DE102004007812A1 - Scheinwerfer mit einem ellipsoidförmigen Reflektor - Google Patents

Abstract

Ein Scheinwerfer (1) umfasst einen ellipsoidförmigen Reflektor, ein Linsensystem (4) sowie ein im Reflektor angeordnetes Leuchtmittel. Zur Vereinfachung des Aufbaus des Scheinwerfers (1) ist der Reflektor als ellipsoidförmiger Träger (2) für mehrere LEDs (3) ausgebildet.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer mit einem ellipsoidförmigen Reflektor, einem Linsensystem und einem im Reflektor angeordneten Leuchtmittel.
• Scheinwerfer sind unter anderem aus der Kraftfahrzeugtechnik in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Reflektor und einem Leuchtmittel. Der Reflektor ist üblicherweise in Form eines Rotationsellipsoids ausgebildet, wobei das Leuchtmittel im Brennpunkt des Ellipsoids angeordnet ist. Dadurch wird zum einen eine erhöhte Lichtausbeute des von dem Leuchtmittel ausgehenden Lichts erhalten und zum anderen wird durch die elliptische Formgebung des Reflektors erreicht, dass das aus dem Scheinwerfer bzw. aus dem Reflektor austretende Licht im Wesentlichen parallel zur Scheinwerferlängsachse ausgerichtet ist. Dem Reflektor ist des Weiteren ein Linsensystem aus einem transparenten Material zugeordnet, das zur Ausrichtung des vom Scheinwerfer ausgehenden Lichts zumindest abschnittsweise als Streu- oder Sammellinse ausgebildet sein kann.
• Als Leuchtmittel werden unter anderem Halogen-Glühlampen verwendet, wobei in einer Halogen-Glühlampe auch mehrere Glühwendel, z. B. zur Erzeugung eines Abblendlichts und eines Fernlichts, vorgesehen sein können.
• Zusätzlich können in einem Scheinwerfer Blenden, Abschatter und weitere Reflektoren enthalten sein.
• Weiterhin ist es bei Kraftfahrzeugen bekannt, in einem Scheinwerfer bzw. in einem Reflektor mehrere Leuchtmittel anzuordnen, um mit einem einzigen Scheinwerfer sowohl ein Abblendlicht als auch ein Fernlicht zu erhalten.
• Die DE 299 07 034 U1 offenbart einen LED-Fahrtrichtungsanzeiger mit einer LED-Matrix. Dabei sind mehrere Licht emittierende Dioden (englisch: "Light emitting diodes", kurz LEDs oder Leuchtdioden) auf einem gemeinsamen Träger angeordnet, der als ebenes und flaches Bauteil ausgebildet ist. Zur Verbesserung der Sichtbarkeit der von dem LED-Fahrtrichtungsanzeiger ausgehenden Lichtsignale ist der LED-Matrix eine Streuscheibe vorgelagert, um das von den mehreren LEDs ausgehende Licht gleichmäßig abzustrahlen.
• Die DE 297 20 060 U1 beschreibt eine Kraftfahrzeugleuchte mit mehreren jeweils auf getrennten Leiterplatten angeordneten Leuchtdioden, die in unterschiedlichen Funktionsebenen zueinander positioniert sind. Somit können mit der Kraftfahrzeugleuchte unterschiedliche Beleuchtungsarten mit den jeweils an unterschiedlichen Orten in der Kraftfahrzeugleuchte angeordneten Leuchtdioden erzeugt werden.
• Die DE 102 05 695 A1 offenbart einen Scheinwerfer für Fahrzeuge, bei dem auf einem Träger mehrere LEDs angeordnet sind. Der Träger ist dabei im Bereich jeder einzelnen LED eingezogen und verspiegelt ausgebildet, so dass er im Bereich jeder LED als Reflektor für das von der LED ausgesandte Licht fungiert. Für jede auf einem Träger angeordnete LED ist also ein eigener Reflektor vorgesehen. Dies ist jedoch insofern nachteilig, als ein Reflektor für mehrere Leuchtdioden eine komplizierte Oberflächengestaltung aufweist und jede Leuchtdiode in einem gesonderten reflektierenden Bereich des Trägers angeordnet ist.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen einfachen Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Reflektor als ellipsoidförmiger Träger für mehrere LEDs ausgebildet ist.
• Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass mehrere LEDs (Leuchtdioden) auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, wobei der Träger selbst nach Art eines Ellipsoids geformt ist. Das bedeutet, dass der bisher in einem Scheinwerfer vorhandene Reflektor, der das beispielsweise von einer LED ausgehende Licht in gewünschter Weise reflektiert, durch den Träger für die LEDs ersetzt ist. Dabei weist der Träger die gleiche Formgebung auf wie ein bisher bekannter Reflektor, also ellipsoid. Dadurch wird das von den mehreren auf dem Träger angeordneten LEDs ausgehende Licht ohne Umlenkung bzw. ohne Reflektion an einem zusätzlichen Reflektor unmittelbar durch die ellipsoidförmige Anordnung der LEDs selbst im Scheinwerfer gebündelt bzw. parallel zur Scheinwerferlängsachse ausgestrahlt. Dabei kann der Träger in Form eines einfachen Rotationsellipsoids oder als Mehrfachellipsoid entsprechend dem Fachmann bekannten Reflektoren ausgeformt sein. Zusätzlich kann ein den ellipsoidförmigen Träger umgebendes Gehäuse für den Scheinwerfer vorgesehen sein. Des Weiteren können bekannte Bauteile von Scheinwerfern, wie Abschatter, Blenden und dergleichen, im Scheinwerfer vorhanden sein.
• Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auf das Bauteil eines zusätzlichen Reflektors zum Sammeln und Bündeln des Lichts einer im Reflektor angeordneten Lichtquelle verzichtet werden kann, wodurch der Aufbau des Scheinwerfers erheblich vereinfacht und sein Gesamtgewicht verringert ist. Somit sind insbesondere Lichtverluste durch Mehrfachreflektionen am Reflektor vermieden, da das von den Leuchtdioden ausgehende Licht durch die Formgebung des Trägers in gewünschter Weise gebündelt wird. Hierbei sind auf dem Träger so viele LEDs angeordnet, dass mit dem Scheinwerfer die gewünschte Lichtstärke erzielt wird. Fällt eine der LEDs durch eine Störung aus, macht sich dies in der gesamten erzeugten Lichtmenge praktisch nicht bemerkbar, was eine Erhöhung der Zuverlässigkeit des Scheinwerfers bedingt.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist der ellipsoidförmige Träger als eine mit mehreren LEDs versehene Leiterplatte ausgebildet, um das von den LEDs ausgehende Licht unmittelbar in die gewünschte Richtung auszusenden. Die entsprechende Ausbildung einer Leiterplatte mit dicht nebeneinander angeordneten LEDs eines hohen Wirkungsgrades an ihrer Oberfläche ist dem Fachmann möglich.
• Bevorzugt ist der Träger zusätzlich mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, um die Lichtausbeute weiter zu erhöhen. Dazu ist der Bereich des Trägers bzw. der Leiterplatte zwischen den Leuchtdioden mit einer entsprechenden Beschichtung, beispielsweise einer aufgedampften Metallschicht, versehen.
• Um das von den mehreren Leuchtdioden ausgehende Licht in gewünschter Weise aus dem Scheinwerfer austreten zu lassen, ist das vor dem Reflektor bzw. dem Träger an geordnete Linsensystem zumindest abschnittsweise als Linse ausgebildet. Dabei kann die Linse unter anderem eine Streu- oder eine Sammellinse sein und zwar in Abhängigkeit des von dem Scheinwerfer zu erzeugenden Lichts und der gewählten Ellipsoidform des Trägers. Insbesondere ist es möglich, das Linsensystem in unterschiedlichen Abschnitten jeweils mit unterschiedlichen lichtbrechenden Eigenschaften zu versehen, um beispielsweise bei einem Scheinwerfer, der an der linken vorderen Ecke des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, ein Abblendlicht zum rechten Fahrbahnrand hin auszurichten, damit eine Blendung entgegenkommender Kraftfahrzeuge vermieden wird.
• Zur Beeinflussung des von dem Scheinwerfer ausgehenden Lichts ist zweckmäßigerweise eine Blende im Scheinwerfer angeordnet, um in bekannter Weise das vom Scheinwerfer ausgehende Licht abzublenden. Weiterhin ist bevorzugt die Blende beispielsweise mit einem Stellmotor bewegbar, um bei einem Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug zwischen einem Abblendlicht und einem Fernlicht umschalten zu können. Wird der Scheinwerfer im Abblendlicht-Modus betrieben, ist die Blende im Bereich des Trägers angeordnet, um einen Teil des von den Leuchtdioden erzeugten Lichts abzuschatten. Beim Umschalten auf Fernlicht-Modus wird die Blende aus dem Bereich des Trägers herausbewegt, um eine maximale Lichtausbeute zu erhalten.
• Zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtarten kann der Scheinwerfer derart betrieben werden, dass die mehreren auf dem Träger angeordneten LEDs unabhängig voneinander angesteuert werden. Beispielsweise wird im Abblendlicht-Modus nur ein Teil der Leuchtdioden zur Abgabe von Licht angeregt und im Fernlicht-Modus alle Leuchtdioden, um eine maximale Lichtstärke zu erhalten. Das Ansteuern der Leuchtdioden unabhängig voneinander kann von einer zentralen Steuereinrichtung im Kraftfahrzeug vorgenommen werden, die über dem Fachmann bekannte Datenbus-Architekturen mit dem Scheinwerfer in Verbindung steht. Dabei können die Leuchtdioden auch derart angesteuert werden, dass mit dem Scheinwerfer ein Abblendlicht, ein Fernlicht und/oder ein Nebellicht erzeugbar ist.
• Besonders bei Kraftfahrzeugen mit einer höherwertigeren Ausstattung finden dem Fachmann bekannte Kurvenlichter immer größere Verbreitung. Hierfür ist entweder der gesamte Scheinwerfer und/oder der ellipsoidförmige Träger beweglich ausgeführt. Dabei kann die Verschwenkung beispielsweise um eine vertikal ausgerichtete Drehachse des Trägers mit einem entsprechend angesteuerten Stellmotor vorgenommen werden. Die Ansteuerung des Stellmotors sowie der Leuchtdioden, um das gewünschte Kurvenlicht zu erhalten, wird vorzugsweise ebenfalls von der zentralen Steuereinrichtung übernommen. Hierfür sind das Linsensystem und der Träger entsprechend ausgebildet. Ebenso kann eine Neigung des Scheinwerfers aus der Horizontalen, z. B. durch die Beladung des Kraftfahrzeuges, in bekannter Weise oder durch das gezielte Abschalten der nach oben strahlenden LEDs ausgeglichen werden.
• Zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungsarten sind auf dem ellipsoidförmigen Träger Leuchtdioden mit unterschiedlichen Farben bzw. Leuchtdioden, die dazu in der Lage sind, Licht unterschiedlicher Farbe zu erzeugen, angeordnet. Somit kann u. a. mit einem Scheinwerfer sowohl ein weißes Abblendlicht als auch ein oranges Blinklicht zur Fahrtrichtungsanzeige erhalten werden. Hierfür sind die farbigen Leuchtdioden an den entsprechenden Positionen im Träger angeordnet und werden ebenfalls von der zentralen Steuereinrichtung angesteuert, um das farbige Licht in der gewünschten Richtung und mit der gewünschten Farbe auszusenden.
• Nach einer Weiterbildung ist der Träger als Mehrfachellipsoid ausgebildet, um mit der entsprechenden Anordnung der wahlweise angesteuerten Leuchtdioden das von ihnen ausgehende Licht in unterschiedlichen Brennpunkten des Trägers zu sammeln bzw. auszustrahlen. Ebenso ist es möglich, einen durchgehenden Träger in Form mehrerer nebeneinander liegender Reflektoren auszubilden, um beispielsweise bei einem Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug ein Abblend- und ein Fernlicht getrennt voneinander auszustrahlen.
• Vorzugsweise wird ein Scheinwerfer mit einem ellipsoidförmigen Träger für Leuchtdioden zur Erzeugung von unterschiedlichen Beleuchtungsarten, wie Abblendlicht und Fernlicht, an einem Kraftfahrzeug verwendet. Grundsätzlich können derartige Scheinwerfer aber auch auf allen anderen Gebieten der Technik, beispielsweise auch für Flugzeugscheinwerfer oder für Positionslichter von Schiffen, verwendet werden.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers.
• Der Scheinwerfer 1 umfasst mehrere LEDs 3 (Leuchtdioden) als Lichtquelle, die auf einem gemeinsamen Träger 2, beispielsweise einer Leiterplatte, angeordnet sind. Die ellipsoidförmige Ausbildung der Leiterplatte mit mehreren LEDs 3 auf ihrer Oberfläche ist dem Fachmann möglich. Der Träger 2 ist entsprechend einem dem Fachmann bekannten Reflektor eines herkömmlichen Scheinwerfers ellipsoidförmig ausgebildet. Dadurch wird das von den LEDs 3 ausgehende Licht gebündelt und wie durch die Pfeile angedeutet parallel zur gestrichelt eingezeichneten Scheinwerferlängsachse aus dem Scheinwerfer 1 ausgestrahlt.
• Der z. B. als Frontscheinwerfer in ein Kraftfahrzeug eingebaute Scheinwerfer 1, ist mit einem Linsensystem 4 abgedeckt, das zumindest abschnittsweise in bekannter Ausgestaltung als Linse zum Streuen und/oder Bündeln von Licht ausgebildet ist. Das Linsensystem 4 besteht aus einem transparenten Kunststoffmaterial und ist derart ausgebildet, dass der Scheinwerfer 1 zur Erzeugung eines Abblendlichts dient, wenn nur ein Teil der LEDs 3 angesteuert ist und bei Ansteuerung aller LEDs 3 ein Fernlicht erzeugt wird. Der Träger 2 kann zwischen den LEDs 3 mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein, um die Lichtausbeute zu erhöhen.
• Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung des vom Scheinwerfer 1 ausgehenden Lichts ist eine Blende 5, die zwischen den LEDs 3 und dem Linsensystem 4 angeordnet ist. Derartige Blenden 5 sind dem Fachmann aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Die Blende 5 kann auch beweglich ausgeführt sein, um bei unterschiedlichen Betriebsarten des Scheinwerfers 1 in gewünschter Weise in den Lichtweg ein- oder ausgeschwenkt zu werden.
• Durch diese Ausgestaltung des Scheinwerfers 1 ist eine Verringerung der Anzahl der Bauteile eines Scheinwerfers 1 erreicht. Somit ist das Gesamtgewicht des Scheinwerfers 1 verringert. Weiterhin ist die Zuverlässigkeit des Scheinwerfers 1 erhöht, da der Ausfall ledig lich einer LED 3 nicht zum Ausfall des gesamten Scheinwerfers 1 führt. Weiterhin verfügen die Leuchtdioden über einen gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln erhöhten Wirkungsgrad und eine längere Lebensdauer. Ferner weisen die Leuchtdioden eine wesentlich geringere Wärmeentwicklung auf, wodurch bei dem Scheinwerfer 1 keine Störungen durch Überhitzungen auftreten.

1.

Scheinwerfer

2.

Träger

3.

LED (Leuchtdiode)

4.

Linsensystem

5.

Blende

Claims (10)

1. Scheinwerfer mit einem ellipsoidförmigen Reflektor, einem Linsensystem (4) und einem im Reflektor angeordneten Leuchtmittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor ellipsoidförmiger Träger (2) für mehrere LEDs (3) ausgebildet ist.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) eine Leiterplatte ist.
3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) mit einer reflektierenden Beschichtung versehen ist.
4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (4) zumindest abschnittsweise als Linse ausgebildet ist.
5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (5) im Scheinwerfer (1) vorgesehen ist, insbesondere die Blende (5) beweglich ist.
6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (3) zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungsarten unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (1) und/oder der Träger (2) beweglich ist.
8. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (2) LEDs (3) unterschiedlicher Farbe angeordnet sind und/oder die LEDs (3) Licht unterschiedlicher Farbe erzeugen können.
9. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) als Mehrfachellipsoid ausgebildet ist.
10. Verwendung eines Scheinwerfers nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Kraftfahrzeug, insbesondere als Scheinwerfer zur Erzeugung eines Abblendlichts und eines Fernlichts.