EP3835650A1 - Optical body for a motor vehicle headlight - Google Patents
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Abstract
Optikkörper (10, 20) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher Optikkörper (10, 20) Folgendes umfasst:- zumindest eine optische Wirkfläche (50), die eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen einer Lichtquelle zu reflektieren oder einfallende Lichtstrahlen zu brechen, wobei die Wirkfläche (50) in ihrer Gesamtheit im Wesentlichen einer virtuellen Grundform (60) folgt, welche als Teil einer Quadrik ausgebildet ist, wobei gezielte Abweichungen von der virtuellen Grundform (60) zur Strahlaufweitung vorgesehen sind, und- mehrere Optiksegmente (100), welche die Wirkfläche (50) bilden und rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Optiksegmente (100) zur Abweichung von der virtuellen Grundform jeweils geneigt zur virtuellen Grundform (60) angeordnet sind, und wobei zwischen den Optiksegmenten (100) aufgrund eines Versatzes (110) zueinander, welcher durch die Neigung der Optiksegmente zur virtuellen Grundform entsteht, Verbindungsflächen (200) angeordnet sind, wobei die Verbindungsflächen (200) zwischen den Spalten und/oder Zeilen der Optiksegmente (100) als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius (R) ausgebildet sind.Optic body (10, 20) for a motor vehicle headlight, which optic body (10, 20) comprises the following: - at least one optical active surface (50) which is set up to reflect incident light rays from a light source or to refract incident light rays, the active surface (50 ) in its entirety essentially follows a virtual basic shape (60) which is designed as part of a quadric, with specific deviations from the virtual basic shape (60) for beam expansion being provided, and - several optical segments (100) which cover the active surface (50 ) and are arranged in a grid-like manner in rows and columns, the optical segments (100) being inclined to the virtual basic shape (60) in order to deviate from the virtual basic shape, and wherein between the optical segments (100) due to an offset (110) to one another, which is created by the inclination of the optical segments to the virtual basic shape, connecting surfaces (200) are arranged, the V connecting surfaces (200) between the columns and / or rows of the optical segments (100) are formed as part of a cylinder jacket with a radius (R).
Description
Die Erfindung betrifft einen Optikkörper für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher Optikkörper Folgendes umfasst:
- zumindest eine optische Wirkfläche, die eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen zu reflektieren oder einfallende Lichtstrahlen zu brechen, wobei die Wirkfläche in ihrer Gesamtheit im Wesentlichen einer virtuellen Grundform folgt, welche gekrümmt ausgebildet ist, wobei gezielte Abweichungen von der virtuellen Grundform zur Strahlaufweitung vorgesehen sind, und
- mehrere Optiksegmente, welche die Wirkfläche bilden und rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Optiksegmente zur Abweichung von der virtuellen Grundform jeweils geneigt zur virtuellen Grundform angeordnet sind, und wobei zwischen den Optiksegmenten aufgrund eines Versatzes, welcher durch die Neigung der Optiksegmente zueinander entsteht, Verbindungsflächen angeordnet sind.
- at least one optical active surface which is set up to reflect incident light rays or to refract incident light rays, the active surface in its entirety essentially following a virtual basic shape which is curved, with specific deviations from the virtual basic shape being provided for beam expansion, and
- Several optical segments, which form the effective surface and are arranged in a grid-like manner in rows and columns, the optical segments being inclined to the virtual basic shape to deviate from the virtual basic shape, and with an offset between the optical segments due to the inclination of the optical segments to one another , Connecting surfaces are arranged.
Weiter betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem erfindungsgemäßen Optikkörper.The invention further relates to a motor vehicle headlight with at least one optical body according to the invention.
Ein als Reflektor ausgebildeter Optikkörper dient beispielsweise dazu, einfallende Lichtstrahlen in eine bestimmt Richtung umzulenken. Bei einem idealen Paraboloid als Wirkfläche und einer punktförmigen Lichtquelle, welche in der Regel im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors angeordnet ist.An optic body designed as a reflector is used, for example, to deflect incident light beams in a specific direction. With an ideal paraboloid as the effective surface and a point light source, which is usually arranged at the focal point of a parabolic reflector.
Allerdings ist es zur Formung eines gesetzeskonformen Lichtbildes bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer nötig, den austretenden Lichtkegel geeignet in horizontaler und vertikaler Richtung aufzuweiten. Um das zu erreichen, und gleichzeitig ein homogenes Erscheinungsbild des beleuchteten Reflektors zu erhalten (Homogenität ist vor allem bei Signallichtreflektoren wichtig), wird in der Praxis die Reflektorfläche facettiert, also in Flächensegmente bzw. Optiksegmente unterteilt. Jedes dieser Segmente ist gegen die ideal parabolische Form geneigt bzw. gekrümmt, um vorhin beschriebene Aufweitung zu bewirken.However, in order to form a legally compliant light image in a motor vehicle headlight, it is necessary to appropriately widen the emerging cone of light in the horizontal and vertical directions. In order to achieve this and at the same time to obtain a homogeneous appearance of the illuminated reflector (homogeneity is especially important with signal light reflectors), the reflector surface is faceted in practice, i.e. divided into surface segments or optical segments. Each of these segments is inclined or curved towards the ideal parabolic shape in order to bring about the expansion described above.
Durch die Facettierung und Abweichung von der idealen Parabelform müssen zwischen den lichttechnischen Facettenflächen Verbindungsflächen eingefügt werden, um einen zusammenhängenden Bereich zu erhalten. Diese Verbindungsflächen sind ebenso gegen die ideale Parabolform, aber auch gegen die Optiksegmente geneigt. Das führt dazu, dass auf diese Verbindungsflächen auftreffendes Licht von der Zielrichtung abweichend reflektiert wird. Aus gewissen Blickrichtungen, die beispielsweise von der frontalen Betrachtung abweichen, erscheinen diese Verbindungsflächen sehr hell. Dadurch wird der Kontrast zwischen minimaler und maximaler Leuchtdichte in der leuchtenden Fläche erhöht. Diese Leuchtdichteunterschiede sind allerdings unerwünscht.Due to the faceting and the deviation from the ideal parabolic shape, connecting surfaces have to be inserted between the photometric facet surfaces in order to obtain a coherent area. These connecting surfaces are also inclined towards the ideal parabolic shape, but also towards the optics segments. The result of this is that light incident on these connecting surfaces is reflected differently from the target direction. From certain viewing directions that deviate from the frontal view, for example, these connecting surfaces appear very bright. This increases the contrast between the minimum and maximum luminance in the luminous surface. However, these luminance differences are undesirable.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Optikkörper für Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an improved optical body for motor vehicle headlights.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Verbindungsflächen zwischen den Spalten und/oder Zeilen der Optiksegmente als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgebildet sind.This object is achieved in that the connecting surfaces between the columns and / or rows of the optics segments are designed as part of a cylinder jacket with a radius.
Die gekrümmte Wirkfläche kann auch einem Teil bzw. Abschnitt einer Quadrik folgen.The curved active surface can also follow a part or section of a quadric.
In drei Dimensionen beschreibt eine Quadrik im Regelfall eine Fläche im Raum, die auch Fläche zweiter Ordnung oder quadratische Fläche genannt wird.In three dimensions, a quadric generally describes an area in space, which is also called a second-order area or a square area.
Beispiele einer dreidimensionalen Quadrik sind ein (zweischaliger) Hyperboloid, Ellipsoid, (hyperbolischer) Paraboloid, Zylinder, elliptischer Paraboloid und ein Kegel.Examples of a three-dimensional quadric are a (two-shell) hyperboloid, ellipsoid, (hyperbolic) paraboloid, cylinder, elliptical paraboloid and a cone.
In der Regel weisen Quadriken dreidimensionale, gekrümmte Flächen auf, wobei ausgeartete Quadriken in manchen Richtungen geradlinige Strukturen aufweisen, wie beispielsweise ein Zylinder in Richtung seiner Höhe oder ein Kegel, ausgehend von einem Punkt der Basisfläche entlang der Mantelfläche in Richtung der Spitze des Kegels.As a rule, quadrics have three-dimensional, curved surfaces, with degenerate quadrics having linear structures in some directions, such as a cylinder in the direction of its height or a cone, starting from a point on the base surface along the lateral surface in the direction of the tip of the cone.
Die Verbindungsflächen, welche nicht als Teil eines Zylindermantels ausgeformt sind, können beispielsweise eine Breite in der Größenordnung von 0,2 bis 1 mm aufweisen.The connecting surfaces which are not formed as part of a cylinder jacket can, for example, have a width in the order of magnitude of 0.2 to 1 mm.
Die Verbindungsflächen, welche als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind reflektieren einfallendes Licht breiter aufgestreut, wodurch sich im Leuchteindruck ein homogeneres Erscheinungsbild bzw. Lichtverteilung ergibt (Verringerung von Hot-Spots bzw. Lichtintensitätsmaxima in einer bestimmten Vorzugsrichtung, die der Reflexionsrichtung herkömmlicher Optiksegmente mit Verbindungsflächen entsprechen würde).The connecting surfaces, which are designed as part of a cylinder jacket, reflect incident light in a more widely scattered manner, which results in a more homogeneous light impression Appearance or light distribution results (reduction of hot spots or light intensity maxima in a certain preferred direction, which would correspond to the direction of reflection of conventional optical segments with connecting surfaces).
Die als Teil eines Zylindermantels geformten Verbindungsflächen sind beispielsweise als Rillen ausgeformt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass sich der Radius über die Länge einer oder mehrerer Rillen über ihre Länge ändert. So kann vorgesehen sein, dass eine, mehrere oder alle Verbindungsflächen bzw. Rillen, welche spaltenweise und/oder zeilenweise zwischen den Optiksegmenten angeordnet sind, auf einer Seite mit einem maximalen Radius startend bis zur gegenüberliegenden Seite mit einem minimalen Radius erstrecken, wobei sich der Radius jeweils über die Länge graduell verändert.The connecting surfaces formed as part of a cylinder jacket are shaped, for example, as grooves. It can be provided that the radius changes over the length of one or more grooves over their length. It can be provided that one, several or all connection surfaces or grooves, which are arranged in columns and / or rows between the optics segments, start on one side with a maximum radius and extend to the opposite side with a minimum radius, the radius extending each gradually changed over the length.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsflächen, welche als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind, einen unterschiedlichen Radius aufweisen.It can also be provided that the connecting surfaces, which are designed as part of a cylinder jacket, have a different radius.
Es kann vorgesehen sein, dass der Optikkörper als Reflektor oder als Lichtleitkörper ausgebildet ist.It can be provided that the optic body is designed as a reflector or as a light guide body.
Im Falle eines Lichtleitkörpers kann sowohl die Eintritts- als auch die Austrittsfläche Verbindungsflächen als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgebildet sein.In the case of a light guide body, both the entry and exit surfaces, connecting surfaces can be designed as part of a cylinder jacket with a radius.
Es kann vorgesehen sein, dass die virtuelle Grundform parabolisch, hyperbolisch, ellipsoidisch oder plan geformt ist.It can be provided that the virtual basic shape is parabolic, hyperbolic, ellipsoidal or flat.
Es kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Optiksegmente eben bzw. plan ausgebildet sind.It can be provided that the individual optics segments are flat or planar.
Es kann vorgesehen sein, dass der Radius 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm, insbesondere 0,2 mm ist.It can be provided that the radius is 0.1 to 0.5 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm, in particular 0.2 mm.
Die Aufgabe wird ebenso mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem Optikkörper gelöst.The object is also achieved with a motor vehicle headlight with at least one optical body.
Hierbei umfasst der Kraftfahrzeugscheinwerfer zumindest eine Lichtquelle, die beispielsweise bei einem als Reflektor ausgebildeten Optikkörper, welcher eine parabolische Grundform aufweist, im Brennpunkt des Reflektors positioniert ist.In this case, the motor vehicle headlight comprises at least one light source, which is positioned at the focal point of the reflector, for example in the case of an optic body designed as a reflector and having a parabolic basic shape.
Im Falle eines als Lichtleitkörper ausgebildeter Optikkörper kann der Kraftfahrzeugschweinwerfer auch mehrere Lichtquellen umfassen, welche dem Optikkörper zugeordnet sind und Licht in diesen einkoppeln bzw. einstrahlen.In the case of an optic body designed as a light guide body, the motor vehicle headlight can also comprise several light sources which are assigned to the optic body and which couple or radiate light into it.
Ebenso kann der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Projektionslinse umfassen, welche in Abstrahl- bzw. Umlenkrichtung des Reflektors nachgeschalten angeordnet ist.The motor vehicle headlight can also comprise a projection lens which is arranged downstream of the reflector in the emission or deflection direction.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
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Fig. 1 einen als Reflektor ausgebildeten Optikkörper, welcher eine aus mehreren Optiksegmenten gebildete Wirkfläche aufweist, welche Wirkfläche im Wesentlichen einer parabolischen Grundform folgt, wobei mehrere Detailansichten gezeigt sind, -
Fig. 2A eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines als Reflektor ausgebildeten Optikkörpers, dessen Wirkfläche einer Grundform folgt, wobei die Optiksegmente einen Versatz zueinander aufweisen, -
Fig. 2B eine schematische Darstellung der Seitenansicht ausFig. 2A , wobei zwischen dem Versatz der Optiksegmente die Optiksegmente verbindende Verbindungsflächen angeordnet sind, -
Fig. 3 eine Detailansicht eines beispielhaften Reflektors, wobei die Verbindungsflächen zwischen den Spalten der Optiksegmente als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius ausgeformt sind, -
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des Reflektors ausFig. 3 , wobei die zum Teil zylinderförmigen Verbindungsflächen mit einem Radius zu sehen sind, -
Fig. 5A einen beispielhaften als Lichtleitkörper ausgebildeten Optikkörper mit einer Wirkfläche in einer perspektivischen Ansicht, -
Fig. 5B eine Detailansicht der Wirkfläche des Lichtleitkörpers ausFig. 5B , wobei die Verbindungsflächen zwischen den Zeilen und Spalten der Optiksegmente als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind.
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Fig. 1 an optical body designed as a reflector, which has an active surface formed from several optical segments, which active surface essentially follows a parabolic basic shape, several detailed views being shown, -
Figure 2A a schematic representation of a side view of an optic body designed as a reflector, the effective surface of which follows a basic shape, the optic segments being offset from one another, -
Figure 2B a schematic representation of the side view fromFigure 2A , wherein connecting surfaces connecting the optic segments are arranged between the offset of the optic segments, -
Fig. 3 a detailed view of an exemplary reflector, wherein the connecting surfaces between the columns of the optics segments are formed as part of a cylinder jacket with a radius, -
Fig. 4 a schematic representation of a side view of the reflector fromFig. 3 , whereby the partially cylindrical connecting surfaces can be seen with a radius, -
Figure 5A an exemplary optic body designed as a light guide body with an active surface in a perspective view, -
Figure 5B a detailed view of the active surface of the light guide bodyFigure 5B , wherein the connecting surfaces between the rows and columns of the optics segments are formed as part of a cylinder jacket.
Es sei angemerkt, dass die virtuelle Grundform 60 auch hyperbolisch, ellipsoidisch oder plan geformt sein kann.It should be noted that the virtual
Der Reflektor 10 umfasst weiters mehrere Optiksegmente 100, welche die Wirkfläche 50 bilden und rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Optiksegmente 100 zur Abweichung von der virtuellen Grundform 60 jeweils geneigt zur virtuellen Grundform 60 angeordnet sind, und wobei zwischen den Optiksegmenten 100 aufgrund eines Versatzes 110 zueinander, welcher durch die Neigung der Optiksegmente 100 zur virtuellen Grundform entsteht, Verbindungsflächen 200 angeordnet sind.The
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsflächen 200, welche als Teil eines Zylindermantels ausgebildet sind, einen unterschiedlichen Radius R aufweisen.It can also be provided that the connecting
Es kann vorgesehen sein, dass die Austrittsfläche des Lichtleitkörpers ebenfalls mit Optiksegmenten und entsprechenden Verbindungsflächen ausgestattet ist.It can be provided that the exit surface of the light guide body is also equipped with optical segments and corresponding connecting surfaces.
Claims (11)
die Verbindungsflächen (200) zwischen den Spalten und/oder Zeilen der Optiksegmente (100) als Teil eines Zylindermantels mit einem Radius (R) ausgebildet sind.Optical body (10, 20) for a motor vehicle headlight, which optical body (10, 20) comprises the following:
the connecting surfaces (200) between the columns and / or rows of the optical segments (100) are designed as part of a cylinder jacket with a radius (R).
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