EP1896771B1

EP1896771B1 - Projector

Info

Publication number: EP1896771B1
Application number: EP06743180A
Authority: EP
Inventors: Erwin Melzner; Volker Schumacher
Original assignee: Arnold and Richter KG; Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Arnold and Richter KG; Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: US8366277B2; US20080198605A1; DE502006002594D1; JP2008544321A; WO2006136388A3; DE102005029669A1; JP5048662B2; WO2006136388A2; EP1896771A2

Abstract

Disclosed is a projector comprising a lamp (2) and a reflector (3) which reflects the light beams emitted by the lamp towards a light output hole of the projector. The position of the reflector (3) and the lamp (2) relative to each other can be modified, the distribution of the light that is output being adjustable by displacing the reflector and/or the lamp. The reflector is provided with facets (33) which embody a reflective surface to reflect the light beams (L) emitted by the lamp (2). The surface shape of said facets (33) is designed such that the light beams (L) generate a luminous field which has a desired light distribution and whose light beam width can be adjusted within a large range by displacing the reflector (3) and/or the lamp (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a headlamp according to the preamble of claim 1.

Zur Aufweitung bzw. Einengung des Lichtfeldes eines Scheinwerfers mit einem Scheinwerfergehäuse, in dem eine Lampe und ein paraboloider Reflektor angeordnet sind und dessen Lichtaustrittsöffnung durch eine oder mehrere Schutzscheiben abgedeckt ist, wird die Lampe in axialer Richtung relativ zum Reflektor verschoben, so dass zum Einstellen der Form des Lichtfeldes die Lampe entweder in den Reflektor hinein in Richtung des Brennpunkts des Reflektors bewegt wird, um eine Bündelung des Lichtfeldes zu erhalten, oder aus dem Reflektor heraus vom Brennpunkt des Reflektors weg, um eine Aufweitung des Lichtfeldes zu erreichen. Eine maximale Bündelung des Lichtes erhält man, wenn die Lampe sich exakt im Brennpunkt des paraboloiden Reflektors befindet, so dass die austretenden Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zueinander aus dem Scheinwerfer austreten. Bei weitem Lichtfeld steht die Lampe in einer vorderen Position im Reflektor, und die austretenden Lichtstrahlen verhalten sich konvergent, d.h. sie verdichten und kreuzen sich zunächst in einem Bereich vor der Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers und laufen dann auseinander. Die Verteilung der austretenden Lichtstrahlen wird dabei häufig über den Halbstreuwinkel charakterisiert. Ein großer Halbstreuwinkel steht für ein weites Lichtfeld, während ein kleiner Halbstreuwinkel ein stark gebündeltes Lichtfeld beschreibt.For widening or narrowing the light field of a headlamp with a headlamp housing, in which a lamp and a parabolic reflector are arranged and the light exit opening is covered by one or more shields, the lamp is displaced in the axial direction relative to the reflector, so that for adjusting the Shape of the light field, the lamp is moved either in the reflector in the direction of the focus of the reflector to obtain a bundling of the light field, or away from the reflector away from the focus of the reflector to achieve an expansion of the light field. A maximum concentration of the light is obtained when the lamp is located exactly in the focal point of the parabolic reflector, so that the exiting light rays emerge from the headlight substantially parallel to one another. In a wide field of light, the lamp is in a front position in the reflector, and the exiting light rays behave convergent, ie they first compress and intersect in an area in front of the light exit opening of the headlamp and then run apart. The distribution of the emerging light rays is often over the half-angle characterized. A large half-beam angle stands for a wide field of light, while a small half-beam angle describes a strongly focused light field.

Ein Scheinwerfer der oben genannten Art weist in der Regel eine hohe Lichtausbeute auf. Bei weitem Lichtfeld bilden die austretenden Lichtstrahlen allerdings durch ihren konvergenten Strahlenverlauf einen Bereich hoher Lichtdichte aus, so dass die Wärme- und UV-Belastung in der Umgebung des Scheinwerfers groß sein kann. Darüber hinaus sind zur Beeinflussung der austretenden Lichtstrahlen zusätzliche, der Schutzscheibe vorgelagerte Streuscheiben notwendig, um für einen Bereich von Halbstreuwinkeln ein Lichtfeld mit einer optimalen Lichtverteilung zu bewirken. Eine Optimierung des Lichtfeldes für einen großen Bereich von Halbstreuwinkeln ist mit einer solchen Anordnung aber nicht möglich.A headlamp of the above type usually has a high luminous efficacy. However, in the case of a wide field of light, the exiting light beams form a region of high light density due to their convergent beam path, so that the heat and UV stress in the vicinity of the headlight can be large. In addition, in order to influence the exiting light beams additional, the protective screen upstream lenses are necessary to effect a light field with an optimal light distribution for a range of half-angles. An optimization of the light field for a wide range of half-scattering angles is not possible with such an arrangement.

Darüber hinaus werden Scheinwerfer mit einem sphärischen Reflektor, einer im Krümmungsmittelpunkt des Reflektors feststehenden Lampe und einer davor angeordneten Stufenlinse verwendet. Um das gewünschte Lichtfeld einzustellen, wird die aus Reflektor und Lampe bestehende Anordnung relativ zur Stufenlinse bewegt und auf diese Weise eine Aufweitung oder Bündelung des Lichtfeldes erzielt. Mit einem solchen Scheinwerfer kann über einen großen Bereich von Halbstreuwinkeln das optimale Lichtfeld eingestellt und stufenlos verstellt werden, wobei der Scheinwerfer allerdings in der Regel einen schlechten Wirkungsgrad aufweist und insbesondere für Scheinwerfer mit großen Leistungen schwere Stufenlinsen zur Formung der austretenden Lichtstrahlen erfordert.In addition, headlamps are used with a spherical reflector, a fixed at the center of curvature of the reflector lamp and a front mounted Fresnel lens. In order to set the desired light field, the arrangement consisting of the reflector and the lamp is moved relative to the stepped lens, and in this way an expansion or bundling of the light field is achieved. With such a headlamp, the optimum light field can be adjusted and continuously adjusted over a wide range of half-beam angles, but the headlamp usually has poor efficiency and, in particular for high-power headlamps, requires heavy stepped lenses to shape the emerging light beams.

Aus der DE 38 12 232 A1 ist ein Leuchtenstrahler mit einem Reflektor bekannt, der zur Aufweitung des aus dem Reflektor austretenden Lichtstrahlbündel relativ zu einer Lampe bewegt werden kann. In einer Endstellung werden die aus dem Reflektor austretenden Strahlen in einem Bereich vor dem Reflektor fokussiert, während in einer Stellung, in der die Lampe sich in der Nähe des Scheitpunkts des Reflektors befindet, die Strahlen in divergenter Weise aus dem Reflektor austreten.From the DE 38 12 232 A1 a luminaire with a reflector is known, which can be moved relative to a lamp to expand the light beam emerging from the reflector. In an end position, the rays emerging from the reflector are focused in a region in front of the reflector, while in a position in which the lamp is in the vicinity of the reflector's point, the rays emerge in a divergent manner from the reflector.

Aus der US 5,446,637 ist eine Beleuchtungseinrichtung mit einem facettierten Reflektor bekannt, der eine beinahe elliptische Form aufweist und bevorzugt einen großen Anteil sichtbaren Lichts, jedoch lediglich einen kleinen Anteil infraroten Lichts reflektiert. Auf diese Weise wird erreicht, dass der erzeugte Lichtstrahl eine relativ geringe Energiedichte aufweist, so dass der Frontbereich der Beleuchtungseinrichtung in Größe und Gewicht wesentlich reduziert werden kann. Die Lage des Reflektors und der Lampe zueinander sind nicht veränderbar, so dass die Lichtstrahlbreite nicht eingestellt werden kann.From the US 5,446,637 For example, an illumination device with a faceted reflector is known which has an almost elliptical shape and preferably reflects a large proportion of visible light but only a small amount of infrared light. In this way it is achieved that the generated light beam has a relatively low energy density, so that the front area of the illumination device in size and weight can be significantly reduced. The position of the reflector and the lamp to each other are not changeable, so that the light beam width can not be adjusted.

Die WO 92/17733 offenbart eine so genannte PAR-Lampe mit einem rotationssymmetrischen Reflektor, der Facetten aufweist, die ausgebildet sind, den erzeugten Lichtstrahl zu formen. Eine Einstellbarkeit der Lichtstrahlbreite ist nicht vorgesehen.The WO 92/17733 discloses a so-called PAR lamp with a rotationally symmetric reflector having facets adapted to shape the generated light beam. An adjustability of the light beam width is not provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scheinwerfer zur Verfügung zu stellen, der ein gewünschtes Lichtfeld für einen großen Bereich von Halbstreuwinkeln ermöglicht und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The invention has for its object to provide a headlight available that allows a desired light field for a wide range of half-angles and has a high efficiency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a headlamp with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt einen Scheinwerfer zur Verfügung, bei dem ein Reflektor mit Facetten versehen ist, die eine Reflexionsfläche zur Reflexion der von einer Lampe abgegebenen Lichtstrahlen ausbilden, wobei die Facetten durch ihre Oberflächenformgebung so ausgebildet sind, dass die Lichtstrahlen ein Lichtfeld mit einer gewünschten Lichtverteilung erzeugen, dessen Lichtstrahlbreite durch das Verschieben des Reflektors und/oder der Lampe in einem weiten Bereich einstellbar ist.The solution according to the invention provides a headlight in which a reflector is provided with facets forming a reflection surface for reflecting the light rays emitted by a lamp, the facets being formed by their surface shaping so that the light rays form a light field with a desired light distribution generate, whose beam width is adjustable by moving the reflector and / or the lamp in a wide range.

Die erfindungsgemäße Lösung liefert somit einen Scheinwerfer, der die Vorteile eines Scheinwerfers mit einem paraboloiden Reflektor und eines Scheinwerfers mit einem sphärischen Reflektor vereint, eine hohe Lichtausbeute aufweist, durch den mit Facetten versehen Reflektor eine gewünschte Lichtverteilung für einen weiten Bereich von einstellbaren Lichtstrahlbreiten schafft und dabei ohne zusätzliche Streu-, Linsen-, Stufenscheiben oder dergleichen zur Formung der Lichtstrahlen auskommt.The solution according to the invention thus provides a headlamp which combines the advantages of a headlamp with a parabolic reflector and a headlamp with a spherical reflector, has a high light output, provided by the faceted reflector provides a desired light distribution for a wide range of adjustable light beam widths and thereby without additional scattering, lens, stepped disks or the like to make the shaping of the light beams.

Durch die Veränderung der relativen Lage von Lampe und Reflektor kann bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer die Lichtstrahlbreite bei Erhaltung der gewünschten Lichtverteilung über einen weiten Bereich eingestellt werden. Bevorzugt ist der Scheinwerfer dabei so ausgelegt, dass der die Lichtstrahlbreite des austretenden Lichtes beschreibende Halbstreuwinkel zwischen in etwa 10° und 50° variiert. Der Halbstreuwinkel bezeichnet hierbei den Öffnungswinkel der austretenden Lichtstrahlen und ist definiert als der Winkelbereich, in dem die Intensität des Lichtes gleich oder größer als 50% der maximalen Lichtintensität ist.By changing the relative position of the lamp and the reflector, the light beam width can be adjusted over a wide range while maintaining the desired light distribution in the headlight according to the invention. Preferably, the headlight is designed so that the light beam width of the exiting light descriptive half-angle varies between about 10 ° and 50 °. The half-beam angle here denotes the aperture angle of the exiting light beams and is defined as the angular range in which the intensity of the light is equal to or greater than 50% of the maximum light intensity.

Ein solcher Scheinwerfer ist also in der Lage, gebündelte Lichtfelder mit kleinen Halbstreuwinkeln oder weite Lichtfelder mit großen Halbstreuwinkeln zu liefern, wobei abhängig vom Halbstreuwinkel die gewünschte Lichtverteilung erzeugt wird. Dieses ermöglicht eine variable Einsetzbarkeit des Scheinwerfers, der sowohl als ausleuchtendes Flächenlicht als auch als gebündeltes Spotlicht dienen und im Betrieb stufenlos eingestellt werden kann.Such a headlamp is thus able to provide focused light fields with small half-beam angles or wide fields of light with large half-angle angles, wherein depending on the half-angle of the desired light distribution is generated. This allows a variable usability of the headlamp, which serve both as an illuminating area light and as a focused spotlight and can be adjusted continuously during operation.

Der Scheinwerfer ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung dabei so konzipiert, dass die Lichtstrahlen in divergenter Weise aus dem Scheinwerfer austreten, um so einen Bereich hoher Licht- und Wärmedichte - einen so genannten "Hot-Spot" - im Bereich der Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers zu vermeiden und die Gefahr der Überhitzung von Gegenständen im Bereich des Scheinwerfers zu verringern. Im gebündelten Fall treten die Lichtstrahlen dann nahezu parallel aus und bilden ein Lichtfeld mit einer kleinen Lichtstrahlbreite, während bei weitem Lichtfeld die Strahlen in divergenter Weise aus dem Reflektor laufen und sich erst im Fernfeld kreuzen, ohne in der Nähe des Scheinwerfers einen Bereich hoher Wärmedichte auszubilden.In an advantageous embodiment, the headlamp is designed so that the light beams emerge from the headlamp in a divergent manner so as to avoid a region of high light and heat density - a so-called "hot spot" - in the area of the light exit opening of the headlamp and to reduce the risk of overheating of objects in the area of the headlamp. In the bundled case, the light rays then emerge almost parallel and form a light field with a small beam width, while in a wide field of light the rays run in a divergent manner out of the reflector and intersect only in the far field, without forming a region of high heat density in the vicinity of the headlight ,

Es ist auch möglich, einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer so auszubilden, dass der Strahlengang der austretenden Lichtstrahlen in konvergenter Weise erfolgt. In diesem Fall würden sich die Lichtstrahlen zur Erzeugung eines weiten Lichtfeldes zunächst in einem Bereich vor dem Scheinwerfer verdichten und kreuzen, um anschließend auseinander zu laufen. Unabhängig davon, ob der Strahlengang in divergenter oder konvergenter Weise erfolgt, wird durch die Ausbildung des mit Facetten versehenen Reflektors erreicht, dass die Lichtstrahlen so reflektiert werden, dass sich das gewünschte Lichtfeld ausbildet, also eine geeignete Durchmischung der Lichtstrahlen erreicht und die gewünschte Lichtstärkeverteilung erzielt wird. Insbesondere kann auf diese Weise ein Lichtfeld mit einer gleichmäßigen Lichtverteilung erzeugt werden, ohne dass zu diesem Zweck gesonderte Bauteile in Form von Linsen und Scheiben verwendet werden müssten.It is also possible to design a headlight according to the invention such that the beam path of the exiting light beams takes place in a convergent manner. In this case, the light beams to generate a wide field of light would first in condense and cross an area in front of the headlight and then diverge. Regardless of whether the beam path takes place in a divergent or convergent manner, the formation of the faceted reflector ensures that the light beams are reflected in such a way that the desired light field is formed, ie, a suitable mixing of the light beams is achieved and the desired light intensity distribution is achieved becomes. In particular, a light field with a uniform light distribution can be produced in this way without having to use separate components in the form of lenses and disks for this purpose.

Bevorzugt sind die Lampe und der Reflektor in einem Scheinwerfergehäuse angeordnet, das eine Lichtaustrittsöffnung aufweist, die durch ein lichtdurchlässiges Abdeckelement, beispielsweise in Form einer als Schutzscheibe dienenden Glasscheibe abgedeckt ist. Der Scheinwerfer ist dabei so ausgebildet, dass der Abstand zwischen Lampe und Reflektor entlang der Reflektorachse zur Aufweitung der Lichtstrahlbreite des austretenden Lichtes verringert und zur Verkleinerung der Lichtstrahlbreite vergrößert wird. Bei maximaler Lichtbündelung steht die Lampe also in einer Position, in der sie einen maximalen Abstand zum Reflektor aufweist. Durch die Verringerung des Abstands zwischen Reflektor und Lampe wird der Strahl dann aufgeweitet und die Lichtstrahlen driften in divergenter Weise auseinander. Für den Fall, dass der Strahlengang des Reflektors konvergent ausgeprägt ist, kann die Änderung des Abstands auch in genau umgekehrter Weise erfolgen. In diesem Fall wird der Abstand zwischen Lampe und Reflektor zur Bündelung des Lichts verkleinert und umgekehrt zur Aufweitung des Lichts vergrößert.Preferably, the lamp and the reflector are arranged in a headlight housing, which has a light exit opening, which is covered by a light-transmitting cover, for example in the form of serving as a protective glass pane. The headlight is designed so that the distance between the lamp and reflector along the reflector axis is reduced to widen the light beam width of the exiting light and is increased to reduce the light beam width. At maximum light bundling, the lamp is thus in a position in which it has a maximum distance from the reflector. By reducing the distance between reflector and lamp, the beam is then widened and the light rays drift apart in a divergent manner. In the event that the beam path of the reflector is convergent, the change of the distance can also be done in exactly the opposite way. In this case, the distance between the lamp and the reflector for focusing the light is reduced and, conversely, increased to widen the light.

Mit Vorteil ist die Lampe ortsfest im Scheinwerfer angeordnet, und der Reflektor wird zum Einstellen der Lichtstrahlbreite entlang seiner Reflektorachse relativ zur Lampe verschoben. Im Falle des divergenten Strahlengangs ist es einerseits erforderlich, dass der Reflektor bei aufgeweiteter Lichtverteilung in unmittelbarer Nähe zur Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers angeordnet ist, damit die austretenden Lichtstrahlen nicht vom Gehäuse abgeschattet werden. Andererseits muss aber im Zustand maximaler Lichtbündelung, bei dem die Lampe weit vorn im Reflektor positioniert ist oder sogar nach vorne aus dem Reflektor herausragt, ein Mindestabstand zur Schutzscheibe eingehalten werden.Advantageously, the lamp is arranged stationary in the headlight, and the reflector is moved to adjust the light beam width along its reflector axis relative to the lamp. In the case of the divergent beam path, it is necessary, on the one hand, for the reflector to be arranged in the immediate vicinity of the light exit opening of the headlamp in the case of expanded light distribution, so that the exiting light beams are not shaded by the housing. On the other hand, in the state of maximum light bundling, in which the lamp is positioned far ahead in the reflector or even protrudes forward out of the reflector, a minimum distance to the protective glass must be maintained.

Diese beiden Anforderungen lassen sich vereinen, wenn die Lampe ortsfest im Scheinwerfer angeordnet ist und der Reflektor zum Einstellen der Lichtstrahlbreite entlang seiner Reflektorachse verschoben wird, also zur Lichtaufweitung zur durch die Schutzscheibe abgedeckten Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers hin und zur Lichtbündelung von der Lichtaustrittsöffnung weg bewegt wird. In diesem Fall ist der Abstand zwischen Lampe und Schutzscheibe unabhängig von der eingestellten Lichtstrahlbreite konstant, so dass eine übermäßige Erwärmung der Schutzscheibe durch die Lampe unabhängig von der eingestellten Lichtstrahlbreite vermieden ist. Die Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, dass durch die feststehende Lampe auch die zur Speisung der Lampe erforderlichen Hochspannungskabel und alle anderen Bauteile, wie beispielsweise eine Lampenfassung, ein Lampensockel und ein an die Lampe gekoppeltes Kühlsystem starr im Scheinwerfer befestigt werden können.These two requirements can be combined if the lamp is fixed in the spotlight and the reflector for adjusting the beam width is moved along its reflector axis, ie for light expansion to the covered by the protective glass light exit opening of the headlamp and for light bundling is moved away from the light exit opening. In this case, the distance between the lamp and the protective glass is constant regardless of the set light beam width, so that excessive heating of the protective glass by the lamp is avoided, regardless of the set beam width. The arrangement has the added advantage that the stationary lamp also allows the high voltage cables required for powering the lamp and all other components such as a lamp socket, a lamp base and a cooling system coupled to the lamp to be rigidly fixed in the headlight.

Der Reflektor des Scheinwerfers kann eine in etwa paraboloide oder ellipsoide Grundform aufweisen, die um eine Reflektorachse im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Abweichungen von der Rotationssymmetrie können sich allerdings über die Oberflächenformgebung der auf dem Reflektor angeordneten Facetten ergeben. Durch die paraboloide oder ellipsoide Auslegung des Reflektors wird gewährleistet, dass der Scheinwerfer eine hohe Lichtausbeute und somit einen großen Wirkungsgrad aufweist.The reflector of the headlamp may have an approximately paraboloidal or ellipsoidal basic shape, which is formed around a reflector axis substantially rotationally symmetrical. Deviations from the rotational symmetry can, however, result from the surface shaping of the facets arranged on the reflector. The parabolic or ellipsoidal design of the reflector ensures that the headlight has a high luminous efficacy and thus a high degree of efficiency.

Der Reflektor kann eine erste Öffnung zur Aufnahme einer Lampe und eine zweite Öffnung als Lichtaustrittsöffnung aufweisen. Durch die erste Öffnung erstreckt sich die am Scheinwerfer angeordnete Lampe in den Reflektor, so dass das von der Lampe erzeugte Licht vom Reflektor zur zweiten Öffnung hin reflektiert wird und den Scheinwerfer über die am Scheinwerfer vorgesehene Lichtaustrittsöffnung verlässt.The reflector may have a first opening for receiving a lamp and a second opening as a light exit opening. Through the first opening, the lamp arranged on the headlight extends into the reflector, so that the light generated by the lamp is reflected by the reflector towards the second opening and leaves the headlight via the light exit opening provided on the headlight.

Die erste Öffnung zur Aufnahme der Lampe kann prinzipiell beliebig im Reflektor angeordnet sein. Bevorzugt sind die beiden Öffnungen aber so positioniert, dass sie in Richtung der Reflektorachse beabstandet sind und in etwa parallel zueinander und senkrecht zur Reflektorachse ausgerichtet sind. Die erste Öffnung zur Aufnahme der Lampe ist dabei im Bereich des Scheitelpunkts des paraboloiden oder ellipsoiden Reflektorkörpers angeordnet, so dass sich die Lampe durch die Öffnung entlang der Reflektorachse in den Reflektor erstreckt und die Lage der Lampe relativ zum Reflektor entlang der Reflektorachse veränderbar ist, indem entweder der Reflektor oder die Lampe entlang der Reflektorachse verschoben werden. Die zweite, als Lichtaustrittsöffnung dienende Öffnung ist axial von der ersten Öffnung des Reflektors beabstandet im aufgeweiteten Bereich des paraboloiden oder ellipsoiden Körpers des Reflektors angeordnet und parallel zur ersten Öffnung ausgerichtet, so dass ein in Richtung der Reflektorachse offener paraboloider oder ellipsoider Reflektorkörper entsteht.The first opening for receiving the lamp can in principle be arranged arbitrarily in the reflector. Preferably, however, the two openings are positioned so that they are spaced apart in the direction of the reflector axis and are aligned approximately parallel to one another and perpendicular to the reflector axis. The first opening for receiving the lamp is arranged in the region of the apex of the parabolic or ellipsoidal reflector body, so that the lamp extends through the opening along the reflector axis in the reflector and the position of the lamp relative to the reflector along the reflector axis is variable by either the reflector or the lamp are moved along the reflector axis. The second, serving as a light exit opening opening is axially spaced from the first opening of the reflector in the flared portion of the paraboloidal or ellipsoidal body of the reflector and aligned parallel to the first opening, so that in the direction of the reflector axis open parabolic or ellipsoidal reflector body is formed.

Die Reflexionsfläche des Reflektors wird erfindungsgemäß von einer Vielzahl von Facetten gebildet. Im Falle einer paraboloiden oder ellipsoiden, rotationssymmetrischen Grundform ist der Reflektor dabei bevorzugt entlang seines Umfangs um die Reflektorachse in eine Vielzahl von Sektoren aufgeteilt ist, in denen die Facetten angeordnet sind. Die Sektoren erstrecken sich von der ersten Öffnung des Reflektors hin zur zweiten, als Lichtaustrittsöffnung dienenden Öffnung des Reflektors und bilden Spalten von Facetten aus.The reflection surface of the reflector is formed according to the invention of a plurality of facets. In the case of a paraboloidal or ellipsoidal, rotationally symmetrical basic shape, the reflector is preferably divided along its circumference around the reflector axis into a multiplicity of sectors in which the facets are arranged. The sectors extend from the first opening of the reflector towards the second opening of the reflector which serves as the light exit opening and form columns of facets.

Da die Licht erzeugende Lampe in der Regel rotationssymmetrisch ausgebildet ist, d.h. das erzeugt Licht in rotationssymmetrischer Weise von der auf der Reflektorachse angeordneten Lampe auf den Reflektor einfällt, sind die die Spalten von Facetten umfassenden Sektoren vorteilhafterweise zur Erzeugung eines ebenfalls in etwa rotationssymmetrischen Lichtfeldes so angeordnet, dass sie entlang des Umfangs senkrecht zur Reflektorachse eine periodische Struktur bilden. Der Reflektor ist dann bei einer makroskopischen Betrachtung des Reflektorkörpers zwar rotationssymmetrisch um die Reflektorachse ausgebildet. Eine Abweichung von der Rotationssymmetrie ergibt sich aber über die Oberflächenstruktur der Facetten, die insbesondere entlang des Umfangs um die Reflektorachse eine periodisch ausgebildete Oberflächenstruktur des Reflektors schafft.Since the light-generating lamp is usually rotationally symmetrical, i. the light generated in a rotationally symmetrical manner from the arranged on the reflector axis lamp incident on the reflector, the columns of facets sectors are advantageously arranged to generate a likewise approximately rotationally symmetric light field so that they form a periodic structure along the circumference perpendicular to the reflector axis , The reflector is then formed in a macroscopic view of the reflector body while rotationally symmetrical about the reflector axis. However, a deviation from the rotational symmetry results from the surface structure of the facets, which creates a periodically formed surface structure of the reflector, in particular along the circumference around the reflector axis.

Durch die periodische Anordnung der Sektoren bilden die Facetten mit der Reflektorachse konzentrische Zeilen gleicher Facetten aus, wobei die Facetten sich von Zeile zu Zeile in Formgebung und Ausrichtung unterscheiden können.As a result of the periodic arrangement of the sectors, the facets with the reflector axis form concentric lines of identical facets, the facets being able to differ from line to line in terms of shape and orientation.

Um die gewünschte Lichtstärkeverteilung zu erreichen, sind die den Reflektor ausbildenden Facetten gewölbt ausgebildet. Durch die Oberflächenformgebung der Facetten wird die Streuung der Lichtstrahlen bestimmt und darüber hinaus bewirkt, dass die gewünschte Streuung sich für einen weiten Bereich von einstellbaren Halbstreuwinkeln ergibt. Die Facetten weisen in einer Raumrichtung eine konkave und in einer anderen Raumrichtung eine konvexe Kontur auf. Die Facetten sind dabei so ausgebildet, dass sie im Längsschnitt entlang der Reflektorachse und einer Querachse eine konkave und im Querschnitt senkecht zur Reflektorachse eine konvexe Kontur aufweisen. Auf diese Weise kann eine vorteilhafte Lichtverteilung des austretenden Lichtes erreicht werden, bei der die Lichtstrahlen so vermischt sind, dass sich die gewünschte Lichtverteilung im Fernfeld des Scheinwerfers einstellt.In order to achieve the desired light intensity distribution, the facets forming the reflector are arched. The surface shaping of the facets determines the scattering of the light rays and, moreover, causes the desired scattering to occur for a wide range of adjustable half-tone angles. The facets have a concave contour in one spatial direction and a convex contour in another spatial direction. The facets are designed so that they have a concave and in cross section senkecht to the reflector axis a convex contour in longitudinal section along the reflector axis and a transverse axis. In this way, an advantageous light distribution of the exiting light can be achieved, in which the light beams are mixed so that the desired light distribution is adjusted in the far field of the headlamp.

Durch die Auslegung des facettierten Reflektors wird erreicht, dass die austretenden Lichtstrahlen ein Lichtfeld mit einer gewünschten, optimalen Lichtverteilung erzeugen. Um die Lichtverteilung darüber hinaus zu formen und im Betrieb zu verändern, ist es denkbar, zusätzliche Scheiben, insbesondere Linsenscheiben, Streuscheiben und/oder Stufenscheiben im Bereich der Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers anzuordnen.By designing the faceted reflector is achieved that the exiting Light rays generate a light field with a desired optimum light distribution. In order to further shape the light distribution and to change it during operation, it is conceivable to arrange additional panes, in particular lens panes, diffusing panes and / or stepped panes, in the region of the light exit opening of the headlamp.

Der erfindungsgemäße Scheinwerfer wird als Hochleistungslampe im kW-Bereich eingesetzt, bei denen es aufgrund der großen umgesetzten Leistungen zu großer Wärmeentwicklung kommen kann. Für solche Lampen ist es deshalb unabdingbar, dass die Bauteile des Scheinwerfers, insbesondere der Reflektor hitzebeständig ausgelegt sind.The headlight according to the invention is used as a high-power lamp in the kW range, in which it can come to large heat generation due to the large converted services. For such lamps, it is therefore essential that the components of the headlamp, in particular the reflector are designed to be heat resistant.

Zu diesem Zweck können die den Reflektor ausbildenden Facetten ganz oder teilweise aus einem hitzebeständigen Material wie Glas oder Glaskeramik ausgebildet und ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Insbesondere ist es zweckdienlich, die Facetten in unmittelbarer Nähe zur Lampe, also im Bereich der ersten Öffnung des Reflektors, durch die sich die Lampe in den Reflektor erstreckt, aus einem solchen Material herzustellen. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Reflektor in den Bereichen, in denen er während des Betriebes am stärksten erwärmt wird, also in den in der Nähe der Lampe angeordneten Bereichen, durch Überhitzung Schaden nimmt.For this purpose, the facets forming the reflector may be wholly or partly formed from a heat-resistant material such as glass or glass ceramic and constructed in one or more layers. In particular, it is expedient to produce the facets in the immediate vicinity of the lamp, that is to say in the region of the first opening of the reflector through which the lamp extends into the reflector, from such a material. In this way it is avoided that the reflector in the areas in which it is heated during operation the strongest, that is arranged in the vicinity of the lamp areas, by overheating damage.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Scheinwerfer darüber hinaus eine die Lampe teilweise einschließende konvektive Kühlungseinrichtung zur Erzeugung einer Konvektionsströmung auf, die die von der Lampe abgegebene Wärme ableitet. Um eine Kühlung des Reflektors auch auf der der Lampe zugewandten Seite zu ermöglichen, kann der Reflektor dabei im oberen und unteren Bereich des Reflektors Öffnungen aufweisen, die durch vollständiges oder teilweises Entfernen einzelner Facetten geschaffen sind und durch die eine durch die konvektive Kühlungseinrichtung erzeugte Kühlluftströmung durch den Reflektor strömen kann.In an advantageous embodiment, the headlight also has a convective cooling device partially enclosing the lamp for generating a convection flow, which dissipates the heat emitted by the lamp. In order to allow cooling of the reflector on the side facing the lamp, the reflector can thereby have openings in the upper and lower regions of the reflector, which are created by complete or partial removal of individual facets and through which a cooling air flow generated by the convective cooling device the reflector can flow.

In einer Variante des Scheinwerfers kann eine Aussparung im Reflektor vorgesehen sein, die dadurch gebildet ist, dass ein eine oder mehrere Zeilen von Facetten umfassender ringförmiger Bereich oder ein eine oder mehrere Spalten von Facetten umfassender sektorenförmiger Bereich des Reflektors freigelassen ist. Durch eine so geschaffene Aussparung kann beispielsweise eine Kühlluftströmung in den Reflektor hinein und durch den Reflektor hindurch strömen.In a variant of the headlamp, a recess can be provided in the reflector, which is formed by releasing a sector-shaped area of the reflector comprising one or more rows of facets or a sector-shaped area of one or more columns of facets. By means of a recess thus created, for example, a flow of cooling air can flow into the reflector and through the reflector.

Um die durch die Aussparung bewirkten Lichtverluste zu verringern, ist die ringförmige und/oder spaltenförmige Aussparung dabei in einer vorteilhaften Ausgestaltung durch einen radial beabstandeten, aus reflektierenden Facetten gebildeten Abschnitt abgedeckt, der von einer möglichen Lampenposition auf der Reflektorachse aus betrachtet die Aussparung vollständig überdeckt und sich in etwa parallel zur Oberfläche des Reflektors erstreckt. Insbesondere kann der Abschnitt zur Abdeckung der Aussparung durch einen in seinen Dimensionen gegenüber dem im Reflektor ausgesparten Bereich vergrößerten Ring und/oder Sektor ausgebildet sein, wobei der Ring bzw. der Sektor von Facetten dabei so beschaffen ist, dass er von der Reflektorachse aus betrachtet vor oder hinter der eigentlichen Oberfläche des Reflektors angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine Unterbrechung im Reflektor für das Eindringen des Kühlluftstroms bei einer gleichzeitig optisch nahezu unveränderten Reflektoranordnung geschaffen, so dass die durch die Aussparung bewirkten Lichtverluste minimiert sind.In order to reduce the light losses caused by the recess, the annular and / or column-shaped recess is in an advantageous embodiment by a radially spaced, formed from reflective facets section covered, the viewed from a possible lamp position on the reflector axis of the recess completely covers and extends approximately parallel to the surface of the reflector. In particular, the section for covering the recess may be formed by a ring and / or sector enlarged in its dimensions relative to the area recessed in the reflector, wherein the ring or the sector of facets is designed in such a way that it protrudes from the reflector axis or behind the actual surface of the reflector is arranged. In this way, an interruption in the reflector for the penetration of the cooling air flow is created at the same time optically almost unchanged reflector arrangement, so that the light losses caused by the recess are minimized.

Durch eine insbesondere hinsichtlich der Oberflächenformgebung und der Anordnung veränderte Ausbildung' der Facetten, die den radial beabstandeten, beispielsweise ringförmigen oder spaltenförmigen Abschnitt zur Abdeckung der Aussparung bilden, kann dabei bewirkt werden, dass die Lichtverteilung des mit der Aussparung versehenen Reflektors im Vergleich zu dem Reflektor ohne Aussparung nicht verändert ist, so dass die Reflektoranordnung die gewünschte Lichtverteilung erzeugt.By means of a modification of the facets, in particular with regard to the surface shape and the arrangement, which form the radially spaced-apart, for example annular or column-shaped, section for covering the recess, it is possible to ensure that the light distribution of the reflector provided with the recess is reduced in comparison to the reflector without recess is not changed, so that the reflector assembly generates the desired light distribution.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll anhand eines Ausführungsbeispiels in den nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1: eine Frontansicht eines Scheinwerfers mit einem facettierten Reflektor von vorne in den Scheinwerfer hinein;
Figur 2: eine seitliche Teilschnittsansicht eines Scheinwerfers mit einem facettierten Reflektor bei aufgeschnittenem Scheinwerfergehäuse;
Figur 3: eine Projektion eines Reflektors auf eine Ebene senkrecht zur Reflektorachse;
Figur 4: eine Projektion eines Reflektors auf eine Längsebene parallel zur Reflektorachse;
Figur 5a, 5b: zwei schematische Schnittansichten eines Reflektors in unterschiedlichen Positionen;
Figur 6a, 6b: eine schematische Darstellung eines Reflektors mit einer ringförmigen Aussparung und
Figur 7a, 7b: eine schematische Darstellung eines Reflektors mit einer sektorenförmigen Aussparung.

The idea underlying the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment in the following figures. Show it:

FIG. 1: a front view of a headlamp with a faceted reflector from the front into the headlight inside;
FIG. 2: a partial side sectional view of a headlight with a faceted reflector with cut headlight housing;
FIG. 3: a projection of a reflector on a plane perpendicular to the reflector axis;
FIG. 4: a projection of a reflector on a longitudinal plane parallel to the reflector axis;
Figure 5a, 5b: two schematic sectional views of a reflector in different positions;
Figure 6a, 6b: a schematic representation of a reflector with an annular recess and
Figure 7a, 7b: a schematic representation of a reflector with a sector-shaped recess.

Die in Figur 1 gezeigte Frontansicht und die in Figur 2 dargestellte seitliche Teilschnittansicht eines Scheinwerfers zeigen ein Scheinwerfergehäuse 1, dessen mittlerer Bereich 10 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und dessen vorderer Bereich 11 der Kontur eines Reflektors 3 angepasst ist. Der Scheinwerfer weist eine konvektive Kühlungseinrichtung 4 auf, die zur Erzeugung einer Konvektionsströmung die durch eine Lampe 2 abgegebene Wärme gezielt zum oberen Bereich des Scheinwerfergehäuses 1 ableitet und somit die im Inneren des Scheinwerfergehäuses 1 befindlichen Bauteile vor einer zu starken Wärmebelastung schützt.In the FIG. 1 shown front view and the in FIG. 2 shown side partial sectional view of a headlamp show a headlamp housing 1, the central region 10 is formed substantially cylindrical and whose front portion 11 of the contour of a reflector 3 is adjusted. The headlight has a convective cooling device 4, which diverts the heat emitted by a lamp 2 targeted to the upper region of the headlight housing 1 to generate a convection flow and thus protects the inside of the headlight housing 1 components from excessive heat load.

Die Licht abgebende Frontseite des Scheinwerfergehäuses 1 ist durch ein Abdeckelement 5 in Form einer als Schutzscheibe dienenden Glasscheibe oder einer Linsenscheibe abgeschlossen. Der Reflektor 3 ist im vorderen Bereich des Scheinwerfergehäuses 1 angeordnet und teilweise von der konvektiven Kühlungseinrichtung 4 eingeschlossen. Im Bereich des Lampensockels 20 weist der Reflektor 3 eine erste Öffnung 31 auf, durch die hindurch sich die am Lampensockel 20 befestigte Lampe 2 in das Innere des Reflektors 3 entlang der Reflektorachse des Reflektors 3 erstreckt. Die Lampe 2 erzeugt zur Reflektorachse rotationssymmetrische Lichtstrahlen, die vom Reflektor 3 zu einer zweiten Öffnung 32 des Reflektors 3 hin reflektiert werden und durch das lichtdurchlässige Abdeckelement 5 den Scheinwerfer verlassen.The light-emitting front side of the headlight housing 1 is closed off by a cover element 5 in the form of a glass pane or a lens disk serving as a protective pane. The reflector 3 is arranged in the front region of the headlight housing 1 and partially enclosed by the convective cooling device 4. In the area of the lamp base 20, the reflector 3 has a first opening 31, through which the lamp 2 fixed to the lamp base 20 extends into the interior of the reflector 3 along the reflector axis of the reflector 3. The lamp 2 generates to the reflector axis rotationally symmetrical light rays, which are reflected by the reflector 3 to a second opening 32 of the reflector 3 out and leave the headlight through the translucent cover 5.

Die Lampe 2 ist im Inneren des Reflektors 3 angeordnet und dabei ortsfest über den Lampensockel 20 mit dem Scheinwerfergehäuse 1 verbunden. Zum Einstellen der Lichtstrahlbreite ist der Reflektor 3 entlang der Reflektorachse verschiebbar, so dass durch ein Verschieben des Reflektors 3 die Lage von Reflektor 3 und Lampe 2 relativ zueinander verändert werden kann. Bei einem gebündelten Lichtfeld, also einer kleinen Lichtstrahlbreite der austretenden Lichtstrahlen, ist der Reflektor 3 von dem Abdeckelement 5 weg in eine hintere Position bewegt, so dass die Lampe 2 in einer vorderen Position im Reflektor 3 steht. Bei weitem Lichtfeld, also einer großen Lichtstrahlbreite, ist der Reflektor 3 zum Abdeckelement 5 hin verschoben, und die Lampe 2 nimmt eine Position nahe am Scheitelpunkt des Reflektors 3 ein. Der Reflektor 3 ist dabei stufenlos verschiebbar, so dass die Lichtstrahlbreite in einem Bereich von Halbstreuwinkeln zwischen in etwa 10° und 50° stufenlos einstellbar ist.The lamp 2 is arranged in the interior of the reflector 3 and thereby connected in a stationary manner via the lamp cap 20 to the spotlight housing 1. For adjusting the light beam width, the reflector 3 is displaceable along the reflector axis, so that the position of the reflector 3 and the lamp 2 can be changed relative to one another by displacing the reflector 3. In the case of a focused light field, that is to say a small light beam width of the exiting light beams, the reflector 3 is moved away from the cover element 5 into a rear position, so that the lamp 2 is in a front position in the reflector 3. With a wide field of light, that is, a large light beam width, the reflector 3 is displaced toward the cover element 5, and the lamp 2 assumes a position close to the vertex of the reflector 3. The reflector 3 is infinitely displaceable, so that the light beam width is infinitely adjustable in a range of half-beam angles between about 10 ° and 50 °.

Die Figuren 3 und 4 zeigen Ansichten des Reflektors 3, in denen der Reflektor 3 zum einen auf eine Querebene senkrecht zur Reflektorachse (Figur 3) und zum anderen auf eine durch die Reflektorachse und eine Querachse senkrecht zur Reflektorachse gebildete Längsebene (Figur 4) projiziert ist. Der Reflektor 3 weist eine paraboloide, rotationssymmetrische Grundform auf und ist aus einzelnen Facetten 33 ausgebildet, die von der Reflektorachse aus gesehen im Querschnitt senkrecht zur Reflektorachse eine konvexe Form aufweisen (Figur 3) und die im Längsschnitt entlang der Reflektorachse und einer Querachse konkav ausgebildet sind (Figur 4). Die Facetten 33 sind also so geformt, dass sie im Querschnitt einen zur Reflektorachse hin weisenden Bauch ausbilden und gleichzeitig im Längsschnitt von der Reflektorachse aus betrachtet in konkaver Weise gewölbt sind.The Figures 3 and 4 show views of the reflector 3, in which the reflector 3 on the one hand to a transverse plane perpendicular to the reflector axis ( FIG. 3 ) and on the other to a formed by the reflector axis and a transverse axis perpendicular to the reflector axis longitudinal plane ( FIG. 4 ) is projected. The reflector 3 has a paraboloidal, rotationally symmetrical basic shape and is formed from individual facets 33 which, viewed from the reflector axis, have a convex shape in cross-section perpendicular to the reflector axis ( FIG. 3 ) and which are concave in longitudinal section along the reflector axis and a transverse axis ( FIG. 4 ). The facets 33 are thus shaped so that they form a transverse to the reflector axis pointing towards the belly and at the same time are curved in a concave manner in longitudinal section viewed from the reflector axis.

Die Facetten 33 sind auf dem Reflektor 3 in einer Vielzahl von Sektoren 34 angeordnet, die sich von der ersten Öffnung 31 des Reflektors 3, durch die die Lampe 2 in das Innere des Reflektors 3 geführt wird, zur zweiten Öffnung 32 des Reflektors 3 hin erstrecken und nach außen hin verbreitern. Durch die gleichförmige Anordnung der Facetten 33 in den einzelnen Sektoren 34 ergibt sich eine Aufteilung der Facetten 33 in Spalten und Zeilen, wobei sich die Spalten entlang der Sektoren 34 erstrecken und die Zeilen senkrecht dazu entlang des Umfangs um die Reflektorachse verlaufen. Die Facetten 33 in einer Zeile gleichen sich dabei in Formgebung und Größe, so dass entlang jeder Zeile eine aus der Aneinanderreihung der Facetten 33 gebildete periodische Struktur entsteht. Die Facetten 33 in unterschiedlichen Zeilen hingegen können sich in Formgebung und Größe unterscheiden. Insbesondere ist der Reflektor 3 so ausgebildet, dass in den innen gelegenen Zeilen, also zur ersten Öffnung 31 des Reflektors 3 hin, die Facettierung des Reflektors 3 entsprechend der Winkelteilung in Sektoren enger wird.The facets 33 are arranged on the reflector 3 in a plurality of sectors 34, which extend from the first opening 31 of the reflector 3, through which the lamp 2 is guided into the interior of the reflector 3, to the second opening 32 of the reflector 3 and broaden outwards. The uniform arrangement of the facets 33 in the individual sectors 34 results in a division of the facets 33 into columns and rows, wherein the columns extend along the sectors 34 and the rows extend perpendicular thereto along the circumference around the reflector axis. The facets 33 in a row resemble each other in shape and size, so that along each line a periodic structure formed from the juxtaposition of the facets 33 is formed. The facets 33 in different lines, however, may differ in shape and size. In particular, the reflector 3 is formed so that in the inner lines, ie the first opening 31 of the reflector 3 back, the faceting of the reflector 3 according to the angle division into sectors becomes narrower.

Die Facetten 33 sind hinsichtlich Wölbung und Anordnung so ausgebildet, dass sie eine optimale Lichtfeldverteilung erzeugen. Die Facetten 33 des Reflektors 3 gemäß Figur 3 und Figur 4 sind in fünf Ringen 35a-35e angeordnet, die zur Reflektorachse konzentrisch sind und jeder für sich im Längsschnitt entlang der Reflektorachse und einer Querachse eine konkave Form aufweisen, wie aus Figur 4 hervorgeht. Die einzelnen Ringe 35a-35e bestehen dabei zumindest teilweise aus mehrere Facettenzeilen, wobei die Aufteilung zur ersten, die Lampe 2 aufnehmende Öffnung 31 hin enger wird und die Anzahl der Zeilen pro Ring nach innen zunimmt.The facets 33 are designed with respect to curvature and arrangement so that they produce an optimal light field distribution. The facets 33 of the reflector 3 according to FIG. 3 and FIG. 4 are arranged in five rings 35a-35e, which are concentric to the reflector axis and each have a concave shape in a longitudinal section along the reflector axis and a transverse axis, as seen from FIG. 4 evident. The individual rings 35a-35e consist at least partially of several facet lines, wherein the division to the first, the lamp 2 receiving opening 31 is narrowed towards and increasing the number of lines per ring inward.

Der Reflektor 3 ist entlang einer parallel zur Reflektorachse weisenden Verschieberichtung V verschiebbar im Scheinwerfergehäuse 1 angeordnet und wird zum Einstellen der Lichtstrahlbreite des ausfallenden Lichtes gegenüber der im Lampensockel 20 befestigten Lampe 2 verschoben. Figur 5a und 5b zeigen schematische Schnittansichten des Reflektors 3 in relativ zur Lampe 2 unterschiedlichen Positionen. In Figur 5a ist der Reflektor 3 vom Abdeckelement 5 weg nach hinten verschoben, so dass die Lampe 2 in einer vorderen Position im Reflektor 3 steht. Diese relative Lage von der Lampe 2 zum Reflektor 3 bewirkt ein gebündeltes Lichtfeld, bei dem der die Lichtstrahlbreite beschreibende Halbstreuwinkel klein ist und die Lichtstrahlen L nahezu parallel zueinander aus dem Reflektor 3 austreten. Zur Aufweitung der Lichtstrahlbreite wird der Reflektor 3 zum Abdeckelement 5 hin nach vorne geschoben, so dass die Lampe 2 in eine Position nahe am Scheitelpunkt des Reflektors 3 bewegt wird. Dieser Zustand ist in Figur 4b gezeigt, in dem sich ein weites Lichtfeld mit einem großen Halbstreuwinkel dadurch ergibt, dass der Reflektor 3 sich in eine vordere Position im Scheinwerfer nahe an das Abdeckelement 5 verschoben ist.The reflector 3 is arranged displaceably in the headlight housing 1 along a direction of displacement V pointing parallel to the reflector axis and is displaced relative to the lamp 2 fixed in the lamp base 20 in order to adjust the light beam width of the emergent light. FIGS. 5a and 5b show schematic sectional views of the reflector 3 in relative to the lamp 2 different positions. In FIG. 5a the reflector 3 is moved away from the cover 5 away to the rear, so that the lamp 2 is in a front position in the reflector 3. This relative position of the lamp 2 to the reflector 3 causes a collimated light field in which the half-beam angle describing the light beam width is small and the light beams L emerge from the reflector 3 almost parallel to one another. In order to widen the light beam width, the reflector 3 is pushed forward toward the cover element 5, so that the lamp 2 is moved to a position close to the vertex of the reflector 3. This state is shown in FIG. 4 b, in which a wide light field having a large half-beam angle results because the reflector 3 is displaced into a front position in the headlight close to the cover element 5.

Der Reflektor 3 ist facettiert ausgebildet, um eine gewünschte Lichtverteilung ohne die Verwendung zusätzlicher Linsen-, Streu- oder Stufenscheiben zu erzeugen. Jede einzelne Facette 33 nimmt dabei Licht auf und erzeugt ein reflektiertes Strahlenfeld, wobei sich die von den Facetten 33 ausgehenden Lichtstrahlen vermischen und sich im Fernfeld derart überschneiden, dass die gewünschte Lichtverteilung im Fernfeld entsteht. Dadurch, dass auf zusätzliche Scheiben zur Formung des ausfallenden Lichtfeldes verzichtet werden kann, werden auch die Lichtverluste, die mit der Verwendung solcher Scheiben unvermeidbar einhergehen, vermieden, so dass die Anordnung insgesamt verlustärmer als herkömmliche Scheinwerfer ausgebildet sein kann.The reflector 3 is faceted to produce a desired light distribution without the use of additional lens, scatter or stepped wheels. Each individual facet 33 absorbs light and generates a reflected radiation field, wherein the light rays emanating from the facets 33 mix and overlap in the far field in such a way that the desired light distribution in the far field is created. Due to the fact that it is possible to dispense with additional disks for shaping the emergent light field, the light losses that inevitably accompany the use of such disks are also avoided, so that the arrangement can be designed with lower overall losses than conventional headlamps.

Durch die gewölbten Facetten 33 weist der Reflektor 3 mit seiner aus den einzelnen Facetten 33 zusammengesetzten Reflexionsfläche keinen echten Brennpunkt auf. Im Zustand maximaler Lichtbündelung (siehe Figur 5a) steht die Lampe 2 aber in einem Quasibrennpunkt, so dass die von der Lampe 2 ausgehenden und von den Facetten 33 reflektierten Lichtstrahlen L nahezu parallel aus dem Scheinwerfer austreten. Dieser Quasibrennpunkt entspricht dabei dem Brennpunkt der rotationssymmetrischen, paraboloiden Grundform des Reflektors 3 bei Vernachlässigung der durch die einzelnen Facetten 33 bewirkten lokalen Oberflächenwölbung. Zur Aufweitung des Lichtfeldes wird die Lage der Lampe 2 relativ zum Reflektor 3 dann so verändert, dass der Abstand zwischen Reflektor 3 und Lampe 2 kleiner wird, die Lampe 2 also aus dem Quasibrennpunkt hin zum Reflektor 3 bewegt wird.Due to the curved facets 33, the reflector 3 with its composed of the individual facets 33 reflection surface on no real focus. In the state of maximum light bundling (see FIG. 5a However, the lamp 2 is in a quasi-focal point, so that the outgoing of the lamp 2 and reflected by the facets 33 light beams L emerge almost parallel from the headlight. This quasi-focal point corresponds to the focal point of the rotationally symmetrical, paraboloidal basic shape of the reflector 3, neglecting the local surface curvature caused by the individual facets 33. To widen the light field, the position of the lamp 2 relative to the reflector 3 is then changed so that the distance between the reflector 3 and lamp 2 is smaller, the lamp 2 is thus moved from the Quasibrennpunkt to the reflector 3.

Bei alternativen Ausführungsformen kann der Reflektor 3 ortsfest im Scheinwerfer angeordnet sein und die Lampe 2 zum Einstellen der Lichtstrahlbreite verschoben werden. Die Wirkweise des Scheinwerfers ist davon nicht beeinträchtigt. Es ist auch denkbar, den Strahlengang des Scheinwerfers konvergent auszubilden, so dass sich bei weitem Lichtfeld die austretenden Lichtstrahlen L zunächst in einem Bereich vor dem Scheinwerfergehäuse 1 verdichten und erst dann auseinander laufen. In diesem Fall ist es zweckdienlich, dass zur Aufweitung des Lichtfeldes der Reflektor 3 nach hinten verschoben wird, die Lampe also in eine vordere, dem Quasibrennpunkt des Reflektors vorgelagerte Position im Reflektor 3 bewegt wird, während zur Bündelung des ausfallenden Lichtes der Reflektor 3 nach hinten verschoben wird, um die Lampe 2 in den Quasibrennpunkt des Reflektors zu bringen. Auch hier wird aber durch die Ausbildung der Facetten 33 eine Vermischung der Lichtstrahlen L bewirkt und dementsprechend ein gewünschtes Lichtfeld erzeugt, ohne dass zusätzliche Bauteile in Form von Scheiben erforderlich wären.In alternative embodiments, the reflector 3 can be arranged stationary in the headlight and the lamp 2 are moved to adjust the light beam width. The mode of operation of the headlamp is not affected. It is also conceivable to form convergent the beam path of the headlamp, so that the light rays L exiting initially condense in a region in front of the headlight housing 1 and only then diverge when the light field is wide. In this case, it is expedient that the reflector 3 is displaced to the rear for widening the light field, that is, the lamp is moved into a front, the quasi-focal point of the reflector upstream position in the reflector 3, while for bundling the outgoing light of the reflector 3 to the rear is moved to bring the lamp 2 in the quasi-focal point of the reflector. Again, however, the formation of the facets 33 causes a mixing of the light beams L and accordingly generates a desired light field, without additional components would be required in the form of slices.

Der Scheinwerfer ist insbesondere als Hochleistungsscheinwerfer mit Leistungen im kW-Bereich einsetzbar. Aufgrund der großen umgesetzten Leistungen kommt es bei solchen Scheinwerfern zu großer Wärmeentwicklung, so dass die Bauteile des Scheinwerfers hitzebeständig ausgebildet sein müssen. Insbesondere betrifft dieses den Reflektor 3, dessen Facetten 33 in Bereichen, in denen der Reflektor 3 besonders stark erwärmt wird, aus speziellen, hitzebeständigen Materialien wie Glas oder Glaskeramik hergestellt ist. Der Reflektor 3 reflektiert dabei einen Großteil der Lichtleistung im Bereich der inneren Facettenringe 35a, so dass es insbesondere dort zur Erwärmung kommt und die Facetten 33 in diesem Bereich hitzebeständig ausgebildet sein müssen. In den Außenbereichen 35d, 35e sind solche Maßnahmen nicht erforderlich, so dass dort die Facetten 33 aus einem günstigem Material, wie beispielsweise metallbeschichtetes Glas, hergestellt sein können.The headlamp can be used in particular as a high-performance headlamp with power in the kW range. Due to the large converted services, it comes with such headlights to great heat development, so that the components of the headlight must be made resistant to heat. In particular, this relates to the reflector 3, the facets 33 in areas where the reflector 3 is particularly strongly heated, is made of special, heat-resistant materials such as glass or glass ceramic. In this case, the reflector 3 reflects a large part of the light output in the area of the inner facet rings 35a, so that heating occurs in particular there and the facets 33 must be made heat-resistant in this area. In the outer areas 35d, 35e such measures are not required, so that there the facets 33 can be made of a favorable material, such as metal-coated glass.

Zur Kühlung des Scheinwerfers ist eine konvektive Kühlungseinrichtung 4 vorgesehen, die den Reflektor 3, wie aus Figur 2 ersichtlich, teilweise einhüllt. Die konvektive Kühlungseinrichtung 4 erzeugt einen vertikalen Kühlluftstrom, der die Wärme ableitet und nach oben im Scheinwerfer und aus dem Scheinwerfer heraus transportiert. Um einen solchen Kühlluftstrom auch im inneren Bereich des Reflektors 3 und durch den Reflektor 3 hindurch zu ermöglichen, können im oberen und unteren Bereich des Reflektors 3 Öffnungen vorgesehen sein, die dadurch geschaffen sind, dass einzelne Facetten 33 ganz oder teilweise weggelassen sind. Auf diese Weise werden Kanäle geschaffen, durch die ein vertikaler Kühlluftstrom Wärme von unten nach oben durch den Reflektor 3 hindurch und aus dem Reflektor 3 hinaus ableiten kann. Die Reflexion der Lichtstrahlen am Reflektor 3 wird dabei durch die Schaffung der Öffnungen im Reflektor 3 nicht wesentlich beeinflusst, da die reflektierte Lichtleistung näherungsweise proportional zur Gesamtfläche des Reflektors 3 ist und die Öffnungen klein im Vergleich zur Gesamtfläche des Reflektors 3 sind. Die Lichtverteilung im Fernfeld ist also von solchen Maßnahmen nicht betroffen.For cooling the headlamp a convective cooling device 4 is provided, which the reflector 3, as from FIG. 2 visible, partially enveloped. The convective cooling device 4 generates a vertical flow of cooling air which dissipates the heat and transports it upwards in the headlight and out of the headlight. In order to allow such a cooling air flow in the inner region of the reflector 3 and through the reflector 3, 3 openings may be provided in the upper and lower regions of the reflector, which are created by the fact that individual facets 33 are omitted completely or partially. In this way, channels are created through which a vertical flow of cooling air can dissipate heat from the bottom to the top through the reflector 3 and out of the reflector 3. The reflection of the light rays at the reflector 3 is not significantly affected by the creation of the openings in the reflector 3, since the reflected light power is approximately proportional to the total area of the reflector 3 and the openings are small compared to the total surface of the reflector 3. The light distribution in the far field is thus not affected by such measures.

Bei den in den Figuren 6a, 6b und 7a, 7b dargestellten Ausführungsformen des Reflektors 3 sind Aussparungen 36 im Reflektor geschaffen, indem ganze Zeilen oder Spalten von Facetten 33 des Reflektors 3 freigelassen sind.In the in the FIGS. 6a, 6b and 7a, 7b illustrated embodiments of the reflector 3 are recesses 36 created in the reflector by whole rows or columns of facets 33 of the reflector 3 are released.

In den Figur 6a und 6b ist ein Reflektor gezeigt, bei dem eine ringförmige Aussparung 36 in der Oberfläche des Reflektors 3 durch einen Ring 35b' von Facetten 33 abgedeckt ist, wobei der Ring 35b' aus mehreren Facettenzeilen ausgebildet ist, einen vergrößerten Durchmesser und eine größere Höhe als der Reflektor 3 im Bereich der Aussparung 36 aufweist und somit von der Reflektorachse aus betrachtet hinter dem eigentlichen Reflektor 3 angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine Reflektoranordnung mit einer Aussparung 36 geschaffen, bei der beispielsweise ein Kühlluftstrom in das Innere des Reflektors 3 hinein und durch den Reflektor 3 hindurch dringen kann und gleichzeitig das optische Verhalten des Reflektors 3 nicht wesentlich beeinträchtig ist.In the FIGS. 6a and 6b For example, a reflector is shown in which an annular recess 36 in the surface of the reflector 3 is covered by a ring 35b 'of facets 33, the ring 35b' being formed of multiple facet lines, an enlarged diameter and a greater height than the reflector 3 has in the region of the recess 36 and thus viewed from the reflector axis from behind the actual reflector 3 is arranged. In this way, a reflector arrangement is provided with a recess 36, in which, for example, a cooling air flow into the interior of the reflector 3 and can penetrate through the reflector 3 and at the same time the optical behavior of the reflector 3 is not significantly impaired.

Der zur Abdeckung der Aussparung 36 dienende Ring 35b' ist dabei radial vom eigentlichen Reflektor 3 beabstandet, erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur ursprünglichen Oberfläche des Reflektors 3 im Bereich der Aussparung 36 und überlappt in Richtung der Reflektorachse die jeweils benachbarten Ringe 35a, 35c, um somit von der Reflektorachse, insbesondere von den möglichen Lampenpositionen auf der Reflektorachse aus betrachtet die Aussparung 36 vollständig zu überdecken. Auf diese Weise können die Verluste, die durch aus der Aussparung 36 im Reflektor 3 heraus gestreutes Licht entstehen, vermindert werden, so dass der Wirkungsgrad und die erzeugte Lichtverteilung des in der beschriebenen Weise mit Aussparungen 36 versehenen Reflektors 3 nicht wesentlich beeinflusst ist.The serving to cover the recess 36 ring 35b 'is radially spaced from the actual reflector 3, extends substantially parallel to the original surface of the reflector 3 in the region of the recess 36 and overlaps in the direction of the reflector axis, the respective adjacent rings 35a, 35c to Thus, viewed from the reflector axis, in particular from the possible lamp positions on the reflector axis of the recess 36 completely cover. In this way, the losses caused by light scattered out of the recess 36 in the reflector 3 can be reduced, so that the efficiency and the light distribution of the reflector 3 provided with recesses 36 in the manner described is not significantly affected.

In dem in den Figuren 7a und 7b dargestellten Reflektor 3 ist eine Aussparung 36 beispielsweise für einen Kühlstrom geschaffen, indem ein sektorenförmiger Bereich von Facetten 33 des Reflektors 3 freigelassen ist und durch einen radial beabstandeten, von der Reflektorachse aus gesehen hinter dem eigentlichen Reflektor 3 angeordneten Sektor 34' abgedeckt ist. Der Sektor 34' ist durch mehrere Spalten von Facetten 33 ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur ursprünglichen Oberfläche des Reflektors 3 im Bereich seiner Aussparung 36. Aus der Figur 7a ist ersichtlich, dass der Sektor 34' zum einen in seiner Höhe entlang der Reflektorachse und in radialer Richtung senkrecht zur Reflektorachse vergrößert ist und zum anderen von der Reflektorachse aus betrachtet nach außen, also in radialer Richtung relativ zum eigentlichen Reflektor 3 versetzt angeordnet ist. Der Sektor 34' kann dabei zusätzlich entlang des Umfangs des Reflektors 3 senkrecht zur Reflektorachse so ausgebildet sein, dass er in Umfangsrichtung die dem Sektor 34' benachbarten Sektoren überlappt.In the in the FIGS. 7a and 7b illustrated reflector 3 is a recess 36, for example, created for a cooling flow by a sector-shaped range of facets 33 of the reflector 3 is released and arranged by a radially spaced, viewed from the reflector axis from behind the actual reflector 3 Sector 34 'is covered. The sector 34 'is formed by a plurality of columns of facets 33 and extends substantially parallel to the original surface of the reflector 3 in the region of its recess 36. From the Figure 7a It can be seen that the sector 34 'on the one hand in its height along the reflector axis and in the radial direction is increased perpendicular to the reflector axis and on the other from the reflector axis outwardly viewed, that is offset in the radial direction relative to the actual reflector 3. The sector 34 'may additionally be formed along the circumference of the reflector 3 perpendicular to the reflector axis so that it overlaps in the circumferential direction of the sectors 34' adjacent sectors.

Ein Reflektor 3 gemäß den Figuren 6a, 6b und 7a, 7b weist somit eine Aussparung 36 auf, mittels derer eine effektive Kühlung des Reflektors 3 und der Lampe 2, die im Innenraum des Reflektors 3 angeordnet und von diesem eingeschlossen ist, möglich ist, wobei durch die Ausbildung und die räumliche Anordnung des einen Abschnitt zur Abdeckung der Aussparung 36 ausbildenden Sektors 34' oder Rings 35b' die Lichtleistung und Lichtverteilung des Scheinwerfers nicht wesentlich beeinträchtigt ist, so dass der Scheinwerfer einen vergleichbaren Wirkungsgrad wie eine Anordnung mit einem geschlossen Reflektor 3 aufweist.A reflector 3 according to the FIGS. 6a, 6b and 7a, 7b Thus, a recess 36, by means of which an effective cooling of the reflector 3 and the lamp 2, which is arranged in the interior of the reflector 3 and enclosed by this, is possible, wherein the formation and the spatial arrangement of a portion to cover the Recess 36 forming sector 34 'or ring 35b' the light output and light distribution of the headlamp is not significantly affected, so that the headlamp has a comparable efficiency as an arrangement with a closed reflector 3.

Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass die Figuren 6a, 6b und 7a, 7b nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind und insbesondere der radiale Abstand zwischen dem zur Abdeckung der Aussparung 36 dienenden Abschnitt 34', 35b' und dem Reflektor 3 kleiner als dargestellt sein kann.It should be noted that the FIGS. 6a, 6b and 7a, 7b not drawn to scale and in particular the radial distance between serving to cover the recess 36 portion 34 ', 35b' and the reflector 3 may be smaller than shown.

Bei den Ausführungsformen des Reflektors 3 gemäß den Figuren 6a, 6b und 7a, 7b kann dabei durch eine veränderte Ausbildung der Facetten 33 hinsichtlich ihrer Wölbung und ihrer Anordnung in dem Ring 35b' oder dem Sektor 34' bewirkt werden, dass die erzeugte Lichtverteilung des mit der Aussparung 36 versehenen Reflektor 3 vergleichbar ist mit der Lichtverteilung eines Reflektors 3 ohne Aussparung 36.In the embodiments of the reflector 3 according to the FIGS. 6a, 6b and 7a, 7b can be effected by an altered design of the facets 33 with respect to their curvature and their arrangement in the ring 35b 'or the sector 34', that the generated light distribution of the recess 36 provided with the reflector 3 is comparable to the light distribution of a reflector 3 without recess 36th

Es ist denkbar, nicht nur eine einzelne Aussparung 36 zu schaffen, sondern durch das Weglassen, Versetzen und/oder Skalieren mehrerer Ringe 35b' und/oder Sektoren 34' von Facetten 33 mehrere Aussparungen im Reflektor 3 herzustellen, um eine weitere Verbesserung der Kühlung zu erreichen.It is conceivable to provide not only a single recess 36, but by omitting, displacing and / or scaling a plurality of rings 35b 'and / or sectors 34' of facets 33 to produce a plurality of recesses in the reflector 3, to further improve cooling to reach.

Andere Ausführungsformen des Scheinwerfers sind denkbar. Insbesondere ist die Erfindung hier anhand eines Scheinwerfers mit einem divergenten Strahlengang erläutert worden, der zur Formung des Lichtfeldes einen facettierten Reflektor 3 verwendet. Es ist aber auch möglich, einen Scheinwerfer mit einem konvergenten Strahlengang herzustellen, der durch die Ausbildung des facettierten Reflektors 3 ebenfalls für einen weiten Bereich von einstellbaren Halbstreuwinkeln eine gewünschte Lichtverteilung aufweist.Other embodiments of the headlamp are conceivable. In particular, the invention is explained here with reference to a headlamp with a divergent beam path has been used, which uses a faceted reflector 3 to form the light field. But it is also possible to produce a headlight with a convergent beam path, which also has a desired light distribution through the formation of the faceted reflector 3 for a wide range of adjustable half-beam angles.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Scheinwerfergehäuseheadlamp housing
22: Lampelamp
33: Reflektorreflector
44: Konvektive KühlungseinrichtungConvective cooling device
55: Abdeckelementcover
1010: Mittlerer Bereich des ScheinwerfergehäusesMiddle area of the spotlight housing
1111: Vorderer Bereich des ScheinwerfergehäusesFront area of the spotlight housing
2020: Lampensockellamp base
3131: Erste Öffnung des ReflektorsFirst opening of the reflector
3232: Zweite Öffnung des ReflektorsSecond opening of the reflector
3333: Facettefacet
3434: Sektorsector
34'34 ': Sektorsector
35a-e35a-e: Ringerings
35b'35b ': Ringring
3636: Aussparungrecess
LL: Lichtstrahlenlight rays
VV: Verschieberichtungdisplacement direction

Claims

Projector, designed as a high power projector in the kW range, having a lamp (2) and a reflector (3) that reflects the light beams (L) emitted by the lamp (2) toward a light exit opening of the projector, it being possible to vary the position of the reflector (3) and of the lamp (2) relative to one another, and to set the distribution of the exiting light by displacing the reflector (3) and/or the lamp (2),
characterized
in that the reflector (3) is provided with facets (33) that form a reflective surface for reflecting the light beams (L) emitted by the lamp (2), the facets (33) being constituted by their surface shaping such that the light beams (L) generate a light field with a desired light distribution and whose light beam width can be set in a wide range by displacing the reflector (3) and/or the lamp (2), the facets (33) forming the reflector (3) having a concave shape in one spatial direction and a convex shape in another spatial direction.
Projector according to Claim 1, characterized in that the half scattering angle describing the light beam width of the exiting light can be set in a range between approximately 10° and 50°.
Projector according to Claim 1 or 2, characterized in that the light beams (L) reflected by the reflector (3) exit from the projector as divergent light beams (L).
Projector according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lamp (2) and the reflector (3) are arranged in a projector housing (1) that has a light exit opening that is covered by a translucent cover element (5).
Projector according to Claim 4, characterized in that the spacing between the lamp (2) and reflector (3) can be reduced along a reflector axis in order to expand the light beam width of the exiting light, and can be enlarged in order to decrease the light beam width.
Projector according to Claim 5, characterized in that the lamp (2) is arranged in a stationary fashion in the projector housing (1), and the reflector (3) can be displaced along the reflector axis.
Projector according to at least one of the preceding claims, characterized in that the reflector (3) has a paraboloidal or ellipsoidal basic shape that is designed to be rotationally symmetrical about the reflector axis, apart from the surface shaping of the facets (33) forming the reflector (3).
Projector according to Claim 7, characterized in that the reflector (3) has a first central opening (31) for holding a lamp (2), and a second opening (32) as light exit opening.
Projector according to Claim 8, characterized in that the first opening (31) for holding the lamp (2) and the second opening (32), serving as light exit opening, are spaced apart in the direction of the reflector axis and are aligned approximately parallel to one another and perpendicular to the reflector axis.
Projector according to at least one of the preceding claims, characterized in that the reflector (3) is divided along its circumference about the reflector axis into a multiplicity of sectors (34) in which the facets (33) are arranged.
Projector according to Claim 10, characterized in that the sectors (34) extend from the first opening (31) of the reflector (3) to the second opening (32), serving as light exit opening, and form columns of facets (33).
Projector according to Claim 11, characterized in that the sectors (34) comprising the columns of facets (33) form a periodic reflector structure.
Projector according to Claim 12, characterized in that, owing to the periodic arrangement of the sectors (34), the facets (33) form rows of identical facets (33) that are concentric with the reflector axis, the facets (33) differing from row to row in shaping and alignment.
Projector according to one of the preceding claims, characterized in that the facets (33) forming the reflector (3) have a concave contour in the longitudinal section along the reflector axis and a transverse axis, and a convex contour in the cross section perpendicular to the reflector axis.
Projector according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the cover element (5) covering the light exit opening of the projector, further plates are arranged in the region of the light exit opening of the projector housing (1).
Projector according to Claim 15, characterized in that the plates are designed as lens plates, diffusion plates and/or stepped plates.
Projector according to one of the preceding claims, characterized in that for the purpose of a heat resistant design of the reflector (3), the facets (33) forming the reflector (3) are constructed entirely or partially from a heat resistant material such as glass or glass ceramic, and are of single layer or multilayer structure.