down until the second condenser lens 6 then finally stops while the reflector 5 and the light source 4 while maintaining their mutual distance from the first converging lens 2 move on (Fig. 3a to 3e). Finally the Reflector 5 the extreme position shown in Fig. 3e, and only the light source 4 still moves from the first converging lens 2 away until the light source 4 finally reaches its outermost position Has reached position (Fig. 3f). The reversal of this movement takes place accordingly.

Die erste Sammellinse 2 des in den Fig. 3a bis 3f dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheinwerfers entspricht der ersten Sammellinse 2 aus dem in den Fig. 2a bis 2e gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, daß die Ellipsenkonstanten k und r in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3a bis 3f folgende Werte haben: k = -0,5 r = 52 mm The first converging lens 2 of the embodiment of the headlamp according to the invention shown in FIGS. 3a to 3f corresponds to the first converging lens 2 from the embodiment shown in FIGS. 2a to 2e with the difference that the ellipse constants k and r in the embodiment of FIG. 3a to 3f have the following values: k = -0.5 r = 52 mm

Die zweite Sammellinse 6 ist in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3a bis 3f als Meniskuslinse ausgebildet, deren von der Lichtquelle 4 abgewandte Oberfläche im Meridionalschnitt die Form eines Hyperbelabschnitts hat, wobei der Scheitelpunkt der Hyperbel auf der optischen Achse des Schweinwerfers liegt. Die Hyperbel genügt folgender Gleichung: Z = 1 r · y 2 1 + 1-(k+1)y 2/r 2 mit k = -1,3 und r = 24 mm.3a to 3f, the second converging lens 6 is designed as a meniscus lens, the surface of which facing away from the light source 4 has the shape of a hyperbolic section in the meridional section, the apex of the hyperbola lying on the optical axis of the pig launcher. The hyperbola satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd with k = -1.3 and r = 24 mm.

In Fig. 7a sind Beleuchtungsstärkekennlinien für das in den Fig. 3a bis 3f dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers gezeigt. Im Vergleich mit den in Fig. 6a dargestellten Beleuchtungsstärkekennlinien nach dem Stand der Technik wird die verbesserte Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung mittels des erfindungsgemäßen Scheinwerfers deutlich. Die nach dem Stand der Technik außerhalb der Spotstellung auftretenden Intensitätserhöhungen am Rand sind auch in der bisher kritischen Abstrahlwinkeleinstellung zwischen Spotstellung und Flutstellung verschwunden. Einen direkten Vergleich für die kritische Abstrahlwinkeleinstellung liefern die Fig. 6b und 7b.In Fig. 7a are illuminance characteristics for the in 3a to 3f illustrated embodiment of the invention Headlight shown. In comparison with the in Fig. 6a illustrated illuminance characteristics after State of the art is the improved uniformity of the Illumination by means of the headlight according to the invention clear. The state of the art outside of the spot position Intensity increases occurring at the edge are also in the previously critical beam angle setting between Spot position and flood position disappeared. A direct one Provide comparison for the critical beam angle setting 6b and 7b.

Neben den in den Fig. 1a bis 3f dargestellten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers gibt es vielfältige weitere Variationsmöglichkeiten für Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers. Eine erste Sammellinse 2 mit im Meridionalschnitt hyperbolischer von der Lichtquelle 4 abgewandter Oberfläche kann z. B. auch mit einer zweiten Sammellinse 6 kombiniert werden, deren von der Lichtquelle 4 abgewandte Oberfläche im Meridionalschnitt die Form eines Ellipsenabschnitts hat. Ein solches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist in den Fig. 4a bis 4c dargestellt. Die in Abstrahlrichtung des Scheinwerfers gewandte Oberfläche der ersten Sammellinse 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch und hat im Meridionalschnitt die Form eines Hyperbelabschnitts, wobei der Scheitel der Hyperbel auf der optischen Achse des Scheinwerfers liegt. Die Hyperbel genügt folgender Gleichung: Z = 1 r · y 2 1 + 1-(k+1)y 2/r 2 mit k = -2 und r = 52 mmIn addition to the exemplary embodiments of the headlight according to the invention shown in FIGS. 1a to 3f, there are numerous other possible variations for embodiments of the headlight according to the invention. A first converging lens 2 with a hyperbolic surface facing away from the light source 4 in the meridional section can e.g. B. can also be combined with a second converging lens 6, whose surface facing away from the light source 4 has the shape of an elliptical section in the meridional section. Such an embodiment of the headlamp according to the invention is shown in FIGS. 4a to 4c. The surface of the first converging lens 2 facing in the radiation direction of the headlight is rotationally symmetrical in this exemplary embodiment and has the shape of a hyperbolic section in the meridional section, the apex of the hyperbola lying on the optical axis of the headlight. The hyperbola satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd with k = -2 and r = 52 mm

Die ins Scheinwerferinnere gewandte Oberfläche der ersten Sammellinse 2 ist eine Planfläche.The surface of the first facing the headlight Collecting lens 2 is a flat surface.

Die zweite Sammellinse 6 ist bezüglich ihrer optischen Achse rotationssymmetrisch. Die von der Lichtquelle 4 abgewandte, genarbte Oberfläche der zweiten Sammellinse 6 hat im Meridionalschnitt die Form eines Ellipsenabschnitts, wobei der Scheitelpunkt der Ellipse auf der optischen Achse des Scheinwerfers liegt. Die Ellipse genügt folgender Gleichung: Z = 1 r · y 2 1 + 1-(k+1)y 2/r 2 mit k = -0,4 und r = 24 mmThe second converging lens 6 is rotationally symmetrical with respect to its optical axis. The grained surface of the second converging lens 6 facing away from the light source 4 has the shape of an elliptical section in the meridional section, the apex of the ellipse lying on the optical axis of the headlight. The ellipse satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd with k = -0.4 and r = 24 mm

Der Bewegungsmechanismus bei dem in den Fig. 4a bis 4c dargestellten vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers funktioniert folgendermaßen: Fig. 4a zeigt die Lichtquelle 4, den Reflektor 5 und die zweite Sammellinse 6 in einer Stellung maximalen Abstrahlwinkels des Scheinwerfers. Um den Abstrahlwinkel zu verkleinern, wird der Schlitten 3 in Richtung von der ersten Sammellinse 2 weg bewegt. Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers die Mechanik des Schlittens und mit ihm zusammenwirkender Führungsteile so ausgelegt, daß sich die Abstände der zweiten Sammellinse 6, der Lichtquelle 4 und des Reflektors 5 untereinander zunächst nicht verändern. Sobald der Schlitten 3 jedoch einen bestimmten Abstand von der zweiten Sammellinse 2 erreicht hat, hält die zweite Sammellinse 6 in ihrer Bewegung inne, während sich die Lichtquelle 4 und der Reflektor 5 unter Beibehaltung ihres gegenseitigen Abstandes gemeinsam noch weiter von der ersten Sammellinse 2 und jetzt auch von der zweiten Sammellinse 6 weg bewegen, bis sie ihren konstruktiv bedingten größtmöglichen Abstand von der ersten Sammellinse 2 erreichen (siehe Fig. 4c).The movement mechanism in the in Figs. 4a to 4c fourth embodiment of the invention shown Headlight works as follows: Fig. 4a shows the light source 4, the reflector 5 and the second converging lens 6 in a position of maximum beam angle of the headlamp. To reduce the beam angle, the slide 3 moved in the direction away from the first converging lens 2. Here is in this embodiment of the invention Headlights the mechanics of the sled and interacting with it Guide parts designed so that the distances the second converging lens 6, the light source 4 and the reflector 5 do not change with each other at first. Once the However, carriage 3 a certain distance from the second Has reached converging lens 2, holds the second converging lens 6 in their movement while the light source 4 and the Reflector 5 while maintaining their mutual distance together even further from the first converging lens 2 and now also move away from the second converging lens 6 until it is hers the greatest possible design distance from the first Reach converging lens 2 (see Fig. 4c).

Bei der Bewegung des Schlittens 3 aus der Spotstellung (Fig. 4c) in die Flutstellung (Fig. 4a) läuft der soeben beschriebene Bewegungsvorgang in genau umgekehrter Reihenfolge ab. Zunächst bewegen sich die Lichtquelle 4 und der Reflektor 5 unter Beibehaltung ihres gegenseitigen Abstandes auf die beiden Sammellinsen 6 und 2 zu. Sobald ein bestimmter Abstand zwischen Lichtquelle 4/Reflektor 5 einerseits und der zweiten Sammellinse 6 andererseits erreicht ist, nimmt die zweite Sammellinse 6 an der Bewegung teil, und die Lichtquelle 4, der Reflektor 5 und die zweite Sammellinse 6 bewegen sich nun unter Beibehaltung ihrer gegenseitigen Abstände auf die erste Sammellinse 2 zu.When the carriage 3 moves from the spot position (Fig. 4c) in the flood position (Fig. 4a) is just running described movement process in exactly the reverse order from. First, the light source 4 and the reflector move 5 while maintaining their mutual distance on the two converging lenses 6 and 2 too. Once a certain distance between light source 4 / reflector 5 on the one hand and the second Conversion lens 6, on the other hand, takes the second Collective lens 6 part in the movement, and the light source 4, the The reflector 5 and the second converging lens 6 now move maintaining their mutual distances at first Converging lens 2 too.

Mechanisch kann man eine wie oben unter Bezugnahme auf die Fig. 4a bis 4c beschriebene Bewegung der auf dem Schlitten 3 montierten optischen Elemente z. B. erreichen, indem man die zweite Sammellinse 6 innerhalb des Schlittens 3 auf einer beweglichen Führungsschiene 7 montiert, die auf der von der ersten Sammellinse 2 abgewandten Seite über den Grundkörper des Schlittens 3 hinausragt und bezüglich der Einheit Lichtquelle 4/Reflektor 5 mit einer Feder und mit einem geeigneten Anschlag versehen ist.Mechanically you can do one like above with reference to 4a to 4c movement described on the carriage 3 mounted optical elements such. B. achieve by the second converging lens 6 within the carriage 3 on one movable guide rail 7 mounted on the by the first collecting lens 2 side facing away from the base body of the carriage 3 protrudes and with respect to the unit light source 4 / reflector 5 with a spring and with a suitable one Stop is provided.

Generell gilt für den erfindungsgemäßen Scheinwerfer, daß die zweite Sammellinse 6 auch nicht unbedingt als Meniskuslinse oder als asphärische Linse ausgebildet sein muß.Generally applies to the headlamp according to the invention that the second converging lens 6 is also not necessarily a meniscus lens or must be designed as an aspherical lens.

Bei anderen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist die nach innen gerichtete Oberfläche der ersten Sammellinse 2 asphärisch. Ferner muß das Schlittensystem nicht unbedingt wie in der US-A-4 823 243 oder in der EP-A-0 846 913 beschrieben ausgebildet sein. Es gibt daher auch Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Scheinwerfers, bei denen der Abstand zwischen Reflektor 5, Lichtquelle 4 und zweiter Sammellinse 6 nicht verändert werden kann. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist es nur möglich, die drei eben genannten Elemente mit Hilfe des Schlittens 3 als starre optische Einheit gemeinsam relativ zur ersten Sammellinse 2 zu bewegen. Die möglichen Gestaltungsvarianten der ersten Linse 2 als asphärische Linse werden von dieser mechanischen Konstruktion ebensowenig beeinträchtigt wie die Gestaltungsvarianten der zweiten Linse 6.In other embodiments of the invention The headlight is the inward surface of the first converging lens 2 aspherical. Furthermore, the carriage system not necessarily as in US-A-4 823 243 or in EP-A-0 846 913 described. So there is also Embodiments of the headlamp according to the invention, at which the distance between reflector 5, light source 4 and second converging lens 6 cannot be changed. With these Embodiments, it is only possible the three just mentioned Elements using the slide 3 as a rigid optical Unit together relative to the first converging lens 2 move. The possible design variants of the first lens 2 as an aspherical lens from this mechanical construction just as little affected as the design variants the second lens 6.

Außerdem ist es nicht unbedingt notwendig, daß als asphärische Frontlinse 2 eine rotationssymmetrische Linse zum Einsatz gelangt. Es sind auch Ausführungsbeispiele mit nicht-rotationssymmetrischen asphärischen Linsen möglich. Falls jedoch, wie oben beschrieben, asphärische Linsen mit hyperbolischen oder ellipsoiden Oberflächen verwendet werden, so müssen diese nicht unbedingt so angeordnet werden, daß die Hyperbelscheitel bzw. kleinen Ellipsenhalbachsen auf der optischen Achse des Schweinwerfers liegen. Es sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen die entsprechenden Linsen zur optischen Achse des Schweinwerfers versetzt angeordnet sind. Dies gilt sowohl für die erste Sammellinse 2, als auch für die zweite Sammellinse 6.Furthermore, it is not absolutely necessary that as aspherical Front lens 2 uses a rotationally symmetrical lens reached. There are also exemplary embodiments with non-rotationally symmetrical ones aspherical lenses possible. If however, as described above, aspherical lenses with hyperbolic or ellipsoidal surfaces are used, so do not necessarily have to be arranged so that the Hyperbolic crest or small ellipse half axes on the optical axis of the pig thrower. There are also exemplary embodiments conceivable where the corresponding lenses arranged offset to the optical axis of the headlamp are. This applies to the first converging lens 2 as well for the second converging lens 6.

In den Fig. 1a bis 3f ist der Reflektor 5 stets als ein relativ flacher Reflektor und die Lichtquelle 4 als eine aufrecht stehende Glühfadenlampe dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, einen tiefen Reflektor und/oder eine liegend angebrachte Lampe zu verwenden.1a to 3f, the reflector 5 is always a relatively flat reflector and the light source 4 as an upright standing filament lamp shown. However, it is also possible a deep reflector and / or a lying one Lamp to use.

Anstelle der im obigen Ausführungsbeispiel genannten Glühfadenlampe kann die Lichtquelle 4 z.B. auch durch eine Halogenlampe oder durch eine Entladungslampe ohne Wendel mit Lichtfleck zwischen zwei Elektroden gebildet werden.Instead of those mentioned in the above embodiment Filament lamp, the light source 4 e.g. also by a Halogen lamp or by using a discharge lamp without filament Light spot are formed between two electrodes.

Obwohl oben die Verwendung einer asphärischen Frontlinse in Verbindung mit einem sehr speziellen Schweinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel beschrieben wurde, bei dem die asphärische Frontlinse vor allem in den Scheinwerferstellungen zwischen Spotstellung und Flutstellung eine noch gleichmäßigere Lichtverteilung im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten derartigen Scheinwerfern bewirkt, lassen sich asphärische Frontlinsen auch in allen möglichen anderen Scheinwerfern mit veränderlichem Abstrahlwinkel verwenden, um die Lichtverteilung des Scheinwerfers zu beeinflussen. Dies gilt insbesondere für Scheinwerfer mit auswechselbarer Frontlinse. Die asphärische Frontlinse kann hierbei rotationssymmetrisch oder nicht rotationssymmetrisch sowie auf der optischen Achse des Scheinwerfers zentriert oder zur optischen Achse des Schweinwerfers versetzt angeordnet sein.Although above the use of an aspherical front lens in connection with a very special headlight variable beam angle was described at which the aspherical front lens, especially in the headlight positions an even smoother one between spot position and flood position Light distribution compared to that of the prior art Technology causes known such headlights, let aspherical front lenses in all kinds of others Use headlamps with variable beam angles to to influence the light distribution of the headlamp. This applies particularly to headlights with interchangeable front lenses. The aspherical front lens can be rotationally symmetrical or not rotationally symmetrical as well as on the optical Axis of the headlamp centered or to the optical The axis of the pig thrower must be offset.

Außer den oben angegebenen Werten können die Kegelschnittkonstanten r und k noch vielfältige weitere Werte annehmen. Der für praktische Anwendungen tatsächlich bedeutsame Wertebereich des r erstreckt sich von 15 mm bis 150 mm. Ist k kleiner als 0, jedoch größer als -1, so liefert die oben angegebene Gleichung eine ellipsoide Fläche. Bei k = -1 ergibt sich eine paraboloide Fläche und bei k < -1 eine hyperboloide Fläche. k kann beliebig kleine Werte annehmen, und r ist auch nicht auf den obengenannten Wertebereich beschränkt.In addition to the values given above, the conic section constants r and k still many other values accept. The one that is actually significant for practical applications Value range of the r extends from 15 mm to 150 mm. Is k less than 0, but greater than -1, so that gives above given equation an ellipsoidal area. If k = -1 results there is a paraboloid surface and a hyperboloid at k <-1 Area. k can have arbitrarily small values, and r is also not limited to the above range of values.

Abschließend sei noch ausdrücklich darauf verwiesen, daß sich die Erfindung nicht auf Scheinwerfer einer bestimmten Leistungsklasse beschränkt. Beispielsweise kann man erfindungsgemäße Scheinwerfer sowohl als Miniaturscheinwerfer mit einer Leistung von einigen 10 W als auch als Hochleistungsscheinwerfer mit einer Leistung von einigen 10 kW ausführen.Finally, it should be expressly pointed out that the invention does not apply to headlights of a particular one Performance class limited. For example, you can according to the invention Headlights both as miniature headlights a power of some 10 W as well as high-performance headlights with a power of some 10 kW.

Claims

Headlights with a variable beam angle, in which the Changing the beam angle differently than by shading of the beam path caused by an aperture or mask is arranged with one inside the headlight Light source (4) and a first lens (2), which the Front lens of the headlamp is characterized, that the first lens (2) is an aspherical lens.

Headlight according to claim 1, characterized in that the first lens (2) is grained at least on one surface is.

Headlight according to one of the preceding claims, characterized in that the first lens (2) with respect its optical axis is rotationally symmetrical.

Headlight according to one of the preceding claims, characterized in that the headlight inside directed surface of the first lens (2) is aspherical.

Headlight according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation direction of the Headlight facing surface of the first lens (2) in Meridional cut the shape of a section of a circle different conic section.

Headlight according to claim 5, characterized in that the surface facing in the beam direction of the headlight the shape of the first lens (2) in the meridional section of a hyperbolic section.

Headlight according to claim 6, characterized in that the vertex of the hyperbola on the optical axis of the Headlights.

Headlight according to claim 7, characterized in that the hyperbola satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd where k is a value from the range of -3.0 to -1.1 and r is a value from the range of 40 mm to 100 mm.

Headlight according to claim 5, characterized in that the surface facing in the beam direction of the headlight the shape of the first lens (2) in the meridional section of an ellipse section.

Headlight according to claim 9, characterized in that the small axis of the ellipse on the optical axis of the Headlights.

Headlight according to claim 10, characterized in that the ellipse satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd where k is a value from the range of -0.9 to -0.5 and r is a value from the range of 40 mm to 100 mm.

Headlight according to claim 1, characterized in that the surface of the first facing the headlight Lens (2) is spherical.

Headlight according to claim 1, characterized in that the surface of the first facing the headlight Lens (2) flat or in the direction of the light source (4) arched away.

Headlight according to one of the preceding claims, characterized by

one of the light source (4) assigned reflector (5), and

a second lens (6) arranged in the beam path between the light source (4) and the first lens (2), the reflector (5), the light source (4) and the second lens (6) being one relative to the first lens (2 ) movable optical unit are mounted along the optical axis of the headlight.

Headlight according to claim 14, characterized in that the second lens (6) is grained on at least one surface is.

Headlight according to claim 14 or 15, characterized in that the second lens (6) with respect to its optical Axis is rotationally symmetrical.

Headlight according to one of claims 14 to 16, characterized characterized in that the second lens (6) is an aspherical Lens is.

Headlight according to claim 17, characterized in that the surface of the second one facing the light source (4) Lens (6) is aspherical.

Headlamp according to claim 17 or 18, characterized in that the surface facing away from the light source (4) the second lens (6) in the meridional section the shape a conic section different from a circular section Has.

Headlight according to claim 19, characterized in that the surface of the light source facing away from the (4) second lens (6) in the meridional section the shape of a Hyperbolic section.

Headlight according to claim 20, characterized in that the vertex of the hyperbola on the optical axis of the Headlights.

Headlight according to claim 21, characterized in that the hyperbola satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd where k is a value from the range of -3.0 to -1.1 and r is a value from the range of 20 mm to 70 mm.

Headlight according to claim 19, characterized in that the surface of the light source facing away from the (4) second lens (6) in the meridional section the shape of a Has elliptical section.

Headlight according to claim 23, characterized in that the small axis of the ellipse on the optical axis of the Headlights.

Headlight according to claim 24, characterized in that the ellipse satisfies the following equation: Z. = 1 r · y 2nd 1 + 1-( k +1) y 2nd / r 2nd where k is a value in the range of -0.9 to -0.5 and r is a value in the range of 20 mm to 70 mm.

Headlight according to one of claims 14 to 25, characterized characterized in that the second lens (6) is a meniscus lens is.

Headlight according to one of claims 14 to 26, characterized characterized in that the distance between the light source (4) and the second lens (6) within the optical Unity is changeable.

Headlight according to one of claims 14 to 27, characterized characterized in that the distance between the light source (4) and the reflector (5) within the optical unit is changeable.