AT396675B

AT396675B - Fahrzeugleuchte

Info

Publication number: AT396675B
Application number: AT0352485A
Authority: AT
Inventors: Josef Kanzler; Alois Ing Noisser; Gerald Bachtrod; Ernst Gugerell
Original assignee: Zizala Lichtsysteme Gmbh
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1993-11-25
Also published as: JP2548150B2; ES2068177T3; ATE118264T1; DE3650229D1; EP0225313A2; ATA352485A; EP0225313A3; JPS6366801A; US4811174A; EP0225313B1

Description

AT396675B

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, mit einem Strahlenleitsystem, in dem auf eine von der Lichtquelle unabhängig angeordnete, mindestens im wesentlichen die aus der Leuchte austretende Lichtmenge erfassende Projektionslinse gegebenenfalls lediglich eine Abdeckscheibe folgt sowie an der der Projektionslinse abgewandten Seite der Lichtquelle ein Reflektor vorgesehen ist

Der Sehraum des Lenkers eines Kraftfahrzeuges ist sehr breit und verhältnismäßig niedrig. Auch von diesem Sebiaum ist nur ein gewisser Bereich ausleuchtbar, da der Gegenverkehr nicht geblendet werden darf. Das klassische Scheinwerfersystem, das außer der Lichtquelle aus zwei optischen Systemen, nämlich einem Parabolreflektor (Homofokalreflektor) und der Abdeckscheibe besteht, eignet sich zu diesem Zweck nur mit gewissen Einschränkungen, da die Riffelung der Abdeckscheibe (d. h. ihre Aufgliederung in Einzellinsengruppen) das einzige Mittel zur Erzielung ein» gewünschten Lichtverteilung bietet, wenn man von der Ausbildung des Reflektors als Rechteckreflektor absieht. Hi» ist auch zu bedenken, daß die Abdeckscheibe oft aus baulichen Gränden windschief zur optischen Achse des Scheinwerfers stehen muß.

Eine weitere Entwicklung, die der Erzielung ein» entsprechenden Ausleuchtung hinderlich gegenübersteht, ist die aus stilistischen und aerodynamischen Gründen angestrebte Verkleinerung der Lichtaustrittsfläche.

Um eine trotzdem entsprechende Leuchtdichte zu erzielen, wurden die sogenannten PE- bzw. DE-Systeme vorgeschlagen, wobei PE für Folyellipsoid und DE für dreidimensionales Ellipsoid steht

Diese Systeme sind in Analogie zu einem Diaprojektor aufgebaut bei dem das Objekt (das Dia) üb» ein Objektiv, das im wesentlichen eine Sammellinse ist abgebildet wird. Demgemäß weisen die PE- bzw. DE-Systeme ebenfalls eine Sammellinse auf, die zwischen der Lichtquelle und der Abdeckscheibe angeordnet ist Um zum Unterschied vom Diaprojektor eine spezifische Lichtverteilung zu gewährleisten, wobei u. a. die Hell/Dunkelgrenze beim Fahrzeugscheinw»fer ein sehr wesentlich» Fakt» ist sind diese Systeme mit einem besonderen Ellipsoidreflektor und ein» Blende ausgestattet die im Bereich des zweiten Brennpunktes des Ellipsoids angeordnet ist und als Hell/Dunkelgrenze abgebildet wird.

Die PE- bzw. DE-Systeme haben bis jetzt allerdings in der Praxis trotz ihr» optischen Vorzüge keine V»läßlichkeit »geben, wobei insbesondere das Überhitzungs- und Justierungsproblem eine bedeutende Rolle spielen. Die gekrümmte Objektblende - auch Petzval-Schale genannt - muß nämlich genauestem justiert werden und nimmt eine große Menge an Lichtenergie, die dabei für den angestrebten Zweck verlorengeht in Form von Wärmeenergie auf, was zur Verformung und Dejustierung der Blende und zur Überhitzung des Scheinwerfers führt. Außerdem ergeben sich Probleme auf Grund des Umstandes, daß die Blendenkante auf Grund ihr» Anordnung im Bereich des zweiten Brennpunktes des Ellipsoidreflektors starke Farbsäume an der Hell/Dunkelgrenze erzeugt

Die DE=OS. 24 61 918 betrifft ein Scheinwerfersystem mit Reflektor, Projektionslinse und dazwischen angeordnet» Blende, wobei die beschriebenen und dargestellten Projektionslinsen in üblicher Weise ausgebildet sind. Lediglich Fig. 5 zeigt eine Ausführung ohne eingezeichnet» Blende, bei der eine unscharfe Hell/Dunkelgrenze dadurch gebildet ist daß kein zur Lichtquelle symmetrischer Reflektor, sondern ein elliptischer Hohlspiegelabschnitt vorgesehen ist, dessen zum Glühfaden parallele Kante als Hell/Dunkelgrenze abgebildet wird. Bei dieser Anordnung ist aber u. a. die Grundforderung laut Anspruch 1 der DE-OS 24 61918, nämlich daß die Fläche der Austrittspupille in kein» Richtung größer als 2 cm^ ist nicht erfüllbar auf Grund des Umstandes, daß Direktlicht von der Horizontallampe in die Streulinse eintritt Zur Erfüllung dies» Forderung muß eine Blende vorgesehen sein, die in den and»en Figuren jeweils aufscheint Hg. 5 ist also als unvollständig anzusehen; ihre Offenbarung ist stets im Rahmen der Gesamtoffenbarung zu sehen.

Die DE-OS 32 41 826 betrifft das bekannte PE-System mit einem elliptischen Reflektor mit zwei Brennpunkten (Fj, F2) und einer Sammellinse, wobei eine Strahlenblende im zweiten Brennpunkt (F2) angeordnet ist sowie der Brennpunkt der Sammellinse ebenfalls mit (F2) zusammenfällt Gemäß dies» Druckschrift geht es darum, kritische Zonen am elliptischen Reflektor zu ermitteln und diese durch Oberflächenbehandlung nicht reflektierend od» weniger reflektierend zu machen, bzw. ihre Form zu ändern.

Die FR-A 2501333 betrifft ein optisches System, das vom gegenständlichen optischen System, wo auf die Projektionslinse lediglich gegebenenfalls eine Abdeckscheibe folgt, somit die Projektionslinse das Abbildungsmuster erzeugt, gänzlich verschieden ist. Soweit dort überhaupt Projektionslinsen verwendet werden, folgen auf diese reinen Zerstreuerlinsen Blendenkanten sowie Umlenkspiegel, die das Licht gegen den Reflektor umleiten, von wo es erst in Richtung Abdeckscheibe reflektiert wird. Dementsprechend ist auch eine im Hinblick auf das Abbildungsmuster abschnittsweise unterschiedliche Krümmung der Projektionslinsen nicht vorgesehen; sie projizieren das Licht nicht nach außerhalb des Scheinw»f»s. .

Die GB-PS 1570 805 betrifft einen Scheinwerf» mit einem konkaven Reflektor, der in der Horizontalebene lichtdurchlässig ausgebildet ist, so daß dort vom Reflektor nicht abgelenktes Licht einen Lichtstrahl bildet, der gegenüber dem Hauptlichtstrahl geneigt ist Insbesondere ist der Reflektor geteilt Dabei können nach verschiedenen Ausführungsformen Glühlampen vorgesehen sein, bei denen an ein»n üblichen Kolben ein Bikonvexlinsenabschnitt als Stirnteil zur Erfassung des Nahbereichs der optischen Achse vorgesehen ist Diese Stirnteile »fassen lediglich einen Teil des ausgestrahlten Lichts und weisen überdies zwar zwei unterschiedlich gekrümmte Konvexbereiche auf, die aber in sich gleich gekrümmt sind. Auch die ebenfalls -2-

AT396 675B möglichen linsenartigen Ausbildungen der Abdeckscheibe erfassen lediglich im wesentlichen den Nahbereich der optischen Achse.

Endlich betrifft die DE-OS 32 00 796 die Ausbildung einer Abblendkappe für Abblendscheinwerfer, bei denen ein üblicher Reflektor (insbesondere Parabolreflektor), eine Lampe und zwischen Lampe und Reflektor diese Abblendkappe vorgesehen ist. Die Abblendkappe weist eine zur Lichtquelle hin konkave Fläche auf, in der Bereiche unterschiedlich«- Krümmung aneinander anschließen.

Es wurde nunmehr überraschenderweise gefunden, daß bei Verwendung einer Projektionslinse die Anordnung ein« Objektblende nicht notwendig ist, somit die genannten Probleme ausschaltbar sind.

Demgemäß ist die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte vor allem dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionslinse (9) Flachbereiche zur Strahlenbündelung durch Totalreflexion aufweist und daß ein Reflektor (2) vorgesehen ist, der im Nahbereich der Lichtquelle (3), insbesondere im Bereich der stärksten Reflektorkrümmung, mindestens zwei unabhängig voneinander gekrümmte, vorzugsweise bezüglich der Lichtquelle symmetrisch angeordnete, von der Lichtquelle weggewölbte Abschnitte (7,7') aufweist bzw. aus diesen Abschnitten gebildet ist

Die gewünschte Lichtverteilung wird dabei durch die entsprechende abschnittsweise unterschiedliche Oberflächenkrümmung der Projektionslinsenflächen erzielt Mit anderen Worten ist die Projektionslinse im Hinblick auf das gewünschte Abbildungsmuster, d. h. die Form des erzeugten Lichtflecks und dessen Leuchtdichteverteilung, korrigiert Bei Verwendung des Reflektors wird dabei vorteilhaft die Projektionslinse auch auf den Lichteintritt abgestimmt Dabei ist die durch Gußverfahren erzielbare Genauigkeit ausreichend. Abschnittsweise unterschiedliche Oberflächenkrümmung bedeutet somit daß an mindestens einer der Flächen, die die Oberfläche der Projektionslinse bilden, Krümmung«! vorliegen, die sich voneinander unterscheiden.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Erzielung des gewünschten Abbildungsmusters wird erreicht wenn, die Projektionslinse dabei Flachbereiche zur Strahlehbiindelung durch Totalreflexion aufweist

Zur Begrenzung des Lichtaustritts werden dabei vorteilhaft Randbereiche der Projetktionslinse lichtundurchlässig abgedeckt Dies kann günstig durch die Projektionslinsenhalterung oder durch die Leuchtenmaske selbst erfolgen, d. h. durch den äußeren Leuchtenrand.

Eine Abdeckscheibe ist dabei nicht unbedingt erforderlich, so daß die Projektionslinse dann die Leuchtenstimfläche bildet Eine Abdeckscheibe kann aber in gewiss«! Fällen vorteilhaft sein.

Vorzugsweise ist die Projektionslinse, zusammen mit und/oder gegenüber ihrer Halterung, mit Bezug auf die Lichtquelle zur Justierung verstellbar. Hier ist keine optische Genauigkeit - wie sie bei einer Blende unumgänglich.ist - erforderlich. Dies ist insbesondere eine räumliche Verstellbarkeit; je nach Bauart kann aber eine Kipp-, Schwenk- oder Verschiebungsverstellung ausreichen.

Auf Grund, des Umstandes, daß - bis auf Abdeckungen im Randbereich - die volle Lichtmenge zur Beleuchtung zur Verfügung steht ist der Reflektor nicht unbedingt «forderlich, wohl aber vorteilhaft.

Die von der Lichtquelle weggewölbten Abschnitte des Reflektors weisen vorteilhaft Kugeloberflächenprofile, vorzugsweise mit gleichem Radius, auf und sind günstig aneinand«stoßend angeordnet wobei vorzugsweise eine Stoßkante gebildet ist die von der optischen Achse der Fahrzeugleuchte geschnitten wird.

Bei der «findungsgemäßen Fahrzeugleuchte werden insbesondere Lichtquellen so eingesetzt daß d«en Glühfaden im wesentlichen im rechten Winkel zur optischen Achse d« Leuchte, vorzugsweise zumindest in einer Projektion parallel zu einer Lichtaustrittsbegrenzungskante, verläuft. So verläuft vorteilhaft der Glühfaden parallel zur Fahrbahn im rechten Winkel zur optischen Achse der Leuchte. Als Beispiel dazu wird eine Hj-Glühlampe, die eine Axialwendel aufweist von der Seite her od« eine H^-Glühlampe, die eine Transversalwendel aufweist von oben od« unten her eingesetzt

Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Leuchte mit an einen gekrümmt«! Reflektorbeimch nach oben und unten anschließenden abgeflachten Reflektorbereichen, insbesondere als Rechteckleuchte, ausgebildet D« Reflektor kann auch außerhalb des Bereiches der gewölbten Abschnitte mit Stufen versehen sein.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte als Doppelleuchte mit unabhängigen Lichtquellen, die vorzugsweise jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten der Doppelleuchte eingesetzt sind, ausgebildet Dies bezieht sich vor allem auf üb«einander angeordnete Leuchten, bei denen eine Glühlampe von oben und die andere von unten eingesetzt ist Der Einsatz beider Lampen von hinten od« seitlich ist gleichfalls möglich.

Die gezielte Strahlenbündelung gestattet es, die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte für alle Belange der Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung, insbesondere für Abblend-, Nebel oder Femscheinwerfer, aber auch für Positions- od« Bremsleuchten oder Rückfahrscheinwerfer, einzusetzen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der Fig. 1 einen Vertikalschnitt und Fig. 2 eine Horizontalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer sowie Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch eine Variante des Scheinwerfers nach den Fig. 1 und 2 darstellt

In den Figuren ist ein Rechteckscheinwerfer mit einer Halterung (1), einem Reflektor (2), einer Glühlampe (3) und einer Abdeckscheibe (4) dargestellt Man erkennt daß die Abdeckscheibe (4) windschief zur optischen Achse (5) des Scheinwerfers angeordnet ist d. h. sie ist sowohl gegenüber der vertikal«! als auch der -3-

Claims

AT396675B horizontalen Reflektorsymmetrieebene geneigt Die Glühlampe (3) ist von unten her eingesetzt ihre Wendel (6) steht horizontal und in der Horizontal* Projektion parallel zur oberen und unteren Lichtaustrittsbegrenzungskante des Scheinwerfers. Der Reflektor (2) ist ein Parabolreflektor, der im Bereich seiner stärksten Krümmung zwei zur optischen 5 Achse (5) symmetrisch angeordnete, von der Glühlampe (3) weggewölbte Abschnitte (7,7') auf weist deren Stoßkante (8) von der optischen Achse (5) geschnitten wird. Die gewölbten Abschnitte (7,7') weisen ein Kugeloberflächenprofil mit gleichen Radien auf. Zwischen der Glühlampe (3) und der Abdeckscheibe (4) ist eine Projektionslinse (9) in einer Linsenhalterung (10) vorgesehen. Die Projektionslinse (9) ist eine flache Keillinse, die sowohl an der 10 Lichteintrittsseite als auch an der Lichtaustrittsseite von der Glühlampe (3) weggewölbt ist sie erfüllt somit die Funktion einer kombinierten Sammel- und Streulinse. Dabei ist die Lichteintrittsseitenwölbung eine Zylinderfläche, die Lichtaustrittsseitenwölbung eine korrigierte Toroidfläche. In Fig. 1 eikennt man, daß der untere Flachbereich der Projektionslinse (9) kürzer ist als deren oberer Flachbereich. Die oberen und unteren Flachbereiche der Projektionslinse (9) dienen u. a. der Strahlenbündelung durch Totalreflexion. 15 Die Linsenhalterung (10) ist gegenüber der Glühlampe (3) verstellbar vorgesehen, wobei dargestellt ist, daß die Linsenhalterung oben fest mit dem Reflektorkörper (2) verbunden und unten eine Schraubverstellung mit Druckfeder (11) vorgesehen ist Weiterhin erkennt man, daß die Projektionslinse (9) gegenüber der optischen Achse (5) zweifach asymmetrisch angeordnet ist Eine einfach asymmetrische oder eine symmetrische Anordnung ist gleichfalls 20 möglich. ln Fig. 3 erkennt man, daß der . Reflektor (2) außerhalb der gewölbten Abschnitte (7, 7') mit einer zusätzlichen Stufe (12) versehen ist Die Stufe (12) kann auch beidseitig der Glühlampe (3) angeordnet sein und dient zur Bündelung von Randstrahlen in bevorzugten Bereichen. In den Figuren sind verschiedene Strahlengänge eingezeichnet Gegebenenfalls können Bereiche der 25 Projektionslinse (9) verspiegelt sein, insbesondere die oberen und unteren Flachbereiche. Dies gilt ebenso für Teile der Halterung (10), insbesondere im Bereich, wo von den gewölbten Abschnitten (7,7') des Reflektors (2) gebündeltes Licht auftrifft Wie aus Fig. 1 erkennbar, können die Abdeckscheiben, wenn sie verwendet werden, auch eine entsprechende Riffelung aufweisen. 30 Wie erwähnt, ist die Projektionslinse in Richtung auf die Lichtquelle insbesondere von einer gekrümmten Fläche begrenzt; in den Figuren ist ein Zylinderflächenabschnitt als Licheintrittsseite dargestellt und beschrieben. Es ist dem Fachmann klar, daß auch andere bei Projektionslinsen im Scheinwerfeibau übliche Krümmungen möglich sind, z. B. sphärische Krümmungen. Ebenfalls ist dem Fachmann klar, daß die Scheinwerferlampen in bekannter Weise mit üblichen äußeren 35 bzw. inneren Abschirmungen versehen sein können. Gemäß der Erfindung kann somit die jeweils gewünschte Lichtverteilung und Leuchtdichte ohne die Anordnung erwärmungsempfindlicher Hell/Dunkelblenden erzielt werden; weiterhin ist die Herstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Reflektors weitaus einfacher als die eines PE- bzw. DE-Reflektors. Die Justierung des optischen Systems ist gleichfalls weitaus weniger aufwendig und anfällig gegenüber der bei den 40 PE- bzw. DE-Systemen. Endlich besteht - wenn überhaupt - auch nicht die Notwendigkeit, einen bifokalen Reflektor vorzusehsn; die Baulänge ist also weitaus geringer als die von PE- bzw. DE-Scheinwerfem. 45 PATENTANSPRÜCHE 1. Fahrzeugleuchte, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, mit einem Strahlenleitsystem, in dem auf eine von der Lichtquelle unabhängig angeordnete, mindestens im wesentlichen die aus der Leuchte austretende Lichtmenge erfassende Projektionslinse gegebenenfalls lediglich eine Abdeckscheibe folgt sowie an der der Projektionslinse abgewandten Seite der Lichtquelle ein Reflektor vorgesehen ist, wobei eine abschnittsweise mit unterschiedlichen Flächenkrümmungen versehene Projektionslinse, die insbesondere in Richtung auf die 55 Lichtquelle von einer gekrümmten Fläche begrenzt ist, ohne Zwischenschaltung einer Blende zwischen Lichtquelle und Projektionslinse und vorzugsweise gegenüber der Lichtquelle verstellbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionslinse (9) Flachbereiche zur Strahlenbündelung durch Totalreflexion aufweist und daß ein Reflektor (2) vorgesehen ist, der im Nahbereich der Lichtquelle (3), insbesondere im Bereich der stärksten Reflektorkrümmung, mindestens zwei unabhängig voneinander 60 gekrümmte, vorzugsweise bezüglich der Lichtquelle symmetrisch angeordnete, von der Lichtquelle weggewölbte Abschnitte (7,7') aufweist bzw. aus diesen Abschnitten gebildet ist. -4- AT396675B
2. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Projektionslinse (9) Randbereiche lichtundurchlässig abgedeckt sind.
3. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Randbareiche der Projektionslinse (9) durch deren Halterung (10) abgedeckt sind.
4. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Randbereiche der Projektionslinse (9) durch eine Leuchtenmaske abgedeckt sind.
5. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (7, 7') Kugeloberflächenprofile, vorzugsweise mit gleichem Radius, aufweisen.
6. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (7, 7') aneinanderstoßend angeordnet sind, wobei vorzugsweise eine Stoßkante (8) gebildet ist, die von der optischen Achse der Fahrzeugleuchte geschnitten wird.
7. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (3) mit einem Glühfaden (6) im wesendichen im rechten Winkel zur optischen Achse der Leuchte, vorzugsweise zumindest in einer Projektion parallel zu einer Lichtaustrittsbegrenzungskante, vorgesehen ist.
8. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugleuchte mit an einen gekrümmten Reflektorbereich nach oben und unten anschließenden abgeflachten Reflektorbezeichen, insbesondere als Rechteckleuchte, ausgebildet ist.
9. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) außerhalb des Bereiches der gewölbten Abschnitte mit Stufen (12) versehen ist.
10. Fahrzeugleuchte nach einem der Anbrüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahizeugleuchte als Doppelleuchte mit unabhängigen Lichtquellen, die jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten der Doppelleuchte eingesetzt sind, ausgebildet ist Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-