DD273719A5 - Scheinwerferanlage - Google Patents

Abstract

Die Scheinwerferanlage enthaelt Scheinwerfer mit einer Rechtecklinse mit einer Hoehe von weniger als 60 mm und einem abgeflachten, konkaven Reflektor, in dem ein Gluehkoerper in einem engen rohrfoermigen Kolben angeordnet ist (Fig. 2).

Description

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Scheinwerforaniage Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferanlage mit

- mindestens zwei Scheinwerferpaaren für die Montage in der Vorderfront eines Kraftwagens, wobei an beiden Seiten der Mitte der Vorderfront jeweils ein Scheinwerfer jedes Paares angebracht ist, wobei die Scheinwerfer eines Paares im Betrieb Je ein Abblendlicht und die Scheinwerfer des anderen Paares im Betrieb je ein Fernlicht liefern, wobei die Scheinwerfer je einen abgeflachten konkaven Reflektor mit einor optischen Achse und einem Brennpunkt aufweisen und mit je einer viereckigen Frontscheibe mit einer mittleren Höhe unter 60 mm und einer mittleren Breite zum Abschließen des Reflektors versehen sind, wobei das Verhältnis der mittleren Breite und der mittleren Höhe größer als 3 ist,

- einer elektrischen Lichtquelle in axialer Anordnung in

jedem der Scheinwerfer, wobei die Lichtquelle Stromzuführungsleiter enthält und von einem gasgefüllten, an den Stromzuführungsleitern abgedichteten, lichtdurchlässigen Kolben umgeben ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine derartige Scheinwerferanlags ist aus GB 2 154 726 (PHN 10952) bekannt.

In der bekannten Scheinwerferanlage wird in den Scheinwerfern eine Hochdruckgasentladungslampe als Lichtquelle verwendet. Eine derartige Lampe bietet den Vorteil einer großen Helligkeit der Lichtquelle gegenüber den üblichen Autoglühlaiapen, einschließlich der Halogen-Autoglühlampen. Dies ermöglicht es, Scheinwerfer zu verwenden, die Reflektoren mit einer verhältnismäßig geringen konkaven Oberfläche haben, was in der geringen Höhe der Linse zum Ausdruck kommt. Trotzdem erfüllt die Scheinwerferanlage je nach dem Entwurf der Frontscheibe die Anforderungen, die in den unterschiedlichen Ländern in der Welt

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- 2 an das Abblendlicht und an das !Fernlicht gestellt werden.

Ein wesentlicher Vorteil von Scheinwerfern rait geringer Höhe liegt darin, daß die Vorderfront von Kraftwagen niedrig sein kann und also einen geringen Luftwiderstand hat, und daß der Kraftwagenentwickler eine große Freiheit besitzt.

Nachteile der bekannten ßcheinwerferanlage sind, daß eine verhältnismäßig teure Elektronik zum Zünden und Betreiben der Gasentladungslampen erforderlich ist, daß diese Lampen nicht sofort volles Licht geben und daß sie, wenn noch warm, sich schwer erneut zünden lassen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Mängel zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheinwerferanlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die den Vorteil einer geringen Höhe bietet und ebenfalls sofortiges licht beim Erregen der Anlage gibt.

Diese Aufgabe wird bei einer Scheinwerferanlage der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

- die Lichtquelle ein Glühkörper ist, der im Betrieb bei Entwurfsspannung eine Farbtemperatur von wenigstens etwa 3300 K hat,

- der Kolben der Lichtquelle rohrförmig ist und einen Innendurchmesser im Bereich »wischen etwa 2 bis etwa 6 mm besitzt,

- die Gasfüllung bei Baumtemperatur einen Druck im Bereich zwischen 8 und 60 bar hat,

- die Gasfüllung im wesentlichen aus einem Gas aus Xenon, Krypton und XenonArypton-Mischungen besteht, das 2 χ 20 12 χ 10"⁷ Mol Hal/cm⁵ enthält, wobei Hai aus Br, Cl, Br/Cl-

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Mischungen gewählt ist,

- die Lichtquelle im Betrieb bei Entwurfsspannung eine Leistung im Bereich zwischen 40 und 70 V aufnimmt.

Die Gesamtheit der zusammenhängenden Kennzeichen verleiht der Anlage nach der Erfindung hervorragende Eigenschaften zum Einbauen in die Vorderfront eines Fahrzeugs. Sie ermöglicht eine sehr niedrige Vorderfront und bietet trotzdem besondere gute Lichtbündel zum Beleuchten der vor dem Fahrzeug liegenden Wegabschnitte.

Durch die hohe Betriebstemperatur hat die Lichtquelle eine hohe Ausbeute von etwa 28 bis etwa 33 Lumen/W. Diese hohe Ausbeute ist jedoch für die Brauchbarkeit der Lichtquelle in der erfindungsgemäßen Scheinwerferanlage unwesentlich. Andere Lichtquellen mit gleicher oder sogar höherer Ausbeute können nämlich unbrauchbar sein. Als Beispiel einer derartigen Lichtquelle kann eine Glühlampe genannt werden, bei.der eine gleich hohe Ausbeute dadurch verwirklicht wurde, o.aß die Infrarotstrahlung von einem selektiven Reflektor, beispielsweise einem Infrarot reflektierenden Interferenzfilter, zum Glühkörper zurückgeworfen wird. Bei einer derartigen Lampe wird dadurch elektrische Energie erspart und somit eine hohe Ausbeute (Lumen/W) erhalten, daß thermische Verluste unterdrückt werden. Eine derartige Lampe besitzt keinen Glühkörper mit sehr großer Helligkeit.

Auch eine Niederdruckentladungslampe mit sehr hoher Ausbeute ist in der Scheinwerferanlage nicht verwendbar, weil eine derartige Lampe eine niedrige Helligkeit besitzt: Elektrische Energie wird in einem verhältnismäßig großen Volumen in sichtbare Strahlung umgewandelt. Es ist nicht möglich, das Licht einer Lichtquelle mit verhältnismäßig großem Volumen mit einem verhältnismäßig kleinen Reflektor und einer etwaigen verhältnismäßig kleinen Linse derart zu bündeln, daß auch nur annähernO die Anforderungen für Fern- und Abblendlichtbündel erfüllt werden.

Die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Scheinwerferanlage hat durch ihre hohe Temperatur eine große Helligkeit. Diese !Temperatur und diese Helligkeit sind wesentlich höher als die der gängigen Halogen-Autoglühlampen, wie z. B. H^-Lampen, deren Farbtemperatur nur 3215 K beträgt. Im allgemeinen liegt die Farbtemperatur dsr Lichtquelle bei der erfindungsgemäßen Scheinwerferanlage im Bereich von 3300 bis 34-50 K und in der Regel zwischen 3330 und 34-30 K.

Durch die große Helligkeit der Lichtquelle, d. h. den verhältnismäßig großen Lichtstrom aus dem verhältnismäßig kleinen Glühkörper mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,8 und 1,2 mm, ύ. B. 1 mm, und mit einer Länge von etwa 4 bis 6 mm, ist die verhältnismäßig kleine konkave Oberfläche eines verhältnismäßig niedrigen Reflektors in der Lage, genügend Licht auf die Frontscheibe zu werfen, um daraus ein vorschriftsmäßiges Bündel zu bilden.

Überraschenderweise hat es sich nicht nur gezeigt, daß die Scheinwerfer der erfindungsgemäßen Scheinwerferanlage in der Lage sind, trotz ihrer geringen Abmessungen Lichtbündel zu bilden, die die Mindestanforderungen der Vorschriften weit über- · treffen, es hat sich weiter gezeigt, daß die Lichtquellen den Anforderungen hinsichtlich ihrer Lebensdauer entsprechen, d. h. mindestens 320 Stunden. Es ist bemerkenswert, daß Glühkörper noch nie mit Scheinwerferaulagen mit sehr geringer Höhe in Zusammenhang gebracht wurden. Denn Glühkörper haben als Lichtquelle von Glühlampen eine Geschichte von über hundert Jahren durchgehender Perfektionierung. Kraftwegen haben eine Geschichte von Jahrzehnten durchgehender Stromlinienbildung, wobei insbasondere im letzten Jahrzehnt der Luftwiderstandsfaktor (c_w) stark b3tont wurde. Offensichtlich wurde es bei den verschiedenen Vorschlägen zur Verkleinerung der Scheinwerferhöhe nicht für möglich gehalten, eine starke Verringerung dieser Höhe bei der Anwendung von Glühkörpern zu verwirklichen.

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Die Scheinwerferanlage iöt vorteilhaft weiterhin dadurch gekennzeichnet _t daß die Scheinwerfer je eine öffnung mit einer Begrenzung enthalten und die Lichtquellen je einen Sockel mit wenigstens einem herausragenden Kontaktelement zum Anschließen an einen Anschluß aufweisen« wobei der Sockel zum Zusammenarbeiten mit der Begrenzung der öffnung in einem betreffenden Reflektor profiliert ist. Darüber hinaus ist wenigstens für die Scheinwerfer, die im Betrieb ein Abblendbündel liefern, ein Leietungsbegrenzer vorgesehen.

Die Lichtquelle ist im allgemeinen mit einem Sockel versehen, der die Positionierung der Lichtquelle innerhalb enger Toleranzen im betreffenden Scheinwerfer gewährleistet. Dazu hat der Scheinwerfer eine öffnung und der Sockel ist zum Zusammenarbeiten mit dieser öffnung profiliert. Der Sockel hat wenigstens ein herausragendes Kontaktelement zum Anschließen an einen Anschluß einer elektrischen Energiequelle. Ein zweiter Kontakt des Sockels kann ein Kassenkontakt oder ein von der Masse des Sockels isoliertes herausragendes Kontaktelement sein. Die Kontakte des Sockels sind mit einem betreffenden Stromzuführungsleiter zur Lichtquelle verbunden.

Der Sockel kann an seiner Außenfläche eine Tangentialrille zum Aufnehmen eines Abdichtrings besitzen, der den Anschluß des Sockels am Reflektor abdichtet. Die Lichtquelle zur Bildung eines Abblendbündels kann mit einer Abblendkappe integriert sein. Die Abblendkappe umgibt die Lichtqulle seitwärts über einen Teil ihres Umfangs. In einem besonderen Ausführungsbeispiel befindet sich die Abblendkappe außerhalb des Kolbens.

Es ist jedoch möglich, daß eine Abblendkappe mit dem Scheinwerfer, insbesondere mit seinem Reflektor, integriert ist. Andererseits kann das Abbleradbündel abhängig von seiner Spezifikation ohne Abblendkappe gebildet werden. _v

Im allgemeinen haben die Frontscheiben der Scheinwerfer eine mittlere Höhe im Bereich zwischen 35 und 60 ian, nsbesondere im Bereich zwischen 40 und 50 mm.

Um die Lebensdauer der Lichtquellen von Zufallsumständen unabhängig zu machen wie z. B. von einer hohen Drehgeschwindigkeit des Kraftwagenmotors, kann die Anlage einen Leistungsbegrenzer, der die von der (den) Lichtquelle(n) aufgenommene Leistung begrenzt, einen Strombegrenzer und/oder einen Spannungsbegrenzer enthalter.. Die Bordspannung eines Kraftfahrzeugs mit einem Nennwert von 12 V kann nämlich auf viel höhere Werte, z. B. auf 16 V, ansteigen. Eine derartige, prozentmäßig viel höhere Spannung beeinflußt stark die Lebensdauer eines Glühkörpers. Dies ist insbesondere unerwünscht für Glühkörper, die ein Abblendbündel bilden und aus diesem Grunde oft und lange verwendet werden.

Ausführunpsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßon Scheinwerferanlage wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Scheinwerferanlage bei der Montage in der Vorderfront eines Kraftwagens,

Fig. 2: einen Scheinwerfer nach Fig. 1 in einem Axialschnitt, eine Ansicht der Lichtquelle und eine Speiseschaltung,

Fig. 3: eine Lichtquelle für die erfindungsgemäßen Scheinwerfer»

In Fig. 1 enthält die Scheinwerferanlage zwei Scbeinwerferpaare 1a, 1b bzw. 2a, 2b, wobei an beiden Seiten von der Mitte

der Vorderseite 3 eines Kraftwagens ,je ein Scheinwerfer 1 und 2a bzw. 1b und 2b jedes Paares montiert ist. Von den Scheinwerfern ist in der Figur nur die betreffende rechteckige Frontscheibe sichtbar, die eine mittlere Höhe h unter 60 mm und eine mittlere Breite w hat, wobei das Verhältnis w/h größer als 3 ist.

Wie die übrigen Scheinwerfer 1b, 2a, 2b hat der Scheinwerfer 1a (Fig. 2) einen konkaven abgeflachten Reflektor 11 mit einer optischen Achse 12 und darauf einem Brennpunkt: dieser Reflektor¹ 11 ist von der Frontscheibe 10 abgeschlossen. Weiter ist eine elektrische Lichtquelle 20 axial im Scheinwerfer 1a angeordnet. Der Scheinwerfer 1a ist mit dem Scheinwerfer 1b an eine Speiseschal tung 40, die einen Leistungsbegrenzer 43 enthält, in Parallelschaltung angeschlossen. Die Lichtquelle 20 ist in einen ersten Stromkreis 41, 42, 20, 41 aufgenommen. Dabei bezeichnet 42 einen Widerstand, der die Nennspannung der Batterie 41 an die Nennbetriebsspannung der Lichtquelle 20 anpaßt, beispielsweise bei einer Batterie F.:.t einer Spannung von 13,2 V und einer Lampe von 12 V/60 W, ein widerstand von 0,24 Ohm.

Parallel zur Lichtquelle 20 liegt eine Zenerdiode 44, die beim. Anstieg der Spannung der Lichtquelle über 12 V hinaus leitend wird, wodurch im Kreis 41, 42, 44, 41 ein Strom fließt und die Spannung an der Lichtquelle 20 und dadurch die von dieser Lichtquelle aufgenommene Leistung begrenzt wird. Die Lichtquelle 20 hat einen profilierten Sockel 30 zum Zusammenarbeiten mit einer öffnung 13 im Reflektor 11.

Die Lichtquelle 20, ein axial angeordneter Glühkörper, enthält Stromzuführungsleiter 21, 22 (Fig. 3) und ist von einem gasgefüllten, an den Stromzuführungsleitern 21, 22 abgedichteten lichtdurchlässigen Kolben 23 umgeben. Der Brennpunkt des Reflektors 11 (Fig. 2) liegt im Glühkörper der Lichtquelle 20.

Der Glühkörper 20 hat im Botrieb bei Entwurfsspannung eine Farbtemperatux¹ von wenigstens etwa 5300 K. Der Kolben 25 ist rohrförmig und hat einen Innendurchmesser zwischen etwa 2 und 6 mm und ist bis zu einem Druck bei Raumtemperatur zwischen 8 und 60 bar gefüllt. Die Gasfüllung besteht im wesentlichen aus Xenon, Krypton oder einer Xenon/Krypton-Mischung, die 2 χ 10""⁸ bis 12 χ 10*"? Hol Hal/cm^ enthält, wobei Hai aus Br, 01, Br/Ol-Miscnungen gewählt wurde. Der Glühkörper 20 nimmt im Betrieb bei Entwurfsspannung eine Leistung im Bereich von 40 bis 70 W auf.

Der Sockel 30 hat herausragende Kontaktelemente 31 und 52 zum Anschließen an einen Anschluß einer Speisequelle. Die Stromzuführungsleiter 21 und 22 der Lichtquelle 20 sind drahtförmig an den Stellen 24 und 25 an den Enden des Kolbens 23, an denen dieser Kolben um den betreffenden Leiter abgedichtet ist.

Es wurde ein Scheinwerfer mit einem abgeflachten Paraboloidreflektor mit einer Rechtecklinse von 40 χ 132 mm geprüft. Der Brennpunkt des Reflektors lag dabei im Glühkörper. Das von der Lampe mit dem Reflektor und der Frontscheibe gebildete Abblendlicht bündel wurde mit dem Abblendlichtbündel vergl .ohen, das durch eine gängige 9006-Lampe in einem gängigen LF-Scheinwerfer gebildet wurde, dessen Frontscheibeabmessungen 75 x 135 nua oetrugen. Die Lampe hatte eine Leuchtdichte von 19.000 K cd/m . Beide Scheinwerfer sind dazu entwickelt, die Norm SAE J 579 c zu erfüllen. Die Ergebnisse sind in der (Dabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 1

vertikal ι	horizontal : :	I t	r :Anford. :	(A)	* *	: ErJC.* :	bekannt
4 I	Ί · X <		:<» 1.12 :	Leistungsaufnahme <	• •	: ί
1.0 U j	5 S S S S 3 SI !3 55 β 1.5-1 s	ι 6	:<= 1.60 :	CW) :	: 0.79 :	0„62
0.5 U :	1.5-1 s		:< 4.80 :	: 1.42 :	0.83
0.5 D	1.5-1 J	i 9	1-r :<* 2.24 :	: 4.17 :	1.99
1.5 U			1-3 :<e 4.32 :	: 0.53 ί	0.85
0.5 U		. 15	:>=16.00 :	: 2.53 J	2.49
	,	1.5 :<-52.00 :
0.5 D	ι	:>= 1.60 :	:27.68 i	22.75
1.0 D	: 0	2 :>=24.00 :	: 4.86 .	2.56
1.5 D	: 0	ι :>- 1.60 :	:38.21	38.75
1.5 D		9 :>* 1.60 :	: 5.25	3.54
1.5 D	:>«· 1o36 :	: 7.03	.4.44
2.0 D	.15 :>= 1.36 :	: 1.66	2.75
2.0 D	4 :<«20.00 :	: 4.22	3.11
4.0 D	: 0 :<»11.20 :	: 2.56	ί 12.35
4.0 D	: 0 :<= 8.00 :	: 2.45	: 9.53
0.0		: 4.11	: 4.85
Maximum	Stelle von max. hor j	:43.21	: 40.85
	: 1.94	: 2.71
: vert :	:-1.07	ί -1.43
Prüfspannung (V)	:12.1	: 12.8
Prüfstrom	: 4.6	: 4.21
:55.6	: 53.9

*Lux in 25 m Entfernung. 1 Lux in 25 m Entfernung <= 625 cd.

Auo der Tabelle 1 geht hervor, daß die erfindungsgemäße Schein werferanlage in jeder Hinsicht der Norm entspricht. Obgleich der Scheinwerfer der Scheinwerferanlage gemäß der Erfindung

einen Reflektor und eine Frontscheibe hat, die halb so groß wie die des bekannten Scheinwerfers sind und eine vergleichbare Leistung aufnimmt, übertrifft das Bündel der erfindungsgemäßen Anlage in einigen Punkten das bekannte Bündel. So ist die Beleuchtungsstärke im wichtigen Punkt 0,5 D, 1,5? um 21 % höher und im Punkt 2,OL, 15r um 35 % höher, während im Punkt 1,5D, 2r nur 2 % weniger gemessen wird. Diese Punkte sind bestimmend für die Beleuchtungsstärke in einem Abstand von 75 m vor dem Fahrzeug bzw. die Wegkantenbeleuchtung in einem Abstand von 30 m vor dem Fahrzeug. Weiter ist die maximale Beleuchtungsstärke der Scheinwerferanlage um 5 % höher als die des bekannten Scheinwerfers.

Claims (3)

71 082/17 Patentansprüche

1. Scheinwerferanlage mit

- mindestenB zwei Scheinwerferpaaren für die Montage in der Vorderfront eines Kraftwagens, wobei an beiden Seiten der Mitte der Vorderfront jeweils ein Scheinwerfer jedes Paares angebracht ist, wobei die Scheinwerfer eines Paares im Betrieb je ein Abblendlicht und die Scheinwerfer des anderen Paares je ein Fernlicht liefern, wobei die Scheinwerfer je einen abgeflachten, konkaven Raflektor mit einer optischen Achse und einem Brennpunkt aufweisen und mit je einer viereckigen Frontscheibe mit einer mittleren Höhe unter 60 mm und einer mittleren Breite zum Abschließen des Heflektors versehen sind, wobei das Verhältnis der mittleren Breite und der mittleren Höhe größer als 3 ist,

- einer elektrischen Lichtquelle in axialer Anordnung in jedem der Scheinwerfer, wobei die Lichtquelle Stromzuführungsleiter enthält und von einem gasgefüllten, an den Stromzuführungsleitern abgedichteten, lichtdurchlässigen Kolben umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Lichtquelle ein Glühkörper ist, der in Betrieb bei Entwurfsspannung eine Farbtemperatur von wenigstens etwa 3300 K hat,

- der Kolben der Lichtquelle rohrförmig ist und einen Innendurchmesser im Bereich zwischen etwa 2 und etwa 6 mm hat,

- die Gasfüllung einen Druck bei Raumtemperatur im Bereich zwischen 8 und 60 bar hat,

- die Gasfüllung im wesentlichen aus einem Gas besteht, das aus Xenon, Krypton und Xenon/Krypton-Mischungen gewählt ist, das 2 χ 10"⁸ - 12 χ 10"? Mol Hal/cm^ enthält, wobei Hai aus Br, Cl, Er/Cl-Mischlingen gewählt ist,

- die Lichtquelle im Betrieb bei Entwurfsspannung eine Leistung im Bereich zwischen 40 und 70 W aufnimmt.

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2. Scheinwerferaniage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheinwerfer je eine Öffnung mit einer Begrenzung enthalten und die Lichtquellen je einen Sockel mit wenigstens einem herausragenden Kontaktelement zum Anschließen an einen Anschluß aufweisen, wobei der Sockel zum Zusammenarbeiten mit der Begrenzung der Öffnung in einem betreffenden Heflektor profiliert ist.

3, Scheinwerferanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens für die Scheinwerfer, die im Betrieb ein Abblendbündel liefern, ein Leistungsbegrenzer vorgesehen ist.