DE102006046438A1

DE102006046438A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer mit optimierter Lichtverteilung

Info

Publication number: DE102006046438A1
Application number: DE102006046438A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr.Rer.Nat. Ackermann; Ulrike Schlöder
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: FR2906345B1; DE102006046438B4; FR2906345A1; JP2008084862A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit mindestens zwei Lichtquellen, wobei zur Erzeugung jeweils eines Teils (8, 10) der Lichtverteilung (2) einer Lichtfunktion das Licht einer ersten Lichtquelle nach dem Reflexionsprinzip und das Licht einer zweiten Lichtquelle nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer Lichtquelle, wobei zur Erzeugung einer Lichtverteilung einer Lichtfunktion das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht nach dem Reflexionsprinzip oder nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist.
Auf dem Reflexionsprinzip beruhende Kraftfahrzeugscheinwerfer weisen eine Lichtquelle auf, die das Licht auf einen Reflektor abstrahlt, der das Licht so reflektiert, dass die austretenden Lichtstrahlen in Lichtaustrittsrichtung des Reflektors im Wesentlichen parallel sind.
Lichtquellen von Kraftfahrzeugscheinwerfern, die auf dem Projektionsprinzip beruhen, strahlen Licht ebenfalls auf einen Reflektor ab. Von diesem Reflektor jedoch wird das Licht so reflektiert, dass es als Bündel nicht paralleler Lichtstrahlen auf eine Linse gelenkt wird. Diese bricht das Licht so, dass es in Lichtaustrittsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers im Wesentlichen parallel ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer, die auf den beschriebenen Prinzipien beruhen, erzeugen eine vorgegebene Lichtfunktion, beispielsweise ein Abblendlicht oder ein Fernlicht. Die für eine spezifische Lichtfunktion erforderliche Lichtverteilung kann beispielsweise an einem in 25 m Entfernung angeordneten Messschirm gemessen werden, um festzustellen, ob eine definierte Hell-Dunkel-Grenze und an vorgegebenen Stellen der Lichtverteilung vorgegebene Lichtstärken eingehalten sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, mit dem eine für eine bestimmte Lichtfunktion optimierte Lichtverteilung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer mindestens zwei Lichtquellen aufweist, wobei zur Erzeugung jeweils eines Teils der Lichtverteilung der Lichtfunktion das Licht einer ersten Lichtquelle nach dem Reflexionsprinzip und das Licht einer zweiten Lichtquelle nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist.
Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheinwerfer ermöglicht es, losgelöst von konstruktiven Zwängen, die sich durch die Verwendung eines bestimmten Scheinwerferprinzips ergeben, eine optimierte Lichtverteilung für eine Lichtfunktion zu schaffen. Dadurch, dass sich die Lichtverteilung aus Teilmengen zusammensetzt, die jeweils von einer Lichtquelle erzeugt und mit zueinander unterschiedlichen Prinzipien umgelenkt sind, kann jeder Teil der Lichtverteilung für sich optimiert werden, so dass eine insgesamt optimierte Lichtverteilung erzeugt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können der ersten Lichtquelle ein paraboloidförmiger Reflektor und der zweiten Lichtquelle eine ellipsoidförmer Reflektor und eine Linse zugeordnet sein.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erste und/oder die zweite Lichtquelle durch mindestens eine Leuchtdiode gebildet ist oder sind. Leuchtdioden zeichnen sich dadurch aus, dass sie besonders kompakt bauen und sich daher gut für den erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der mindestens zwei Lichtquellen aufweist, eignen.
Der mindestens einen Leuchtdiode der ersten und/oder der zweiten Lichtquelle kann eine Sammeloptik zugeordnet sein. Hierbei wird berücksichtigt, dass der Abstrahlwinkel, in dem eine Leuchtdiode Licht abstrahlt, vergleichsweise klein sein kann. Somit kann beispielsweise das Licht einer im Wesentlichen in Lichtaustrittsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers abstrahlenden Leuchtdiode nicht oder nicht nur an einem Reflektor reflektiert, sondern in der Sammeloptik gebrochen und auf diese Weise umgelenkt werden. Eine solche Sammeloptik kann beispielsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial gebildet sein.
Die Lichtfunktion kann eine Abblendlichtfunktion mit einer oberen Helldunkelgrenze oder eine Fernlichtfunktion sein. Diese Lichtfunktionen weisen eine besonders großflächige Lichtverteilung auf. Um die Lichtverteilung sowohl hinsichtlich ihrer Ausdehnung als auch hinsichtlich der in einzelnen Bereichen der Lichtverteilung anliegenden Lichtstärken zu optimieren, eignet sich der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheinwerfer besonders gut.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist ein einer der Lichtquellen, insbesondere der ersten Lichtquelle, zugeordneter erster Teil der Lichtverteilung in horizontaler Richtung die für die Lichtfunktion erforderliche Ausdehnung auf. Dies bedeutet, dass das Licht der Lichtquelle insbesondere nach dem Reflexionsprinzip so umgelenkt wird, dass ein Lichtbündel erzeugt wird, das in horizontaler Richtung die gesamte Breite der Lichtverteilung der spezifischen Lichtfunktion (beispielsweise Abblendlicht) ausfüllt.
Um in einem bestimmten Bereich der Lichtverteilung höhere Lichtstärkewerte zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass ein einer der Lichtquellen, insbesondere der zweiten Lichtquelle, zugeordneter zweiter Teil der Lichtverteilung in horizontaler Richtung eine geringere Ausdehnung aufweist als es für die Lichtfunktion erforderlich ist. Hierfür kann insbesondere das Licht der Lichtquelle verwendet werden, deren Licht nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der genannte zweite Teil der Lichtverteilung spotförmig ist. Auf diese Weise kann ein begrenzter Bereich der Lichtverteilung (bspw. ein im Wesentlichen mittiger Bereich oder auch ein Randbereich) aufgehellt werden. Die hierdurch erzielte lokale Aufhellung der Lichtverteilung trägt dazu bei, den Fahrer eines Kraftfahrzeugs zu entlasten.
In vorteilhafter Weise sind den Lichtquellen Scheinwerferuntereinheiten des Kraftfahrzeugscheinwerfers zugeordnet. Diese Scheinwerferuntereinheiten beruhen jeweils auf einem der eingangs beschriebenen Prinzipien. Sie können beispielsweise zur Bildung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers nebeneinander oder übereinander angeordnet sein. So kann ein Kraftfahrzeugscheinwerfer für ein Motorrad mindestens zwei Scheinwerferuntereinheiten aufweisen, während ein mehrspuriges Fahrzeug beispielsweise zwei Kraftfahrzeugscheinwerfer mit jeweils mindestens zwei Scheinwerferuntereinheiten aufweisen kann.
Die Scheinwerferuntereinheiten können zueinander konzentrisch angeordnet sein. Hierdurch kann eine raumsparende und optisch gefällige Anordnung geschaffen werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Scheinwerferuntereinheiten einen in einer Ansicht von vorn insgesamt kreisförmigen Kraftfahrzeugscheinwerfer bilden. Hierdurch ist es möglich, ein gegebenenfalls aus Designgründen erwünschtes, herkömmliches Erscheinungsbild eines Kraftfahrzeugscheinwerfers zu schaffen. In diesem Zusammenhang wird weiterhin vorgeschlagen, dass eine erste Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Projektionsprinzip beruht, eine im Bereich eines Kreisdurchmessers des Kraftfahrzeugscheinwerfers angeordnete Linse umfasst und das beidseitig benachbart zu der ersten Scheinwerferuntereinheit weitere Scheinwerferuntereinheiten angeordnet sind, die auf dem Reflexionsprinzip beruhen. Diese Anordnung eignet sich besonders gut für Kraftfahrzeugscheinwerfer, deren Lichtquellen von Leuchtdioden gebildet sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung gezeigten sowie in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 die Lichtverteilung einer Lichtfunktion am Beispiel eines Abblendlichts;
2 eine Seitenansicht einer Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Reflexionsprinzip beruht;
3 eine Seitenansicht einer Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Projektionsprinzip beruht;
4 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß einer ersten Ausführungsform;
5 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß 5; und
7 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß einer dritten Ausführungsform.
In 1 ist eine Lichtverteilung eines weiter unten beschriebenen Kraftfahrzeugscheinwerfers insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Die Lichtverteilung 2 wird in üblicher Weise relativ zu einer Horizontalen 4 und zu einer Vertikalen 6 wiedergegeben. Die Lichtverteilung 2 setzt sich aus einem ersten Teil 8 der Lichtverteilung 2 und einem zweiten Teil 10 der Lichtverteilung 2 zusammen. Der erste Teil 8 weist eine horizontale Ausdehnung auf, die der für eine Abblendlichtfunktion erforderlichen Ausdehnung parallel zu der Horizontalen 4 entspricht. Hinsichtlich der Lichtstärken im Seiten- und Nahbereich der Abblendlichtverteilung entspricht der erste Teil 8 den Anforderungen. Im zentralen Bereich der Lichtverteilung 2 unmittelbar unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegen die Lichtstärken jedoch unterhalb den Anforderungen.
Demgegenüber ist die Ausdehnung des zweiten Teils 10 der Lichtverteilung 2 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung kleiner, so dass eine spotförmige Aufhellung in einem mittleren Bereich der Lichtverteilung 2 unmittelbar unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze erreicht wird. Durch den zweiten Teil 10 der Lichtverteilung 2 werden die Lichtstärken im zentralen Bereich der Abblendlichtverteilung gezielt erhöht, damit die Abblendlichtverteilung 2 insgesamt betrachtet die gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich Ausdehnung und Lichtstärkewerte erfüllt.
Die 2 zeigt in schematischer Form eine Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Reflexionsprinzip beruht. Diese erzeugt den ersten Teil 8 der Lichtverteilung 2, indem eine Lichtquelle 12 Licht abstrahlt, das an einem paraboloidförmigen Reflektor 14 so reflektiert oder umgelenkt wird, dass ein Bündel paralleler Lichtstrahlen 16 entsteht. Selbstverständlich kann der Reflektor 14 auch als ein Freiformreflektor ausgebildet sein, der nur annähernd oder sogar gar nicht der Form eines Rotationsparaboloids entspricht.
3 zeigt in schematischer Form eine Scheinwerferuntereinheit, die auf dem Projektionsprinzip beruht. Diese erzeugt den zweiten Teil 10 der Lichtverteilung 2 mit Hilfe einer Lichtquelle 18, die Licht in Richtung auf einen ellipsoidförmigen Reflektor 20 abstrahlt. Selbstverständlich kann der Reflektor 20 auch als ein Freiformreflektor ausgebildet sein, der nur annähernd oder sogar gar nicht der Form eines Rotationsellipsoids entspricht. Von dem Reflektor wird das Licht zu einem Lichtbündel konvergierender Lichtstrahlen 22 umgelenkt und einer Linse 24 zugeleitet. Diese projiziert das Licht als ein Bündel im Wesentlichen paralleler Lichtstrahlen 26 auf die Fahrbahn vor dem Fahrzeug.
In 4 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer insgesamt mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet. Dieser weist zwei nebeneinander angeordnete Scheinwerferuntereinheiten 30 und 32 auf, die jeweils auf dem Reflexionsprinzip beruhen. Neben der Scheinwerferuntereinheit 32 ist außerdem eine Scheinwerferuntereinheit 34 angeordnet, die auf dem Projektionsprinzip beruht. Von dieser Scheinwerferuntereinheit ist in 4 eine Linse 24 dargestellt (vgl. auch 3).
5 zeigt einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 36, dessen Scheinwerferuntereinheiten 30 bis 34 so angeordnet sind, dass sich bei einer Ansicht von vorn ein insgesamt kreisförmiger Kraftfahrzeugscheinwerfer bildet. Die Linse 24 der auf dem Projektionsprinzip beruhenden Scheinwerferuntereinheit 34 ist im Bereich eines Kreisdurchmessers angeordnet und im Wesentlichen rechteckförmig. Die beidseitig hierzu benachbarten Scheinwerferuntereinheiten 30 und 32 beruhen auf dem Reflexionsprinzip.
In 6 ist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 36 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Reflektoren 14 der Scheinwerferuntereinheiten 30 und 32 sind durch Teilflächen eines Paraboloiden gebildet. Die Lichtquellen aller Scheinwerferuntereinheiten 30 bis 34 sind jeweils durch Leuchtdioden 38, 40, 42 gebildet. Diese Leuchtdiode sind an einem Kühlkörper 44 angeordnet. Die Leuchtdioden 38 und 40 strahlen Licht im Wesentlichen senkrecht zur Lichtaustrittsrichtung in Richtung auf die Reflektoren 14 aus, von denen das Licht entsprechend dem in 2 dargestellten Schema abgestrahlt wird. Das Licht der Leuchtdiode 42 der Scheinwerferuntereinheit 34 strahlt im Wesentlichen direkt in Lichtaustrittsrichtung, wird jedoch mit Hilfe einer Sammeloptik 46 aufgefächert und einer Linse 24 zugeleitet.
In 7 ist ein weiterer Kraftfahrzeugscheinwerfer insgesamt mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnet. Dieser weist ein nur schematisch dargestelltes Gehäuse 50 auf, in zwei Scheinwerferuntereinheiten 30 jeweils in vertikaler Richtung oberhalb von zwei Scheinwerferuntereinheiten 32 angeordnet sind. Die Scheinwerferuntereinheiten 30 und 32 beruhen auf dem Reflexionsprinzip.
In 7 rechter Hand ist die Linse 24 einer Scheinwerferuntereinheit 34 dargestellt, die auf dem Projektionsprinzip beruht.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 48 weist in einem in vertikaler Richtung mittigen Bereich 52 mehrere LEDs auf, mit denen Tagfahrlicht- und Blinklichtfunktionen verwirklicht werden können. In einem äußeren Bereich 56 weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 48 eine LED 58 auf, mit der eine Abbiegelichtfunktion realisiert werden kann. Schließlich weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 48 in vertikaler Richtung oberhalb der Scheinwerferuntereinheit 34 eine Zusatzlinse 60 auf, die mit einer nicht dargestellten Infrarotlichtquelle zusammenwirkt. Mit Hilfe von Infrarotlicht können Nachtsichtsysteme realisiert werden.

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) mit mindestens einer Lichtquelle, wobei zur Erzeugung einer Lichtverteilung (2) einer Lichtfunktion das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht nach dem Reflexionsprinzip oder nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) mindestens zwei Lichtquellen (12, 18) aufweist, wobei zur Erzeugung jeweils eines Teils (8, 10) der Lichtverteilung (2) der Lichtfunktion das Licht einer ersten Lichtquelle (12) nach dem Reflexionsprinzip und das Licht einer zweiten Lichtquelle (18) nach dem Projektionsprinzip umgelenkt ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Lichtquelle (12) ein paraboloidförmiger Reflektor (14) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Lichtquelle (18) ein ellipsoidförmiger Reflektor (20) und eine Linse zugeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (12) durch mindestens eine Leuchtdiode (38, 40) gebildet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquelle (13) durch mindestens eine Leuchtdiode (42) gebildet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach Anspruch 4 oder 5, dass der mindestens einen Leuchtdiode (38, 40, 42) eine Sammeloptik (46) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfunktion eine Abblendlichtfunktion mit einer oberen Hell-Dunkel-Grenze ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfunktion eine Fernlichtfunktion ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einer der Lichtquellen, insbesondere der ersten Lichtquelle (12), zugeordneter erster Teil (8) der Lichtverteilung (2) in horizontaler Richtung die für die Lichtfunktion erforderliche Ausdehnung aufweist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einer der Lichtquellen, insbesondere der zweiten Lichtquelle (18), zugeordneter zweiter Teil (10) der Lichtverteilung (2) in horizontaler Richtung eine geringere Ausdehnung aufweist als es für die Lichtfunktion erforderlich ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (10) der Lichtverteilung (2) spotförmig ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Lichtquellen (12, 18) Scheinwerferuntereinheiten (30, 32, 34) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (28, 36, 42) zugeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferuntereinheiten (30, 32, 34) bei Anordnung des Kraftfahrzeugscheinwerfers (28, 36, 42) an einem Kraftfahrzeug nebeneinander oder übereinander angeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferuntereinheiten (30, 32, 34) zueinander konzentrisch angeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferuntereinheiten (30, 32, 34) einen in einer Ansicht von vorn insgesamt kreisförmigen Kraftfahrzeugscheinwerfer (36) bilden.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (28, 36, 42) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Scheinwerferuntereinheit (34), die auf dem Projektionsprinzip beruht, eine im Bereich eines Kreisdurchmessers des Kraftfahrzeugscheinwerfers (36) angeordnete Linse (24) umfasst und dass beidseitig benachbart zu der ersten Scheinwerferuntereinheit (34) weitere Scheinwerferuntereinheiten (30, 32) angeordnet sind, die auf dem Reflexionsprinzip beruhen.