EP3752765B1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer abschirmblende zur abschirmung eintretender sonnenstrahlung - Google Patents

Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer abschirmblende zur abschirmung eintretender sonnenstrahlung Download PDF

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EP3752765B1
EP3752765B1 EP19705093.3A EP19705093A EP3752765B1 EP 3752765 B1 EP3752765 B1 EP 3752765B1 EP 19705093 A EP19705093 A EP 19705093A EP 3752765 B1 EP3752765 B1 EP 3752765B1
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EP
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light
motor vehicle
vehicle headlamp
shielding screen
shielding
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Nina Brauner
Mathias SCHRAGL
Christoph Längauer
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ZKW Group GmbH
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle headlight with a substantially flat shielding screen for shielding incoming solar radiation, the shielding screen being arranged between a lighting unit with at least one light source and projection optics, and having a light exit opening for light emitted forwards by the lighting unit, the light emanating from the lighting unit is projected as a light image into the traffic area by means of the projection optics and the shielding screen is outside the focal plane of the projection optics.
  • the solar radiation in connection with optical elements of the headlight can heat up parts inside the headlight so much due to the so-called burning glass effect that irreversible damage occurs.
  • plastic parts can burn or melt, or electronic components can be destroyed. Therefore, various measures have been devised to counteract the harmful magnifying glass effect.
  • the document DE 10 2013 214 990 A1 shows a lens holder in the form of a conical tube, which is provided with a metal coating on the inside in order to prevent this lens holder from being damaged by solar radiation. In order to further reduce the heating of the lens holder, it can also have grooves in the area of the metal coating.
  • a screening screen of the present type is arranged in front of a lighting unit, e.g. which undesirably affects the light image projected onto the road.
  • shielding shade is used in this specification for a cover used to avoid the sun's magnifying glass effect, which cover does not necessarily have to be made of sheet metal. Rather, the cover can also consist of plastics and the shielding screen, whether it is made of metal or plastic, can have a radiation-absorbing coating, so that light or heat radiation is absorbed by the shielding screen.
  • deflection structures are formed at least in regions on the border of the light exit opening of the shielding screen, which lead to deflection of the scattered light emanating from the lighting unit and which is undesirable in the light image.
  • the border of the light exit opening of the shielding screen has a beveled edge as a deflection structure, at least in some areas, with the bevel running across the thickness of the shielding screen being inclined at a predetermined angle in the direction of the optical axis and the lighting unit.
  • Particularly inexpensive and easy to produce is an embodiment in which the border of the light exit opening of the shielding screen is angled at least in regions in the direction of the lighting unit and inclined towards the optical axis at a predetermined angle.
  • deflection structures are designed in the form of a large number of prongs for deflecting interfering marginal rays arriving from the lighting unit. It has proven to be expedient if 20 to 400, in particular 50 to 200, teeth are provided on one side of the border in the longitudinal extension of the light exit opening.
  • the invention is particularly useful in a headlight in which an optical attachment is arranged in the beam path between the light source and the shielding screen.
  • the shielding screen is arranged in front of the focal plane of the projection lens.
  • the invention also offers particular advantages when the light source comprises a number of LEDs arranged in a matrix.
  • the shielding screen is made of metal.
  • the shielding screen is made of plastic.
  • the shielding screen In both cases, it is often advisable for the shielding screen to have a radiation-absorbing coating in order to absorb and not reflect light or heat radiation.
  • a headlight 1 according to the invention can be seen in a schematic view with its components that are essential for explaining the invention, it being clear to the person skilled in the art that a headlight has a large number of other components not shown here, such as adjustment and adjustment devices, electrical supply means and much more. If the term "headlight” is used in connection with the invention, this term should also include individual projection modules, which can also be contained in a superordinate headlight in combination.
  • the headlight 1 has a lighting unit 2 in which a number of LEDs 5 are arranged in a matrix on a printed circuit board 4 as a light source 3 .
  • a lens attachment 6 is arranged in front of the LEDs 5 and is held here on the printed circuit board 4 by means of a holder 7 .
  • the LEDs 5 radiate their light into the light-guiding attachment lens 6, which emits a desired light pattern to the front. This light pattern is projected into the traffic space by means of projection optics 8, which in the present case is a one-piece lens.
  • projection optics 8 Between the projection optics 8 and the lighting unit 2 there is a screening screen 9 for screening incoming solar radiation, in which screen a light exit opening 10 is formed.
  • the individual parts are housed or held in a housing 11 , which is shown here only roughly schematically.
  • the headlight 1 shown corresponds to the prior art in terms of the design of its shielding screen 9 and the problem of the unwanted scattered light occurring here is explained below with reference to a basic beam path.
  • the optical path of the light emitted by the lighting unit 2 is in 2 denoted by Le .
  • This light or the beam path L e runs from the front of the attachment optics 6 through the light exit opening 10 of the shielding screen 9 and through the projection optics 8 into the traffic area in front of the motor vehicle.
  • Sunlight or sunbeams which fall at an angle of approx. 45° in this example, are in 2 marked with Ls.
  • the incident sunbeams are bundled by the projection optics 8 and, if there were no shielding screen 9, would be concentrated on a focal point or focal spot on the front of the attachment optics, where they could cause damage, namely by overheating of components, such as the holder 7, which often made of heat-sensitive plastic. Such overheating can not only lead to damage, such as warping of adjusted elements, but even to local fires up to and including vehicle fires. In this context one speaks of a burning glass effect of the headlight optics.
  • the sun's rays L S will strike the shielding screen, which can be designed to be heat-resistant as well as absorbing and/or reflecting according to its purpose.
  • the shielding screen In 2 the light rays that would reach the light unit 2 without the shielding screen 9 are denoted by L S '.
  • the shielding screen 9 does not influence those rays L e which are intended to generate the light image on the road, in practice the never-perfect attachment optics 6 also emit undesired marginal rays L R which are emitted on the essentially horizontally running inner boundary surface 12 the border 13 of the light exit opening 10 are deflected in the direction of the projection optics 8 as scattered light L RS and reach areas of the light image where they cause undesired artefacts.
  • the invention now provides for deflection structures to be formed at least in regions on the border of the light exit opening of the shielding screen, which lead to a reduction in the scattered light occurring at the border.
  • FIGS. 3 and 4 show a first inventive design of the deflection structures.
  • the light exit opening 10 or its border 13 is formed in the shielding screen 9 in such a way that the beam path generating the desired light image is not cut.
  • the border 13 is angled at a predetermined angle relative to the optical axis a , so that an angled edge region 14 is formed.
  • This angling of the border 13 does not necessarily have to be carried out over the entire border; it is usually sufficient to bend in some areas, preferably in the lower part of the border. Whether the angling runs in the direction of the lighting unit 2 or in the direction of the projection optics 8 is essentially irrelevant, which will be explained in more detail below.
  • the angle must be large enough so that incident marginal rays L R are not directed forwards to the projection optics 8 .
  • the minimum required angle depends on the respective geometry of the arrangement, in particular on the size of the light exit opening of the shielding screen, its thickness and the position of the shielding screen 9 in relation to the exit surface of the front optics.
  • the shielding screen 9 in contrast to screens which define the edges of the light image and should therefore be imaged sharply, is not in the focal plane of the projection optics 8, but outside it, sensibly in front of it. Limitations of the luminous image are determined by the luminous unit 2 or the front optics 6 and not by the light exit opening 10 of the shielding screen 9.
  • An example of a screen in the focal plane of the projection optics can be found in FIG EP 2 742 282 B1 the applicant.
  • a light exit opening 10 with a border 13 is formed in the shielding screen 9, this border having a plurality of prongs 15 in its upper and lower region for deflecting disruptive marginal rays L R arriving from the lighting unit 2.
  • two undesired marginal rays L R arriving from the lighting unit 2 are shown, as well as two light rays L A deflected or scattered at the points 15 .
  • spikes should not necessarily include “pointed” elevations, but very generally elevations, with typically 20 to 400, mostly 50 to 200 such elevations being provided on one longitudinal side of the light exit opening.
  • the approximately rectangular light exit opening 10 of the shielding screen 9 was 80 mm wide and 18 mm high and the prongs 15 had a height and width between 0.5 up to 2 mm.
  • Figures 8 and 9 which show a light distribution measured for a headlight with the exemplary embodiment according to the invention - 8 - or for the same headlight without spikes 15 on the border of the light exit opening 10 - 9 you can see scattered light areas above and below the desired light pattern, of which the upper area is particularly pronounced.
  • the undesired scattered light achieves a maximum light intensity of 162 cd, but 323 cd in a design without spikes.
  • Fig. 10a shows again in a detail 2 the undesired reflection of marginal rays LR as deflected light rays L A forward in the direction of the projection optics.
  • Fig. 10b shows an embodiment in which the border of the shielding screen 9 has a beveled edge 17 at least in regions as a deflection structure, the bevel running across the thickness of the shielding screen 9 being inclined at a predetermined angle in the direction of the optical axis a and the lighting unit.
  • the inclination of this angle is opposite to that according to FIG. 10b, but in both cases the incident marginal rays L R are kept away from the projection optics as deflected light rays L A .
  • Fig. 10d and Fig. 10e show analogous to 4 angled edge areas, the bend 18 in FIG. 10d running backwards in the direction of the lighting unit, but in FIG. 10e forwards to the projection optics.
  • the effect is as can be seen from the course of the rays of the incoming marginal rays L R and the deflected light rays L A however, the deflection structure is comparable in both cases and similar to the bevels of Figures 10b and 10c.
  • Fig. 10f shows an embodiment in which the border is tapered at least in regions in the manner of a cutting edge 19 , the effect of reducing the scattered light being evident here too, since there is no flat area which has marginal rays L R as deflected light rays L A could lead in the direction of the projection optics, rather a beveled edge 17 is effective as in the embodiment according to FIG. 10c.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer im Wesentlichen flachen Abschirmblende zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung, wobei die Abschirmblende zwischen einer Leuchteinheit mit zumindest einer Lichtquelle und einer Projektionsoptik angeordnet ist, und sie eine Lichtaustrittsöffnung für von der Leuchteinheit nach vorne abgestrahltes Licht aufweist, wobei das von der Leuchteinheit ausgehende Licht mittels der Projektionsoptik als Lichtbild in den Verkehrsraum projiziert wird und die Abschirmblende außerhalb der Brennebene der Projektionsoptik liegt.
  • Wenn ein Kraftfahrzeug mit seinen Scheinwerfern gegen die Sonne steht kann die Sonneneinstrahlung in Verbindung mit optischen Elementen des Scheinwerfers, wie z.B. Linsen, durch den sogenannten Brennglaseffekt Teile im Inneren des Scheinwerfers so stark erhitzen, dass es zu irreversiblen Schäden kommt. Beispielsweise können Kunststoffteile verschmoren oder schmelzen oder elektronische Bauteile zerstört werden. Daher wurden verschiedene Maßnahmen erdacht, welche dem schädlichen Brennglaseffekt entgegenwirken sollen. Insbesondere versucht man durch besonders gestaltete Blenden die Strahlen einer höherstehenden Sonne unschädlich zu machen, wobei eine Blende dieser Art beispielsweise in der DE 10 2005 021 704 A1 gezeigt und beschrieben ist.
  • Das Dokument DE 10 2013 214 990 A1 zeigt eine Linsenhalterung in Form eines konischen Tubus, die innen mit einer Metallbeschichtung versehen ist, um eine Beschädigung dieser Linsenhalterung durch eine Sonneneinstrahlung zu verhindern. Um die Erwärmung der Linsenhalterung weiter zu verringern, kann diese im Bereich der Metallbeschichtung zusätzlich auch Rillen aufweisen.
  • Ordnet man eine Abschirmblende der gegenständlichen Art vor einer Leuchteinheit, z.B. einem LED-Lichtquellenmodul an, wobei die Abschirmblende eine Lichtaustrittsöffnung für von der Leuchteinheit nach vorne abgestrahltes Licht aufweist, tritt als störender Nebeneffekt an den Rändern der meist aus einem Blech ausgestanzten Lichtaustrittsöffnung Streulicht auf, welches das auf die Straße projizierte Lichtbild unerwünscht beeinflusst. Es sei angemerkt, dass der Begriff die Abschirmblende in dieser Beschreibung für eine Abdeckung verwendet wird, welche zur Vermeidung des Brennglaseffekts der Sonne verwendet wird, wobei diese Abdeckung nicht notwendigerweise aus metallischem Blech gefertigt sein muss. Die Abdeckung kann vielmehr auch aus Kunststoffen bestehen und die Abschirmblende kann, sei sie aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt, eine strahlungsabsorbierende Beschichtung aufweisen, sodass Licht bzw. Wärmestrahlung an der Abschirmblende absorbiert werden.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, diesen Effekt zu vermindern und dadurch die Qualität des Lichtbildes zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende zumindest bereichsweise Ablenkstrukturen ausgebildet sind, welche zu Ablenkung des von der Leuchteinheit ausgehenden, im Lichtbild unerwünschten Streulichts führen.
  • Dank der Erfindung wird von der Leuchteinheit bzw. Lichtquelle des Scheinwerfers ausgehendes Licht an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende nicht mehr in Richtung der Projektionsoptik reflektiert, wodurch unerwünschtes Streulicht in dem auf die Straße projizierten Lichtbild deutlich verringert werden kann.
  • Bei einer herstellungstechnisch einfachen Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende als Ablenkstruktur zumindest bereichsweise eine abgeschrägte Kante aufweist, wobei die über die Dicke der Abschirmblende verlaufende Abschrägung in Richtung der optischen Achse und der Leuchteinheit unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist.
  • Besonders preisgünstig und leicht herzustellen ist eine Ausführung, bei welcher die Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende zumindest bereichsweise in Richtung der Leuchteinheit und gegen die optische Achse geneigt unter einem vorgegebenen Winkel in einer Abwinklung abgewinkelt ist.
  • Eine andere wirksame Ausbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ablenkstrukturen in Form einer Vielzahl von Zacken zur Ablenkung störender, von der Leuchteinheit einlangenden Randstrahlen ausgebildet sind. Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn in Längsausdehnung der Lichtaustrittsöffnung 20 bis 400, insbesondere 50 bis 200 Zacken an einer Seite der Umrandung vorgesehen sind.
  • Die Erfindung ist besonders zweckmäßig bei einem Scheinwerfer, bei welchem zwischen der Lichtquelle und der Abschirmblende eine Vorsatzoptik im Strahlengang angeordnet ist.
  • Aus optischer und abbildungstechnisch vorteilhafter Sicht ist es günstig, wenn die Abschirmblende vor der Brennebene der Projektionslinse angeordnet ist.
  • Die Erfindung bietet auch besondere Vorteile, wenn die Lichtquelle eine Anzahl von in einer Matrix angeordneter LEDs umfasst.
  • Bei einer praxisbewährten Ausbildung besteht die Abschirmblende aus Metall. Andererseits kann es in anderen Fällen von Vorteil sei, wenn die Abschirmblende aus Kunststoff besteht.
  • In beiden Fällen ist es oft empfehlenswert, wenn die Abschirmblende eine strahlungsabsorbierende Beschichtung aufweist, um Licht- bzw. Wärmestrahlung zu absorbieren und nicht zu reflektieren.
  • Die Erfindung samt weiteren Vorteilen und ihren Unterschieden zum Stand der Technik ist im Folgenden auch an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und in der Zeichnung veranschaulicht. In dieser zeigen
    • Fig. 1 schematisch und in schaubildlicher Darstellung Komponenten eines Scheinwerfers, nämlich eine Leuchteinheit mit vorgesetzter Abschirmblende zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung und einer Projektionslinse,
    • Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen Scheinwerfer der gegenständlichen Art mit den in Fig. 1 dargestellten Komponenten, wobei einige wesentliche Strahlengänge eingezeichnet sind,
    • Fig. 3 eine Ansicht einer Abschirmblende einer ersten Ausführungsform der Erfindung von vorne,
    • Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, welcher eine Ablenkstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
    • Fig. 5 eine Ansicht einer Abschirmblende einer zweiten Ausführungsform der Erfindung von vorne,
    • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, welcher eine Ablenkstruktur der zweiten Ausführungsform zeigt,
    • Fig. 7 ein vergrößertes Detail der Ablenkstruktur der Fig. 6,
    • Fig. 8 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers mit einer Abschirmblende nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 5 bis 7,
    • Fig. 9 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers mit einer Abschirmblende nach dem Stand der Technik und
    • Fig. 10a bis 10f Schnitte analog zu Fig. 4 durch unterschiedlich ausgebildete Abschirmblenden, wobei Fig. 10a den Stand der Technik und Fig. 10b bis 10f Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeigen.
  • In den Darstellungen nach Fig. 1 und Fig. 2 erkennt man in schematischer Ansicht einen Scheinwerfer 1 nach der Erfindung mit seinen für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Bestandteilen, wobei es für den Fachmann klar ist, dass ein Schweinwerfer eine Vielzahl weiterer, hier nicht gezeigter Bestandteile besitzt, wie Ein- und Verstelleinrichtungen, elektrische Versorgungsmittel und vieles mehr. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung der Begriff "Scheinwerfer" verwendet wird, so soll dieser Begriff auch einzelne Projektionsmodule beinhalten, die auch in Kombination in einem übergeordneten Scheinwerfer enthalten sein können.
  • In diesen und den folgenden Figuren werden für gleiche oder vergleichbare Elemente zum Zwecke der einfacheren Erläuterung und Darstellung gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • Die in den Ansprüchen verwendeten Bezugszeichen sollen lediglich die Lesbarkeit der Ansprüche und das Verständnis der Erfindung erleichtern und haben keinesfalls einen den Schutzumfang der Erfindung beeinträchtigenden Charakter.
  • Begriffe hinsichtlich des Ortes oder einer Orientierung, wie beispielsweise "oben", "unten", "vorne", "darunter", "darüber" etc. werden in der Beschreibung lediglich zur Vereinfachung gewählt und beziehen sich möglicherweise auf die Darstellung in der Zeichnung nicht jedoch notwendigerweise auf eine Gebrauchs- oder Einbaulage.
  • Der Scheinwerfer 1 besitzt eine Leuchteinheit 2, bei welcher als Lichtquelle 3 auf einer Leiterplatte 4 eine Anzahl von LEDs 5 in einer Matrix angeordnet ist. Den LEDs 5 ist eine Vorsatzoptik 6 vorgeordnet, die mittels einer Halterung 7 hier an der Leiterplatte 4 gehalten ist. Die LEDs 5 strahlen ihr Licht in die lichtleitende Vorsatzoptik 6, welche nach vorne ein gewünschtes Lichtmuster abgibt. Dieses Lichtmuster wird mittels einer Projektionsoptik 8, welche im vorliegenden Fall eine einstückige Linse ist, in den Verkehrsraum projiziert. Zwischen der Projektionsoptik 8 und der Leuchteinheit 2 ist eine Abschirmblende 9 zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung angeordnet, in welchem eine Lichtaustrittsöffnung 10 ausgebildet ist. In Fig. 2 erkennt man, dass die einzelnen Teile in einem hier nur grob schematisch dargestellten Gehäuse 11 untergebracht bzw. gehalten sind.
  • Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Scheinwerfer 1 entspricht hinsichtlich der Ausführung seiner Abschirmblende 9 dem Stand der Technik und es wird im Folgenden an Hand eines prinzipiellen Strahlenganges die Problematik des hier auftretenden unerwünschten Streulichts erläutert.
  • Der Strahlengang des von der Leuchteinheit 2 emittierten Lichts ist in Fig. 2 mit Le bezeichnet. Dieses Licht bzw. der Strahlengang Le verläuft von der Vorderseite der Vorsatzoptik 6 durch die Lichtaustrittsöffnung 10 der Abschirmblende 9 und durch die Projektionsoptik 8 in den Verkehrsraum vor dem Kraftfahrzeug. Sonnenlicht bzw. Sonnenstrahlen, die bei diesem Beispiel unter einem Winkel von ca. 45° einfallen, sind in Fig. 2 mit Ls bezeichnet. Die einfallenden Sonnenstrahlen werden durch die Projektionsoptik 8 gebündelt und würden bei Fehlen der Abschirmblende 9 konzentriert auf einen Brennpunkt bzw. Brennfleck auf die Vorderseite der Vorsatzoptik auftreffen, wo sie Schaden anrichten könnten, nämlich durch Überhitzung von Bauteilen, wie beispielsweise der Halterung 7, die oft aus wärmeempfindlichem Kunststoff besteht. Durch eine solche Überhitzung kann es nicht nur zu Beschädigungen, wie z.B. einem Verziehen justierter Elemente kommen, sondern sogar zu lokalen Bränden bis hin zu Fahrzeugbränden. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem Brennglaseffekt der Scheinwerferoptik.
  • Falls die Sonne nicht zu tief steht, werden die Sonnenstrahlen LS jedoch auf die Abschirmblende auftreffen, die ihrem Zweck entsprechend hitzefest sowie absorbierend und/oder reflektierend ausgebildet sein kann. In Fig. 2 sind die Lichtstrahlen, die ohne Abschirmblende 9 bis zu der Lichteinheit 2 gelangen würden, mit L S' bezeichnet.
  • Die Abschirmblende 9 beeinflusst zwar nicht jene Strahlen Le, welche das Lichtbild auf der Straße erzeugen sollen, doch gehen in der Praxis von der niemals vollkommenen Vorsatzoptik 6 auch an sich unerwünschte Randstrahlen LR aus, welche an der im Wesentlichen horizontal verlaufenden inneren Begrenzungsfläche 12 der Umrandung 13 der Lichtaustrittsöffnung 10 in Richtung der Projektionsoptik 8 als Streulicht LRS abgelenkt werden und in Bereiche des Lichtbildes gelangen, wo sie unerwünschte Artefakte verursachen.
  • Um diesem Problem zu begegnen, sieht die Erfindung nun vor, zumindest bereichsweise Ablenkstrukturen an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende auszubilden, welche zu einer Verminderung des an der Umrandung entstehenden Streulichts führen.
  • Dazu wird nun auf Fig. 3 und 4 verwiesen, welche eine erste erfindungsgemäße Gestaltung der Ablenkstrukturen zeigen. Gemäß Fig. 3 ist in der Abschirmblende 9 die Lichtaustrittsöffnung 10 bzw. deren Umrandung 13 so ausgebildet, dass der das gewünschte Lichtbild erzeugende Strahlengang nicht beschnitten wird. Im Schnitt der Fig. 4 erkennt man nun, dass die Umrandung 13 gegen die optische Achse a geneigt unter einem vorgegebenen Winkel abgewinkelt ist, sodass ein abgewinkelter Kantenbereich 14 entsteht. Dieses Abwinkeln der Umrandung 13 muss nicht notwendigerweise über die gesamte Umrandung vorgenommen werden, es genügt meist eine bereichsweise Abwinklung, vorzugsweise im unteren Teilbereich der Umrandung. Ob die Abwinklung in Richtung der Leuchteinheit 2 oder in Richtung der Projektionsoptik 8 verläuft, ist im Wesentlichen ohne Bedeutung, was weiter unten noch genauer erläutert wird. Im Schnitt der Fig. 4 erkennt man das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip, das darin besteht, dass von der Leuchteinheit 2 bzw. deren Vorsatzoptik 6 einfallende Randstrahlen LR an der nun nicht mehr horizontal verlaufenden inneren Begrenzungsfläche 12 der Umrandung 13 der Lichtaustrittsöffnung 10 nicht mehr in Richtung der Projektionsoptik reflektiert werden, sondern im vorliegenden Fall nach hinten in Richtung der Leuchteinheit. Unerwünschte Lichtartefakte im Lichtbild auf Grund der Randstrahlen LR werden dadurch vermieden.
  • Was das Ausmaß der Abwinklung betrifft, so muss deren Winkel groß genug sein, damit auftreffende Randstrahlen LR nicht nach vorne zur Projektionsoptik 8 gelenkt werden. Der minimal notwendige Winkel hängt von der jeweiligen Geometrie der Anordnung ab, insbesondere von der Größe der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende, von deren Dicke und von der Position der Abschirmblende 9 in Bezug zur Austrittsfläche der Vorsatzoptik.
  • Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Abschirmblende 9 im Gegensatz zu Blenden, welche Umrandungen des Leuchtbild festlegen und daher scharf abgebildet werden sollen, nicht in der Brennebene der Projektionsoptik 8 liegt, sondern außerhalb, in sinnvoller Weise vor dieser. Begrenzungen des Leuchtbilds werden durch die Leuchteinheit 2 bzw. die Vorsatzoptik 6 bestimmt und nicht durch die Lichtaustrittsöffnung 10 der Abschirmblende 9. Ein Beispiel für eine Blende in der Brennebene der Projektionsoptik findet sich in der EP 2 742 282 B1 der Anmelderin.
  • Eine andere Ausgestaltung einer Ablenkstruktur im Rahmen der Erfindung wird nun an Hand der Fig. 5, 6 und 7 erläutert. Auch hier ist in der Abschirmblende 9 eine Lichtaustrittsöffnung 10 mit einer Umrandung 13 ausgebildet, wobei diese Umrandung in ihrem oberen und in ihrem unteren Bereich eine Vielzahl von Zacken 15 zur Ablenkung störender, von der Leuchteinheit 2 einlangender Randstrahlen LR aufweist. Man kann auch, wenn man die vergrößerte Darstellung der Fig. 7 betrachtet, von einem gewellten Rand sprechen, der abwechselnd Zacken 15 und Rillen 16 aufweist. In den Fig. 5 bis 7 sind je zwei von der Leuchteinheit 2 einlangende unerwünschte Randstrahlen LR eingezeichnet sowie zwei an den Zacken 15 abgelenkte oder gestreute Lichtstrahlen LA. Die meisten dieser abgelenkten Lichtstrahlen LA gelangen nicht zur Projektionsoptik 8, sodass sie auch keine Störungen im Lichtbild erzeugen können. Wie man der Fig. 7 entnehmen kann, soll der Begriff "Zacken" nicht notwendigerweise "spitze" Erhebungen, sondern ganz allgemein Erhebungen beinhalten, wobei typischerweise auf einer Längsseite der Lichtaustrittsöffnung 20 bis 400, meist 50 bis 200 solcher Erhebungen vorgesehen sind.
  • Um ein praktisches Beispiel zu geben, das im Rahmen der Erfindung realisiert wurde, sei angegeben, dass bei einem Beispiel die annähernd rechteckförmige Lichtaustrittsöffnung 10 der Abschirmblende 9 80 mm breit und 18 mm hoch war und die Zacken 15 eine Höhe und Breite zwischen 0,5 bis 2 mm aufwiesen. An Hand der Fig. 8 und 9 , welche eine für einen Scheinwerfer mit der erfindungsgemäßen beispielsweisen Ausführung gemessene Lichtverteilung zeigen - Fig. 8 - bzw. für den gleichen Scheinwerfer ohne Zacken 15 an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung 10 - Fig. 9 erkennt man Streulichtbereiche oberhalb und unterhalb des gewünschten Lichtbilds, von welchen der obere Bereich besonders stark ausgeprägt ist. Bei Anwendung der beschriebenen erfindungsgemäßen Ausbildung mit Zacken an der Umrandung - Fig. 8 - erreicht das unerwünschte Streulicht eine maximale Lichtstärke von 162 cd, bei einer Ausbildung ohne Zacken jedoch 323 cd.
  • An Hand der Fig. 10 a bis f sollen noch verschiedene Ausbildungen zum Teil noch nicht erörterter Varianten der Erfindung erläutert werden.
  • Fig. 10a zeigt nochmals in einem Detail der Fig. 2 die unerwünschte Reflexion von Randstrahlen LR als abgelenkte Lichtstrahlen LA nach vorne in Richtung der Projektionsoptik. Fig. 10b zeigt eine Ausbildung, bei welcher die Umrandung der Abschirmblende 9 als Ablenkstruktur zumindest bereichsweise eine abgeschrägte Kante 17 aufweist, wobei die über die Dicke der Abschirmblende 9 verlaufende Abschrägung in Richtung der optischen Achse a und der Leuchteinheit unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist. Dabei ist in der folgenden Fig. 10c die Neigung dieses Winkels entgegengesetzt zu jener nach Fig. 10b, doch in beiden Fällen werden die einlangenden Randstrahlen LR als abgelenkte Lichtstrahlen LA von der Projektionsoptik ferngehalten.
  • Fig. 10d und Fig. 10e zeigen analog zu Fig. 4 abgewinkelte Kantenbereiche, wobei die Abwinklung 18 in Fig. 10d in Richtung der Leuchteinheit nach hinten verläuft, in Fig. 10e jedoch nach vorne zu der Projektionsoptik. Wie man an dem Strahlenverlauf der einlangenden Randstrahlen LR und der abgelenkten Lichtstrahlen LA erkennt, ist die Wirkung der Ablenkstruktur jedoch in beiden Fällen vergleichbar und ähnlich wie bei den Abschrägungen der Fig. 10b und Fig. 10c.
  • Schließlich zeigt Fig. 10f eine Ausbildung, bei welcher die Umrandung zumindest bereichsweise nach Art einer Schneide 19 verjüngt ist, wobei auch hier der Effekt einer Verminderung des Streulichts ersichtlich ist, da es keinen flächigen Bereich gibt, welcher Randstrahlen LR als abgelenkte Lichtstrahlen LA in Richtung der Projektionsoptik führen könnte, vielmehr eine abgeschrägte Kante 17 wie bei der Ausführung nach Fig. 10c wirksam ist.
  • Wenngleich im Rahmen dieser Beschreibung der Erfindung eine spezielle Leuchteinheit 2 dargestellt und beschrieben wurde, nämlich eine Leuchteinheit für einen sogenannten "Matrix-Scheinwerfer" mit einer größeren Anzahl von LEDs und einer Vorsatzoptik mit Lichtleitern, soll es klar sein, dass die Erfindung keineswegs auf eine bestimmte Leuchteinheit eingeschränkt ist. Es ist weder eine Vorsatzoptik noch eine matrixartige Anordnung von LEDs für die Realisierung der Erfindung erforderlich, ebenso wie an Stelle von LEDs andere Leuchtmittel, wie Laserdioden mit Lichtkonvertern, diese auch mit scannenden Laserstrahlen, Gasentladungslampen und dgl. mehr zum Einsatz kommen können. Liste der Bezugszeichen
    1 Scheinwerfer LA abgelenkte Lichtstrahlen
    2 Leuchteinheit Le Strahlengang
    3 Lichtquelle LR Randstrahlen
    4 Leiterplatte LRS Streulicht
    5 LEDs LS Sonnenstrahlen
    6 Vorsatzoptik
    7 Halterung
    8 Projektionsoptik
    9 Abschirmblende
    10 Lichtaustrittsöffnung
    11 Gehäuse
    12 Begrenzungsfläche
    13 Umrandung
    14 abgewinkelter Kantenbereich
    15 Zacken
    16 Rillen
    17 abgeschrägte Kante
    18 Abwinklung
    19 Schneide

Claims (11)

  1. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer im Wesentlichen flachen Abschirmblende (9) zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung, wobei die Abschirmblende zwischen einer Leuchteinheit (2) mit zumindest einer Lichtquelle (3) und einer Projektionsoptik (8) angeordnet ist, und sie eine Lichtaustrittsöffnung (10) für von der Leuchteinheit nach vorne abgestrahltes Licht aufweist, wobei das von der Leuchteinheit ausgehende Licht mittels der Projektionsoptik als Lichtbild in den Verkehrsraum projiziert wird und die Abschirmblende außerhalb der Brennebene der Projektionsoptik liegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an der Umrandung (13) der Lichtaustrittsöffnung (10) der Abschirmblende (9) zumindest bereichsweise Ablenkstrukturen (14, 15, 16, 17, 18, 19) ausgebildet sind, welche zu einer Ablenkung des von der Leuchteinheit ausgehenden, im Lichtbild unerwünschten Streulichts führen.
  2. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandung (13) der Lichtaustrittsöffnung (10) der Abschirmblende (9) als Ablenkstruktur zumindest bereichsweise eine abgeschrägte Kante (17) aufweist, wobei die über die Dicke der Abschirmblende verlaufende Abschrägung in Richtung der optischen Achse und der Leuchteinheit unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist.
  3. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandung (13) der Lichtaustrittsöffnung (10) der Abschirmblende (9) zumindest bereichsweise gegen die optische Achse (a) geneigt unter einem vorgegebenen Winkel in einer Abwinklung (18) abgewinkelt ist.
  4. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkstrukturen in Form einer Vielzahl von Zacken (15) zur Ablenkung störender, von der Leuchteinheit (2) einlangenden Randstrahlen (LR) ausgebildet sind.
  5. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsausdehnung der Lichtaustrittsöffnung (10) 20 bis 400, insbesondere 50 bis 200 Zacken (15) an einer Seite der Umrandung (13) vorgesehen sind.
  6. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle (3) und der Abschirmblende (9) eine Vorsatzoptik (7) im Strahlengang angeordnet ist.
  7. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmblende (9) vor der Brennebene der Projektionslinse angeordnet ist.
  8. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) eine Anzahl von in einer Matrix angeordneter LEDs (5) umfasst.
  9. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmblende (9) aus Metall besteht.
  10. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmblende (9) aus Kunststoff besteht.
  11. Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmblende (9) eine strahlungsabsorbierende Beschichtung aufweist.
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