WO2019158319A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer abschirmblende zur abschirmung eintretender sonnenstrahlung - Google Patents

Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer abschirmblende zur abschirmung eintretender sonnenstrahlung Download PDF

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WO2019158319A1
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vehicle headlight
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Lukas Taudt
Nina Brauner
Mathias SCHRAGL
Christoph Längauer
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Zkw Group Gmbh
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle headlight with a shielding screen for shielding incoming solar radiation, wherein the shielding screen is arranged between a lighting unit with at least one light source and a projection optics, and it has a light exit opening for radiated from the light unit forward light, wherein the light unit Outgoing light is projected by means of the projection optics as a light image in the traffic space and the shielding is outside the focal plane of the projection optics.
  • the document DE 10 2013 214 990 A1 shows a lens holder in the form of a conical tube which is internally provided with a metal coating in order to prevent damage to this lens holder by solar radiation. In order to further reduce the heating of the lens holder, it may additionally have grooves in the area of the metal coating.
  • a screening screen of the objective kind in front of a lighting unit, e.g. an LED light source module, wherein the shielding screen has a light exit opening for light emitted from the light unit forward, occurs as a disturbing
  • shielding screen in this specification is used for a cover used for avoiding the sunburst effect of the sun, which cover need not necessarily be made of metallic sheet metal. Rather, the cover can also be made of plastics and the shielding screen, whether made of metal or plastic, a radiation-absorbing
  • Shielding at least partially deflecting structures are formed, which lead to deflection of the emanating from the light unit, undesirable in the light image scattered light.
  • outgoing light from the light unit or light source of the headlamp is no longer reflected at the border of the light exit opening of the shielding screen in the direction of the projection optics, whereby unwanted scattered light in the projected onto the street photo can be significantly reduced.
  • the border of the light exit opening of the shielding screen has, as a deflection structure, at least in some areas a bevelled edge, the thickness being over the thickness
  • Lighting unit is inclined at a predetermined angle.
  • predetermined angle is angled in an angling.
  • Deflection structures are formed in the form of a plurality of prongs for deflecting disturbing, received by the lighting unit edge beams. It has proven to be expedient if 20 to 400, in particular 50 to 200 spikes are provided on one side of the border in the longitudinal extension of the light exit opening.
  • the invention is particularly useful in a headlamp in which an optical attachment is arranged in the beam path between the light source and the shielding.
  • Shield 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 shield is made of metal.
  • the shield is made of plastic.
  • FIG. 1 schematically and in diagrammatic representation of components of a headlamp, namely a lighting unit with superior shielding screen for shielding incoming solar radiation and a projection lens,
  • FIG. 2 shows a schematic section through a headlamp of the subject type with the components shown in FIG. 1, wherein some essential beam paths are shown, FIG.
  • FIG. 3 is a front view of a shield of a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3, which shows a deflection structure of the first embodiment
  • FIG. 5 shows a view of a shielding screen of a second embodiment of the invention from the front
  • FIG. 6 shows a section along the line VI-VI of FIG. 5, which shows a deflection structure of the second embodiment, FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged detail of the deflection structure of FIG. 6,
  • FIG. 8 shows, for example, a light distribution of a headlamp with a shielding screen according to the second embodiment of the invention according to FIGS. 5 to 7, FIG.
  • FIG. 9 shows, for example, a light distribution of a headlamp with a shielding screen according to the prior art
  • Embodiments according to the invention show.
  • FIG. 1 and Fig. 2 can be seen in a schematic view of a headlight 1 according to the invention with its for the explanation of the invention
  • Adjustment devices When in the
  • headlight In connection with the invention, the term “headlight” is used, so this term should include individual projection modules, which may also be included in combination in a parent headlight.
  • the headlight 1 has a light unit 2, in which a number of LEDs 5 is arranged in a matrix as light source 3 on a printed circuit board 4.
  • the LEDs 5 are preceded by an optical attachment 6, which is held by a holder 7 here on the circuit board 4.
  • the LEDs 5 emit their light into the light-conducting attachment optics 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 an integral lens.
  • a shielding screen 9 is arranged for shielding incoming solar radiation, in which a
  • Light exit opening 10 is formed.
  • FIG. 2 it can be seen that the individual parts are accommodated or held in a housing 11, which is shown only roughly schematically.
  • the headlight 1 shown in FIGS. 1 and 2 corresponds to the state of the art with regard to the embodiment of its shielding screen 9 and, in the following, the problematic nature of the undesired beam occurring here is based on a fundamental beam path
  • the beam path of the light emitted by the light unit 2 is shown in Fig. 2 with L e
  • This light or the beam path L e extends from the front of the
  • Sunbeams incident at an angle of about 45 ° in this example are denoted by Ls in FIG.
  • the incident sunbeams are focused by the projection optics 8 and, in the absence of the shielding screen 9, would impinge concentratedly on a focal spot on the front of the attachment optics where they could cause damage, namely by overheating of components such as the bracket 7, often Made of heat-sensitive plastic.
  • Such overheating can not only damage such as e.g. warping of adjusted elements, but even local fires and vehicle fires.
  • Ableblende impinge which may be designed according to their purpose heat resistant and absorbent and / or reflective.
  • the light rays which would reach the light unit 2 without shielding screen 9 are denoted by L s '.
  • the shielding screen 9 does not affect those rays L e which are supposed to produce the light image on the road, in practice they are never perfect
  • Attachment optics 6 also intrinsically unwanted marginal rays LR off, which at the in
  • the invention now provides, at least in some areas, deflecting structures at the border of the light exit opening of the shielding screen, which lead to a reduction of the scattered light arising at the border.
  • FIGS. 3 and 4 show a first inventive design of the deflection structures. According to Fig. 3 is in the shield 9
  • Light aperture 10 and the edge 13 is formed so that the desired light image generating beam path is not cropped.
  • the border 13 is angled at a predetermined angle relative to the optical axis a, so that an angled edge region 14 is created.
  • Angling the border 13 need not necessarily be made over the entire border, it is usually sufficient in some areas angling, preferably in the lower part of the border. Whether the bend extends in the direction of the lighting unit 2 or in the direction of the projection optical system 8 is substantially irrelevant, as will be explained in greater detail below. In the section of Fig. 4 can be seen that the
  • Invention underlying principle which consists in that of the light unit 2 and its attachment optics 6 incident edge rays L R at the now no longer horizontally extending inner boundary surface 12 of the border 13 of the light exit opening 10 are no longer reflected in the direction of the projection optics, but in the present case to the rear in the direction of the lighting unit. Unwanted light artifacts in the light image due to the marginal rays LR are thereby avoided.
  • the shielding screen 9 unlike diaphragms, which define the borders of the illumination image and therefore should be sharply imaged, does not lie in the focal plane of the projection optics 8, but outside, in a meaningful way, in front of it. Limitations of the illumination image are determined by the lighting unit 2 or the attachment optics 6 and not by the light exit opening 10 of the shielding screen 9.
  • An example of a diaphragm in the focal plane of the projection optics can be found in EP 2 742 282 B1 of the Applicant. Another embodiment of a deflection structure in the context of the invention will now be explained with reference to FIGS. 5, 6 and 7.
  • a light exit opening 10 is formed with a border 13 in the shielding screen 9, wherein this border has in its upper and in its lower portion a plurality of prongs 15 for deflecting disturbing, from the light unit 2 ein Siemens marginal rays L R.
  • this border has in its upper and in its lower portion a plurality of prongs 15 for deflecting disturbing, from the light unit 2 ein Siemens marginal rays L R.
  • prongs is not necessarily intended to include "pointed” elevations but quite generally embossments, wherein typically on one longitudinal side of the light exit opening 20 to 400, usually 50 to 200 such elevations are provided.
  • the approximately rectangular light exit opening 10 of the shield 9 was 80 mm wide and 18 mm high and the prongs 15 a height and width between 0.5 up to 2 mm.
  • FIG. 9 shows stray light regions above and below the desired light image, of which the upper region is particularly pronounced.
  • FIG. 9 shows scattered light regions above and below the desired light image.
  • FIG. When applying the described inventive design with teeth on the border - Fig. 8 - reaches the unwanted scattered light a maximum light intensity of 162 cd, in a training without jaws, however, 323 cd.
  • Fig. 10a shows again in a detail of Fig. 2, the unwanted reflection of
  • FIG. 10b shows an embodiment in which the edge of the shielding screen 9 as a deflecting at least partially has a beveled edge 17, wherein the over the thickness of the shielding screen 9 extending bevel in the direction of the optical axis a and the lighting unit is inclined at a predetermined angle.
  • the inclination of this angle is opposite to that of Fig. 10b, but in both cases, the incoming edge beams L R are kept away from the projection optics as deflected light beams L A.
  • FIG. 10d and FIG. 10e show angled edge regions analogous to FIG. 4, wherein the bend 18 in FIG. 10d extends backwards in the direction of the lighting unit, but in FIG. 10e, forwards, toward the projection optics. How to look at the ray trajectory of the
  • FIG. 10f shows an embodiment in which the border is at least partially tapered in the manner of a cutting edge 19, the effect of reducing the scattered light also being evident here, since there is no areal region, which marginal rays L R are deflected light rays L A could lead in the direction of the projection optics, but a beveled edge 17 as in the embodiment of FIG. 10c is effective.
  • a special light unit 2 has been shown and described, namely a lighting unit for a so-called “matrix headlight” with a larger number of LEDs and a front optics with optical fibers, it should be clear that the invention by no means to a certain
  • Light unit is limited. It is neither a front optics nor a matrix-like arrangement of LEDs for the realization of the invention required, as well as other bulbs instead of LEDs, such as laser diodes with light converters, these can also be used with scanning laser beams, gas discharge lamps and the like.

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Abstract

Ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer 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, wobei 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.

Description

Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Abschirmblende zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer 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 Al gezeigt und beschrieben ist.
Das Dokument DE 10 2013 214 990 Al 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 Vl-Vl 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 lOf Schnitte analog zu Fig. 4 durch unterschiedlich ausgebildete
Abschirmblenden, wobei Fig. 10a den Stand der Technik und Fig. 10b bis lOf
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 Ls' 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 Bl 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 LReingezeichnet 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. lOd und Fig. lOe zeigen analog zu Fig. 4 abgewinkelte Kantenbereiche, wobei die Abwinklung 18 in Fig. lOd in Richtung der Leuchteinheit nach hinten verläuft, in Fig. lOe 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. lOf 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

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer 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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