DE102009003754A1

DE102009003754A1 - Scheinwerfer mit drei integrierten Betriebsarten

Info

Publication number: DE102009003754A1
Application number: DE102009003754A
Authority: DE
Inventors: Agoston Boroczki; Csaba Horvath; Tamas Panyik
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2009-10-08
Also published as: FR2929684A1; US20090251915A1; JP5432566B2; US8070338B2; CN101581425A; JP2009252744A

Abstract

Es ist ein Hochdruck-Gasentladungslampen-Kraftfahrzeugscheinwerfersystem (100) für drei unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen vorgesehen. Das Scheinwerfersystem ist durch eine einzige Einheit gebildet, die eine Abblendlicht-, Fernlicht- und Tagesfahrlicht(TFL)-Funktion vorsieht. Es werden zwei optische Komponenten verwendet, um einfach und effektiv zwischen den verschiedenen Betriebsmodi umzuschalten. Die erste optische Komponente ist ein Verschluss (158), der gezielt einen Teil des Ausgangslichtstrahls blockiert. Zweitens kann entweder eine einzelne Linse (200) oder können Linsenteile (180, 182) entweder innerhalb des Lichtstrahlpfads oder in den Lichtstrahlpfad hinein bewegt werden, um die Divergenz zu verändern.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Diese Offenbarung betrifft ein Fahrzeugscheinwerfersystem und insbesondere ein Scheinwerfersystem, das eine Hochdruck-Gasentladungslampe verwendet, in der drei verschiedene Beleuchtungsfunktionen oder -betriebsarten in einer einzelnen Anordnung integriert sind. Ausgewählte Aspekte dieser Offenbarung können in verwandten Scheinwerferanordnungen Anwendung finden, und sie können gegebenenfalls auch außerhalb der Scheinwerfertechnik angewendet werden.
Gasentladungs-Fahrzeuglichtquellen sind in der Technik bekannt und werden herkömmlich als Xenonlampen bezeichnet. Diese Gasentladungs-Lichtquellen werden aufgrund der nützlichen Vorteile einer höheren Lichtintensität, höheren Leuchtdichte sowie eines geringeren Leistungsverbrauchs infolge des äußerst hohen Wirkungsgrads der Entladungslampen mit zunehmendem Durchsetzungsgrad in dem Fahrzeugbeleuchtungsmarkt eingesetzt.
Ein Nachteil der Xenonlampen ist mit den hohen Kosten des Beleuchtungssystems verbunden. Als Beleuchtungssystem enthält ein Beleuchtungssystem gemäß dieser Offenbarung die Lampe, die Scheinwerfereinheit (Reflektor, Linsen, etc.) und die Ansteuerelektronik der Lampe. Die erhöhten Kosten, die mit Gasentladungs-Lichtquellen verbunden sind, haben die Eindringung dieser Arten von Lampen in Fahrzeugklassen im mittleren und niedrigen Preissegment beschränkt. Zum Teil muss eine effektive Entladungsscheinwerferanordnung in der Lage sein, mit einer einzelnen Einheit mehrere Aufgaben oder Funktionen zu erfüllen oder in mehreren Betriebsarten bzw. -modi zu arbeiten. Einige Lösungen sehen gesonderte Lichtquellen für Abblendlicht- und Fernlichtanwendungen oder -funktionen vor. In jüngster Zeit führen sog. Bi-Xenon-Scheinwerfereinheiten Abblendlicht- und Fernlichtfunktionen aus, indem sie ein einzelnes Xenon-Lampensystem anwenden und die Scheinwerfersystemarchitektur mechanisch umschalten, so dass ein Wechsel von einem Fernlicht-Betriebsmodus ohne Abschneidung zu einem Abblendlicht-Betriebsmodus mit Strahlabschneidung auftritt.
US-Patentschrift Nr. 7 029 155 lehrt einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der es ermöglicht, mit einer einzelnen Struktur wenigstens zwei Funktionen, nämlich eine Tagfahrlicht(TFL)-Funktion/einen TFL-Modus und eine Infrarotstrahlfunktion/einen Infrarotstrahlmodus, zu erhalten. Insbesondere empfängt ein Reflektor Licht von einer Hochdruck-Gasentladungslichtquelle und lenkt das Licht in einem Strahl, wobei ein Filter wahlweise in dem Lichtpfad oder Lichtstrahl positioniert wird. Der Filter stellt eine ausreichend hohe Absorption und Streuung des Lichtbündels sicher. Somit arbeitet die Scheinwerferanordnung in einem ersten Modus ohne den Filter, und sie arbeitet dann in einem zweiten Modus, wenn der Filter in dem Lichtpfad angeordnet ist. In einem dritten Betriebsmodus ist in dem Lichtpfad ein Infrarotfilter wahlweise angeordnet, so dass nur ein Infrarotstrahl geliefert wird.
In anderen Beispielen wird eine gesonderte Glühlichtquelle verwendet, um einen Fernlichtbetrieb bereitzustellen, während der Hochdruck-Entladungsbetrieb für den Abblendbetrieb vorgesehen ist. Alternativ ist eine Glühlichtquelle als eine Hilfslichtquelle vorgeschlagen und entweder innerhalb oder außerhalb der Scheinwerfereinheit angeordnet worden, um den TFL-Betriebsmodus auszuführen. Es ist verständlich, dass die Verwendung einer gesonderten Glühlichtquelle, unabhängig davon ob diese innerhalb der Scheinwerferanordnung oder extern in Bezug auf diese eingebaut ist, noch weitere Kosten zu dem Beleuchtungssystem hinzufügt. Die zusätzliche Lichtquelle schränkt ferner die Geometrie und Konstruktion des Scheinwerfers ein, erhöht Kosten für die Scheinwerferverdrahtung und beschränkt den Konstruktionsfreiheitsgrad. Obwohl also ein Bi-Xenon-Entladungsscheinwerfersystem einen Teil einer Lösung eines einzelnen Scheinwerfersystems zwischen einem Fernlicht- und einem Abblendlicht-Betriebsmodus darstellen kann, sind Entladungslampen, insbesondere Hochdruck-Gasentladungslampen, wie beispielsweise Xenon-Kraftfahrzeuglampen, schwer zu dimmen. Ein Dimmen auf Leistungsniveaus unterhalb von sechzig bis siebzig Prozent (60–70%) kann den Bogen bei Leistungsniveaus, die deutlich unterhalb des Auslegungswertes liegen, gegebenenfalls auslöschen. Ferner verschärft ein Dimmen auf einen TFL-Betriebsmodus, in dem viel weniger Licht erforderlich ist, weiter das Konstruktionsproblem der Erzeugung einer geringen Lichtstärke in dem Scheinwerfer, die für den TFL-Betriebsmodus noch ausreicht, um bei dem erforderlichen Sicherheitsniveau durch einen entgegenkommenden Autofahrer wahrnehmbar zu sein, bei gleichzeitiger Verwendung desselben Scheinwerfersystems, um sowohl Abblendlicht- als auch Fernlicht-Betriebsmodi zu erreichen.
Somit existiert ein Bedarf nach einem dimmbaren Dreimodus-Scheinwerfersystem, der diesen Bedarf und andere auf eine effiziente, effektive und kostengünstige Weise deckt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine dimmbare Dreimodus-Scheinwerferanordnung verwendet eine dimmbare Entladungslichtquelle, die durch eine einstellbare Vorschaltgerät/Zündvorrichtungs-Einheit angesteuert ist. Eine Lichtprojektionseinheit enthält eine erste optische Komponente, um die Lichtverteilung für die Abblendlichtanwendung zu modifizieren, und eine zweite optische Komponente, die gemeinsam mit Dimmen die Lichtverteilung für die Tagesfahrlichtanwendung (TFL-Anwendung) modifiziert.
Das Scheinwerferlichtsystem enthält eine Entladungslichtquelle, einen Reflektor, der Licht von der Lichtquelle nach außen als ein Lichtstrahlbündel lenkt, einen relativ zu dem Reflektor bewegbaren Verschluss, um zwischen einem Abblend- und einem Fernlichtmodus umzuschalten, sowie eine zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbare Einrichtung zur Veränderung einer Divergenz des Lichtstrahls zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und einem Tagesfahrlicht-Modus (TFL-Modus).
Das Scheinwerfersystem weist ferner eine Einrichtung zum wahlweisen Dimmen der Entladungslichtquelle beim Einsatz in dem TFL-Modus auf.
Das System enthält einen Verschluss, der wahlweise wenigstens einen Teil des Lichtstrahls in dem Abblendlichtmodus sperrt.
Das Scheinwerfersystem weist einen Verschluss auf, der zwischen dem Abblend- und dem Fernlichtmodus wahlweise drehbar montiert ist.
In einer alternativen Ausführungsform gleitet der Verschluss wahlweise, um den Abblend- und Fernlichtmodus zu erzielen.
Die Einrichtung zur Veränderung der Lichtstrahldivergenz enthält vorzugsweise eine Linse oder einen Aktuator zur Bewegung der Lichtquelle des Reflektorspiegels im Wesentlichen in der axialen Richtung. Die Linse kann zur wahlweisen Verdrehung zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und dem TFL-Modus montiert sein, oder sie lässt sich wahlweise zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und dem TFL-Modus verschieben.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Linse eine in einer Radialrichtung variierende Lichtdurchlässigkeit auf.
Die Linse kann eine Beschichtung enthalten, die hinsichtlich ihrer Dicke in einer Radialrichtung variiert.
Das Verfahren zur Erzielung von Abblendlicht-, Fernlicht- und TFL-Funktionen mit einer einzelnen Scheinwerferanordnung, die eine Gasentladungslichtquelle aufweist, enthält ein wahlweises Sperren eines Teils des Lichtstrahlbündels, um zwischen der Fernlicht- und der Abblendlichtfunktion umzuschalten. Ein gezieltes Verändern der Divergenz des Lichtstrahls zwischen dem Fern-/Abblendlichtmodus und dem TFL-Modus wird ebenfalls erzielt.
Ein wahlweises Dimmen der Entladungslichtquelle trägt ebenfalls zu dem TFL-Betriebsmodus bei.
Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines einzigen Scheinwerfersystems, das in drei gesonderten Betriebsmodi bzw. -arten, nämlich einem Fernlicht-, einem Abblendlicht- und einem Tagesfahrlicht(TFL)-Modus, effektiv arbeitet.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Einfachheit, mit der das System zwischen diesen Funktionen umschaltet.
Ein weiterer Vorteil führt zu verringerten Herstellungskosten.
Ein noch weiterer Vorteil beruht in dem verringerten Raumbedarf für den Scheinwerfer.
Ein noch weiterer Vorteil besteht darin, dass, weil eine Entladungslichtquelle in der Lage sein muss, beim Start einem starken Temperaturwechsel zu widerstehen, eine längere Lebensdauer der Lichtquelle erreicht wird. Das heißt, dass die Entladungslichtquelle in allen drei Modi eingesetzt wird, und wenn sie für einen TFL-Modus eingeschaltet und anschließend zu einem Hochleistungs-Betriebsmodus umgeschaltet wird, kann der letztere Betriebsmodus in effektiver Weise viel schneller und bei geringerem Temperaturwechsel erreicht werden.
Noch weitere Vorteile und Nutzen dieser Offenbarung erschließen sich beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Perspektivansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Scheinwerfersystems.
2 zeigt eine der 1 ähnliche Ansicht, wobei jedoch Linsenteile verwendet werden, die gegensinnig gedreht werden.
3 zeigt eine Perspektivansicht einer noch weiteren Ausführungsform, bei der ein Verschluss gedreht wird und Linsen wahlweise in Stellung eingeschoben werden.
4 zeigt eine Draufsicht auf eine vierte bevorzugte Ausführungsform mit einem wahlweise drehbaren Verschluss und einer axial bewegbaren Linse.
5 zeigt eine graphische Darstellung der Lampenleistung relativ zu Lampenströmen in Lumens in Zusammenhang mit einer Hochdruck-Gasentladungslampe.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Scheinwerferanordnung 100, die ein Gehäuse 102 enthält, das eine Lichtquelle, vorzugsweise eine Hochdruck-Bogenentladungslichtquelle 104 umschließt. Die Bogenentladungslichtquelle kann eine beliebige herkömmliche Bogenentladungslampe sein, die für eine Fahrzeugbeleuchtungsanwendung geeignet ist, oder sie kann eine HID-Lichtquelle der Bauart sein, wie sie in dem Bi-Xenon-Scheinwerfersystem offenbart ist, das in den erteilten Patenten EP 1 177 939 B1 , US 5 769 525 und EP 0 816 749 B1 beschrieben ist, deren Einzelheiten hiermit unter ausdrücklicher Bezugnahme mit aufgenommen sind. Eine lichtdurchlässige Umhüllung, wie beispielsweise eine Quarzhülle, umschließt eine Füllung, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den im Abstand gegenüberliegenden Elektroden wahlweise unter Spannung gesetzt wird, um einen Bogen zu erzeugen. Wie in 1 veranschaulicht, sind die Elektroden in der bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen entlang einer Linie längs einer Längsachse ausgerichtet, die mit derjenigen des Gehäuse und insbesondere der Reflektorfläche 106 zusammenfällt. Jedoch könnte diese Anordnung der Elektroden oder der Bogenrichtung in einigen speziellen Lampenkonstruktionen anders sein. Die Reflektorfläche ist allgemein eine Rotationsfläche, z. B. ein Paraboloid, Ellipsoid oder eine sonstige sphäroidische Fläche, die deformiert sein kann, um nicht rotationssymmetrisch zu werden, aber nicht muss oder die abgeschnitten sein kann, wie durch die Ebene 108 veranschaulicht, aber nicht muss. Der Reflektor empfängt Licht, das von der Lichtquelle 104 ausgeht, und lenkt das empfangene Licht nach außen in einer gewünschten Richtung, um ein Lichtstrahlbündel zu erzeugen. Beispielsweise ist es wichtig, dass das Licht kein Blendlicht enthält, das zu entgegenkommenden Fahrern hin gerichtet ist, und das spezielle Strahlmuster ist gewöhnlich auch durch existierende Vorschriften bestimmt.
Wie zu verstehen ist, liefert die Lichtquelle bei den momentanen Hochdruck-Gasentladungslichtquellen für eine Fahrzeugbeleuchtung zwischen 2700 und 3600 Lumens für einen Abblendlicht- und einen Fernlichtbetrieb. Die Ausgabe der Lichtquelle selbst wird zwischen diesen beiden Betriebsmodi nicht verändert. Vielmehr sorgt ein Licht undurchlässiger Verschluss, der hier als eine Verschlussklappe 120 vorgesehen ist, für eine Steuerung der Lichtabgabe von dem System. Der Verschluss ist an dem Gehäuse derart montiert, dass er sich wahlweise rings um eine Achse 122 drehen lässt, und wenn er in der durch den Bezugspfeil 124 angezeigten Richtung vollständig nach oben gedreht ist, deckt er ungefähr die untere Hälfe der Öffnung 126 in dem Gehäuse ab. Wenn der Verschluss so in Stellung positioniert ist, wird in etwa die Hälfte des Lichts von der Entladungslichtquelle effektiv daran gehindert, aus dem Gehäuse auszutreten. Somit arbeitet die Scheinwerferanordnung effektiv in dem Abblendlichtmodus, wenn der Verschluss sich in einer aufrechten oder betätigten bzw. aktivierten Stellung befindet. Wenn der Fahrzeugführer einen Fernlichtbetrieb benötigt, wird dieser Modus erreicht, indem der Verschluss 120 in eine deaktivierte bzw. nicht betätigte oder unwirksame Stellung überführt wird, in der die gesamte Öffnung 126 verwendet wird, um zu dem Lichtstrahl beizutragen. Bei dem derzeitigen Modell eines Bi-Xenon-Reflektors dient ein einzelner Metallverschluss als ein optischer Umschalter zwischen dem Fernlichtmodus und dem Abblendlichtmodus. Beim Umschalten bewegt sich diese Metallverschlussplatte nach oben und nach unten, wodurch sie in dem Abblendlichtmodus annähernd die Hälfte des Strahls sperrt und in dem Fernlichtmodus dem ganzen Strahl ermöglicht, durch die Frontlinse 130 hindurch zu treten. Es ist ferner zu verstehen, dass der Fern-/Abblendlichtverschluss 120 ein Verschluss sein könnte, der durch einen Aktuator ins Inne re des Strahls gedrückt oder zur Außenseite des Strahls gezogen wird, d. h. mit einer Verschiebebewegung bewegt wird.
Um zu dem TFL-Modus umzuschalten, muss auch die Strahldivergenz oder Strahlintensitätsverteilung verändert werden. Um dies zu erreichen, wird ein Fachmann verstehen, dass die Lichtquelle relativ zu dem Reflektor bewegt werden könnte. Dies ist eine Möglichkeit, um die Lichtquelle in Bezug auf den Reflektor zu „defokussieren” und dadurch den Strahlausgangswinkel von der Entladungslampe zu modifizieren. Eine Bewegung der Lichtquelle in einer Axialrichtung, um das Strahlbündel zu modifizieren und dieses divergenter zu gestalten, stellt für einen Ingenieur und Hersteller eine mehr herausfordernde Konstruktionsart dar. Andererseits, und wie in 1 veranschaulicht, kann eine Linse wahlweise in dem Lichtstrahlpfad angeordnet werden. Hier sind ein erster und ein zweiter Linsenteil 140, 142 an dem Gehäuse drehbar montiert. Diese Linsenteile sind in 1 in einer offenen Konfiguration veranschaulicht, obwohl die Bezugszeichen 144 die gewünschte Richtungsbewegung veranschaulichen, bei der die Linsenteile um die jeweiligen Achsen 146 schwenken und bei der die Verschlüsse anschließend in eine ausgerichtete, bedeckende Anordnung relativ zu der Öffnung 126 in dem Gehäuse gebracht werden. Zwischen dem ersten und dem zweiten Linsenteil ist eine Trennungslinie 148 vorhanden, wenn diese betätigt sind, so dass sie sich in einer die Öffnung 126 bedeckenden und quer zu dem Lichtstrahlausgang von dem Scheinwerfer ausgerichteten Stellung befinden. Wie hier veranschaulicht, sind die Linsenteile durch zwei zusammenpassende Hälften gebildet, die in Stellung gedreht werden. Alternativ könnten die Linsen auch durch eine einzelne oder einstückige Linse gebildet sein, oder es kann eine größere Anzahl von Linsenteilen als zwei verwendet werden, um den Strahl zu defokussieren und seine Divergenz zu erhöhen. Die Linse soll aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet sein, um keine wesentlichen Verluste an Strahlenergie zu ergeben, sondern vielmehr nur die Strahldivergenz für den Einsatz des Scheinwerfers in dem TFL-Modus zu verändern. Es kann beispielsweise erwünscht sein, die Linsenfläche mit einem Material zu beschichten, dessen Dicke in der Radialrichtung variiert und das sich in der Radialrichtung ändert. Beispielsweise würde eine erhöhte Dicke der Beschichtung an den Rändern die Lichtdurchlässigkeit der Linse benachbart zu ihrem Rand herabsenken. In der Optik wird dies als Apodisation bezeichnet und effektiv eingesetzt, um die Lichtbeugung von dem Rand der Linse zu reduzieren. In jedem Fall könnte die transparente Beschichtung an der Linse verwendet werden, um die Intensitätsverteilung des Lichtstrahls zu modifizieren und folglich die gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich der TFL-Strahldivergenz sowie Intensitätsanforderungen zu erfüllen.
Wie oben erwähnt, kann eine Strahldivergenz auch verändert werden, indem die große Frontlinse 130 in einer Axialrichtung bewegt wird, um den Strahl zu defokussieren. Dies hat denselben Effekt, als wenn die Lichtquelle aus dem Brennpunkt heraus bewegt würde oder der Spiegel relativ zu der Lichtquelle axial bewegt würde, erneut um zu erzielen, dass die Lichtquelle sich absichtlich außerhalb des Fokus befindet. Wenn eine zusätzliche Linse eingesetzt wird, wobei die Linse gewöhnlich eine divergente, konkave Linse ist, oder wenn eine Halblinse in den Lichtstrahl eingebracht wird, kann die Ausführungsform gemäß 1 oder können alternative Ausführungsformen gemäß den 2 bis 4 verwendet werden. Noch weiter kann eine Defokussierung erreicht werden, indem drei gesonderte Linsenelemente eingesetzt werden, von denen wenigstens eines sich relativ zu den anderen beiden Linsen bewegt, wie dies in einem herkömmlichen Zoomobjektivsystem angewandt wird. Beispielsweise könnte eine der Linsen die Frontlinse 130 des Reflektors sein. Eine Defokussierung wird dann erreicht, indem entweder die zentrale Linse relativ zu den anderen beiden Linsen bewegt wird oder die erste und die dritte Linse relativ zu der ortsfesten zweiten Linse in dem System bewegt werden und die effektive Brennweite des Zoomobjektivsystems verändert wird.
In der Darstellung nach 2 ist der Verschluss 158 in schematisierter Weise veranschaulicht, und der Schwerpunkt liegt auf der alternativen Konfiguration der Halblinsen. Halblinsen 160, 162 drehen sich wahlweise in der durch Pfeile 164 veranschaulichten Richtung rings um die jeweiligen Achsen 166. Hier sind die Achsen 166 in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung oder unter neunzig Grad (90°) relativ zu den Achsen 146 der Ausführungsform nach 1 angeordnet. In im Wesentlichen jeder weiteren Hinsicht sind die Struktur und Funktionsweise gemäß 2 denjenigen der Ausführungsform nach 1 identisch. Wenn die Linsenteile vollständig in den Pfad des Lichtstrahls hinein gedreht sind, ist zwischen den Linsenteilen eine Trennungslinie 168 gebildet. Es ist auch vorgesehen, dass der zweite oder untere Linsenteil 162 ein Verschluss ist, der die Lichtausgabe aus dem unteren halbkreisförmigen Abschnitt der Öffnung 126 effektiv sperrt. Da Licht dann nur durch die obere Hälfte der Öffnung austreten wird, muss nur der erste oder obere Linsenteil 160 wahlweise in den Lichtstrahl eingebracht werden, um die Divergenz des Lichts für einen Betrieb in dem TFL-Modus zu verstellen.
3 zeigt eine noch weitere Ausführungsform, bei der ein erster und ein zweiter Linsenteil 180, 182 dazu vorgesehen sind, wahlweise in den Pfad des Lichtstrahls hinein verschoben zu werden. In diesem speziellen Fall kennzeichnen die Richtungspfeile 184 die Betätigungsbewegung des ersten und des zweiten Linsenteils 180, 182 in eine entlang der Trennlinie 186 aneinander stoßende Anordnung hinein. Ferner wird ein Verschluss 188 wahlweise gedreht, wie dies durch den Richtungs pfeil 190 ausgewiesen ist, um erneut den unteren halbkreisförmigen Abschnitt der Öffnung für einen Abblendlichtbetrieb erneut zu versperren. Wie zu erkennen ist, wird der Verschluss 188 in dem Fernlichtmodus aus dem Lichtstrahl heraus bewegt, so dass er den Ausgangslichtstrahl nicht beeinflusst. Erneut wird der Verschluss 188 in dem TFL-Modus aufwärts gedreht, um einen wesentlichen Teil des durch die Öffnung 126 ausgegebenen Lichts zu blockieren, und die Linsen 180, 182 werden angeordnet, um die Divergenz des Lichtstrahls zu verändern.
Die Ausführungsform nach 4 ermöglicht eine geänderte Divergenz in dem TFL-Modus durch Bewegung einer einzelnen Linse 200 in einer Axialrichtung. Somit liefert die Linse in einer ersten oder äußerst linken Stellung 202, wie in 4 veranschaulicht, die gewünschte Divergenz für den Fernlichtmodus. Für einen Abblendlichtmodus wird ein Verschluss 204 in der durch den Richtungspfeil 206 angezeigten Richtung nach oben in den Pfad des unteren halbkreisförmigen Abschnitts der Öffnung 126 des Scheinwerfergehäuses hinein gedreht. In der aktivierten bzw. betätigten Verschlussposition arbeitet der Scheinwerfer dann in dem Abblendlichtmodus. Für den dritten Modus oder TFL-Modus wird die Linse 200 in die zweite oder rechte Stellung 208 überführt. Außerdem kann der Verschluss 204 auch nach oben bewegt werden, um die Menge des Lichts, das die Scheinwerferanordnung verlässt, zu reduzieren.
Alternativ kann 4 auch ein Zoomobjektivsystem repräsentieren, auf das oben hingewiesen worden ist. D. h., das Bezugszeichen 202 kann sich auf die erste Linse beziehen, während sich das Bezugszeichen 208 auf einen bewegbaren Objektivteil beziehen könnte und die äußere Linse 210 als die dritte Linse der Anordnung dienen könnte. Dies bedeutet, dass die erste und die dritte Linse 202, 210 in ihrer Position ortsfest bleiben würden, während die dazwischen befindliche Linse 208 den Fokus oder die Divergenz des Ausgangslichtstrahls verändern würde.
Die für einen Fernlicht-, Abblendlicht- und TFL-Modus erforderliche Lichtintensität kann in verschiedenen physikalischen Einheiten ausgedrückt werden. Beispielsweise veranschaulicht die Kurve gemäß 5 die Lampenleistung im Vergleich zu den Lampenlumens (Lampenlichtströmen), wobei eine HID-Fahrzeuglampe hinunter bis auf Lichtstromniveaus gedimmt wird, die den momentan eingesetzten Glühlampen für TFL-Anwendungen entsprechen. Das gedimmte Helligkeitsniveau von 300 bis 400 Lumens ist für einen TFL-Betriebsmodus effektiv. Ein Lichtstromniveau in einem Bereich zwischen 2700 und 3600 Lumens wird sowohl für die Fernlicht- als auch für die Abblendlichtanwendung verwendet. Es ist jedoch zu beachten, dass das erforderliche Lichtstromniveau von der Reflektorkonstruktion abhängig ist. Dies bedeutet, dass die Reflektoreffizienz und -geometrie beide zu der Reflektorkonstruktion beitragen und das erforderliche Lichtstromniveau einer speziellen Scheinwerferanordnung verändern können. Alternativ werden Helligkeitsniveaus in dem Fernlicht- und dem Abblendlichtmodus in Einheiten von Lux angegeben, das eine Illuminanzeinheit ist, die die Beleuchtungsstärke (in Watt pro Quadratmeter (W/m²)) eines Referenzschirms beschreibt. Für das Fernlicht stellt das Zentrum des Lichtstrahls den hellsten Teil dar, und es muss die durch die derzeitigen Standards vorgeschriebene Spezifikation von 100 Lux erfüllen. In dem Abblendlichtmodus ist die Illuminanzverteilung komplexer, und es werden verschiedene Punkte an dem Referenzschirm definiert. Einige von diesen haben einen minimalen Lux-Wert, d. h. wo der Fahrer die Straße sehen will, während andere mit einem maximalen Lux-Wert versehen sind, z. B. in der Richtung des entgegenkommenden Verkehrs. In dem TFL-Modus stellt die Lichtstrahlstärke das relevante physikalische Maß dar, das in Candella als Einheiten angegeben wird. Dies bedeutet, dass das Ziel des TFL-Modus nicht darin liegt, die Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug zu beleuchten, sondern eher das Fahrzeug unter Verwendung des TFL-Scheinwerferbetriebsmodus für andere Fahrzeuge in dem Verkehrsstrom wahrnehmbar oder detektierbar zu machen.
Zusammengefasst ist eine Entladungslampe hoher Intensität auf der Basis eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfersystems geschaffen, die drei unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen enthält, die in einer einzelnen Scheinwerfereinheit integriert sind. Die Fahrerelektronik der dimmbaren Entladungslampe kann auch verwendet werden, um die Ausgangsleistung der Lampe in dem TFL-Modus zu reduzieren. Die drei Funktionen sind Abblendlicht, Fernlicht und Tagesfahrlicht, die alle dieselbe Scheinwerferanordnung mit einer Reihe von Schließern bzw. Verschlüssen und einer Linse oder Linsen verwenden, um die gewünschte Lichtausgabe, -divergenz und -intensität zu erzielen. Es ist leicht, durch Veränderung der Position der Linsen oder Verschlüsse, d. h. durch Verschiebung oder Verdrehung zwischen einer aktivierten und einer deaktivierten Stellung, zwischen diesen Modi umzuschalten. Dies modifiziert die Lichtverteilung in effektiver Weise und erreicht dadurch einen standardgemäßen Fern-/Abblendlichtbetrieb oder die hinzugefügte TFL-Lichtverteilung in einem dritten Betriebsmodus.
Zusätzlich kann die Lichtausgabe in einem weiten Bereich der Lichtquelle durch Anpassung der elektrischen Ausgangsleistung des Vorschaltgerätes gedimmt werden, um die Verteilung und Intensität des Fern-/Abblendlichtstrahls oder TFL-Lichtes zu erzielen. Diese Lösung beseitigt die Verwendung einer gesonderten Glüh- oder Halogenglühlichtquelle, wie sie häufig als eine Hilfslichtquelle zur Verwendung entweder innerhalb oder außerhalb der Scheinwerfereinheit für den TFL-Betriebsmodus vorgeschlagen werden. Somit zeichnet sich die Lichtpro jektionseinheit durch zwei optische Komponenten aus. Die erste optische Komponente modifiziert die Lichtverteilung für eine Abblendlichtanwendung, während die zweite optische Komponente die Lichtverteilung für eine TFL-Anwendung modifiziert, und dies gemeinsam mit Dimmen. Der TFL-Lichtverteilungsmodus kann erreicht werden, indem weitere Linsen eingesetzt werden, die in verschiedenen Modi bewegt und verwendet werden. Die Linsen können wahlweise sich in den Projektionslichtpfad drehen lassen, oder die Linsen können wahlweise in den Projektionslichtpfad verschoben werden. Alternativ wird die Linse in einer Axialrichtung des Projektionslichtpfades bewegt. Unter Verwendung eines Linearaktuators kann die Lichtquelle ebenfalls aus der Stellung des Fern- und Abblendlicht-Betriebsmodus heraus wegbewegt werden, um eine geänderte Lichtverteilung zu erzeugen.
Da die Lichtquelle für alle drei Modi stets eingeschaltet ist, ist die Lichtquelle vorgeheizt, und sie kann einfach in einen Betriebsmodus hoher Leistung mit geringerem Wärmeschock umschalten. Wenn die Linse in den Projektionslichtpfad hineinbewegt wird, können einfache Aktuatoren die Linse in Stellung axial verschieben oder die Linse oder Linsenteile in Stellung verdrehen. In gleicher Weise kann ein elektromagnetischer Aktuator oder Piezo-Umsetzer verwendet werden, um diese Funktion zu bewerkstelligen.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Es ist offensichtlich, dass sich anderen beim Lesen und Verstehen der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Veränderungen erschließen. Es besteht die Absicht, dass die Erfindung derart ausgelegt werden soll, dass sie all derartige Modifikationen und Veränderungen mit umfasst.
Es ist ein Hochdruck-Gasentladungslampen-Kraftfahrzeugscheinwerfersystem 100 für drei unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen vorgesehen. Das Scheinwerfersystem ist durch eine einzige Einheit gebildet, die eine Abblendlicht-, Fernlicht- und Tagesfahrlicht(TFL)-Funktion vorsieht. Es werden zwei optische Komponenten verwendet, um einfach und effektiv zwischen den verschiedenen Betriebsmodi umzuschalten. Die erste optische Komponente ist ein Verschluss 158, der gezielt einen Teil des Ausgangslichtstrahls blockiert. Zweitens kann entweder eine einzelne Linse 200 oder können Linsenteile 180, 182 entweder innerhalb des Lichtstrahlpfads oder in den Lichtstrahlpfad hinein bewegt werden, um die Divergenz zu verändern.

100: Scheinwerferanordnung
102: Gehäuse
104: Bogenentladungslichtquelle
106: Reflektorfläche
108: Ebene
120: Schließer, Verschluss
122: Achse
124: Bezugspfeil (Aufwärtsrichtung)
126: Öffnung
130: Frontlinse
140: Erster Linsenteil
142: Zweiter Linsenteil
144: Richtungsbewegung
146: Achsen
148: Trennungslinie
158: Verschluss
160: Halblinse
162: Halblinse
164: Richtungspfeile
166: Achsen
168: Trennungslinie
180: Erster Linsenteil
182: Zweiter Linsenteil
184: Richtungspfeil
186: Trennlinie
188: Verschluss
190: Richtungspfeil
200: Linse
202: Erste (äußerst linke) Position
204: Verschluss
206: Richtungspfeil
208: Zweite (rechte) Position
210: Äußere Linse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 7029155 [0004]
- EP 1177939 B1 [0029]
- US 5769525 [0029]
- EP 0816749 B1 [0029]

Claims

Scheinwerferbeleuchtungssystem (100) für ein Fahrzeug, das aufweist: eine Entladungslichtquelle (104); einen Reflektor (106), der von der Lichtquelle empfangenes Licht als ein Lichtstrahl nach außen lenkt; einen Verschluss (158), der relativ zu dem Reflektor bewegbar ist, um zwischen einem Abblend- und einem Fernlichtmodus umzuschalten; und eine Einrichtung (200, 180/182), die zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar ist, um eine Divergenz des Lichtstrahls zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und einem Tagesfahrlicht-Modus (TFL-Modus) zu verändern.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, das ferner eine Einrichtung zum wahlweisen Dimmen der Entladungslichtquelle, wenn das System in dem TFL-Modus verwendet wird, aufweist.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung zum Dimmen der Entladungslichtquelle Mittel zum Anpassen des Lampenlichtstroms, wenn zwischen dem Fernlicht- und dem Abblendlichtmodus umgeschaltet wird, enthält.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung zum Dimmen der Entladungslichtquelle Mittel zur Modifikation der Lichtstrahlstärke enthält.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, wobei der Verschluss (120) wenigstens einen Teil des Lichtstrahls in dem Abblendlichtmodus wahlweise sperrt.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, wobei der Verschluss (120) zur wahlweisen Verdrehung zwischen dem Abblend- und dem Fernlichtmodus montiert ist.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, wobei der Verschluss (120) zum wahlweisen Verschieben zwischen dem Abblend- und dem Fernlichtmodus montiert ist.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Änderung der Projektionsstrahldivergenz eine Linse (206) enthält.
Scheinwerfersystem nach Anspruch 8, wobei die Linse derart montiert ist, dass sie entweder zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und dem TFL-Modus wahlweise verdrehbar oder zwischen dem Abblend-/Fernlichtmodus und dem TFL-Modus wahlweise verschiebbar ist.
Verfahren zur Erzielung von Abblendlicht-, Fernlicht- und Tagesfahrlicht(TFL)-Funktionen für eine Kraftfahrzeugscheinwerferanordnung (100), die eine Entladungslichtquelle (104), die Licht aussendet, und einen Reflektor (106) aufweist, der ausgesandtes Licht von der Lichtquelle in einen gewünschten Lichtstrahl lenkt, wobei das Verfahren aufweist: wahlweises Blockieren eines Teils des Lichtstrahls, um die Scheinwerferanordnung zwischen der Fernlicht- und der Abblendlichtfunktion umzuschalten; und wahlweises Verändern der Divergenz des Lichtstrahls zwischen einem Fern-/Abblendlichtmodus und einem TFL-Modus.