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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer umfassend ein Gehäuse mit einer durch eine Abdeckscheibe verschlossenen Lichtaustrittsöffnung und mindestens ein in dem Gehäuse angeordnetes Lichtmodul zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung vor dem Fahrzeug. Das Lichtmodul weist mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden des Lichts für die Lichtverteilung auf. Die durch das Licht der mindestens einen Lichtquelle erzeugte Lichtverteilung ist vorzugsweise eine Fahrlichtfunktion, bspw. Abblendlicht, Fernlicht, Stadtlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht, Schlechtwetterlicht, Nebellicht, statisches oder dynamisches Kurvenlicht oder eine beliebig andere dynamische Lichtfunktion, wie bspw. Teilfernlicht oder Markierungslicht. Auf oder in die Abdeckscheibe sind Infrarot-Strahlung absorbierende Mittel auf- oder eingebracht, die für Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig sind.
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Bei in einem Kraftfahrzeug eingebautem Scheinwerfer ist in erster Linie die Abdeckscheibe von außen zu sehen. Auf der Abdeckscheibe kann sich vor allem witterungsbedingt Tau, Regenwasser, Schnee oder sogar Eis absetzen. Außer in Form einer herkömmlichen Eisschicht kann sich Eis auch in verschiedenen anderen Strukturen auf der Außenseite der Abdeckscheibe ablagern, bspw. in Form von Reif, Raureif, Raufrost. Eis und Schnee zusammen können unter dem Begriff „gefrorenes Wasser” zusammengefasst werden. Derartige witterungsbedingte Ablagerungen, besonders ausgeprägt im Fall von Schnee und Eis, auf der Außenseite können die Leistungsfähigkeit des Scheinwerfers erheblich einschränken. Außerdem können diese Ablagerungen zu einer ungewollten Streuung des durch die Abdeckscheibe hindurchtretenden Lichts an den Wassertröpfchen, Schnee- oder Eiskristallen und einer damit verbundenen Blendung anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere vorausfahrender und entgegenkommender Fahrzeuglenker, führen. Aus diesem Grund werden Anstrengungen unternommen, um die witterungsbedingten Ablagerungen auf der Außenseite der Abdeckscheibe zu beseitigen. Durch Kondensation an der Innenseite der Abdeckscheibe können sich darüber hinaus auch an der Innenseite der Abdeckscheibe Wassertröpfchen, Schnee- oder Eiskristallen bilden, die in gleicher Weise störend wirken.
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Bei Kraftfahrzeugscheinwerfern, deren Lichtmodule herkömmliche Lichtquellen, insbesondere Glühlampen, Halogenlampen oder leistungsstarke Gasentladungslampen, verwenden, ist das Problem der witterungsbedingten Ablagerungen nicht sehr akut, da diese herkömmlichen Lichtquellen während des Betriebs so viel Abwärme erzeugen, dass dadurch nach Inbetriebnahme des Scheinwerfers die Temperatur im Inneren des Scheinwerfergehäuses rasch ansteigt. Ferner umfasst das durch diese Lichtquellen ausgesandte Strahlungsspektrum einen Infrarot-Anteil, der im Durchtrittsbereich der Strahlung durch die Abdeckscheibe auf dort vorhandene Partikel (z. B. von witterungsbedingten Ablagerungen in Form von Schnee und Eis) trifft. Im Idealfall kommt es zu einer Erwärmung der Abdeckscheibe durch Strahlungswärme und durch Konvektionswärme sowie der darauf angeordneten Partikel durch Strahlungswärme und Abwärme aus der Abdeckscheibe. Diese Erwärmung führt zu einem Schmelzen bzw. Abtauen von Eis und Schnee auf der Abdeckscheibe. Wasser, Tau und andere Feuchtigkeitstropfen werden in erster Linie durch den Fahrtwind von der Abdeckscheibe entfernt.
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Aus der
DE 103 31 835 A1 ist außerdem ein Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt, der im Inneren des Scheinwerfergehäuses auf einer Zierblende ein flächiges elektrisches Widerstandsheizelement aufweist, das bei Bedarf aktiviert werden kann, um eine Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Innenseite der Abdeckscheibe zu verhindern. Bei eingeschaltetem Heizelement kommt es im Inneren des Scheinwerfergehäuses zu einer Zirkulation erwärmter Luft, durch die eine Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Abdeckscheibe verhindert wird. Das Heizelement arbeitet also als eine sogenannte Konvektionsheizung, bei der die Abdeckscheibe über die Zirkulation warmer Luft erwärmt wird.
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Aus der
US 2010/0008099 A1 sowie aus der
US 7,553,053 B2 ist es ferner bekannt, in der Abdeckscheibe eines Scheinwerfers Heizdrähte vorzusehen, um die Abdeckscheibe erwärmen und auf der Außenseite befindliche witterungsbedingte Ablagerungen, insbesondere Schnee und Eis, entfernen zu können. Heizdrähte in der Abdeckscheibe sind jedoch von außen sichtbar und optisch wenig ansprechend. Zudem führen sie in ihrer unmittelbaren Nähe zu einer sehr starken Erwärmung der Abdeckscheibe, die aufgrund der schlechten Wärmeleiteigenschaften des Kunststoff- oder Glasmaterials der Abdeckscheibe bereits in geringer Entfernung von den Drähten deutlich abnimmt. Um also eine größere Fläche sicher und zuverlässig abtauen zu können, muss eine Vielzahl von Heizdrähten dicht beieinander in oder auf der Abdeckscheibe angeordnet werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass auf der Abdeckscheibe befindliches flüssiges oder gefrorenes Wasser, insbesondere Formationen aus Schnee- und/oder Eiskristallen, möglichst einfach, kostengünstig und effektiv entfernt werden können, möglichst ohne die designtechnischen Gestaltungsmöglichkeiten einzuschränken., und gleichzeitig eine übermäßige Aufheizung des Innenraums des Scheinwerfers verhindert werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Infrarot-Strahlung absorbierenden Mittel derart ausgebildet sind, dass sie zumindest einen Teil der von außerhalb des Gehäuses auf die Abdeckscheibe fallenden Infrarot-Strahlung reflektieren.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, dass die Infrarot-Strahlung absorbierenden Mittel bei einer Strahlung von außen reflektierend wirken. Dadurch kann zum Beispiel eine Sonneneinstrahlung ins Innere des Scheinwerfers erschwert und damit eine Überhitzung von Bauteilen im Innern des Scheinwerfers verhindert werden. Die Überhitzung kann zu Schädigungen beziehungsweise Zerstörungen oder Ausgasungen an Bauteilen im Innern des Scheinwerfers führen. So kann durch die Vermeidung von Überhitzungen auf leichtere und preiswertere Bauteile zurückgegriffen werden, die größerer thermischer Belastung standhalten. Auf zusätzliche Abschirmbleche kann zumindest teilweise verzichtet werden. Dies alles senkt das Gewicht und die Herstellungskosten des Scheinwerfers. Durch die Verhinderung von Ausgasungen können darüber hinaus die beim Ausgasen entstehenden und sich an der Abdeckscheibe festsetzenden Beläge verhindert werden. Diese Beläge sind oft deutlich sichtbar, absorbieren und/oder streuen durch die Abdeckscheibe hindurch tretendes Licht und beeinträchtigen dadurch die Funktion, insbesondere die Lichtstärke des Scheinwerfers. Die Beläge werden außerdem von Kunden als Zeichen minderer Qualität bewertet.
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Andererseits wird durch Absorption von Infrarot-Strahlung in den Infrarot-Strahlung absorbierenden Mitteln in oder auf der Abdeckscheibe Wärmestrahlung aufgenommen, welche die Abdeckscheibe erwärmt beziehungsweise aufgrund der Temperaturgradienten im Scheinwerfergehäuse eine Zirkulation der Luft im Gehäuse anregt. Dadurch wird gefrorenes Wasser an der Abdeckscheibe aufgetaut und/oder beispielsweise eine Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Innenseite der Abdeckscheibe verhindert. Die erzeugte Wärme ist also in der Lage, flüssiges Wasser (Regen oder Tau) und gefrorenes Wasser (Schnee oder Eis) beziehungsweise Reif, Raureif oder Raufrost aufzutauen beziehungsweise es zu verdunsten, so dass die Abdeckscheibe von witterungsbedingten und leistungsbeeinträchtigenden Ablagerungen des Scheinwerfers befreit wird. Die Lichtfunktionen des Scheinwerfers werden durch die Infrarot-Strahlung absorbierenden Mittel nicht beeinträchtigt, da für das menschliche Auge sichtbares Licht unbeeinflusst durch die mit den Infrarot-Strahlung absorbierenden Mitteln ausgebildete Abdeckscheibe durchgelassen wird.
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Bei der Erfindung wird das Wärmeaufnahmeverhalten der Abdeckscheibe an den Wellenlängenbereich der zur Verfügung stehenden Wärmestrahlung derart angepasst, dass ein möglichst großer Anteil der hindurchtretenden Infrarot- oder Wärmestrahlung von der Abdeckscheibe absorbiert wird. Dies ist insbesondere dann interessant, wenn nur relativ wenig Infrarot-Strahlung zur Verfügung steht, die wenige Strahlung aber effizient zum Aufwärmen der Abdeckscheibe genutzt wird. Die Wärmestrahlung kann von der Lichtquelle zur Erzeugung der Lichtverteilung des Scheinwerfers und/oder von einem zusätzlich vorgesehenen Wärmestrahler ausgesandt werden, der an der Erzeugung der Lichtverteilung nicht oder allenfalls in geringem Maße beteiligt ist. Damit kann ein Auftauen der Abdeckscheibe unabhängig von dem Absorptionsverhalten des Wassers (und damit auch von Eis und Schnee auf der Abdeckscheibe), insbesondere unabhängig von einem Absorptionsmaximum des Wassers, und unabhängig vom Wellenlängenbereich der von der Lichtquelle und/oder dem Wärmestrahler ausgesandten IR-Strahlung erreicht werden. Durch eine geeignete Variation der Absorptionseigenschaften der Abdeckscheibe für Wärmestrahlung, kann mit Infrarot-Strahlen beliebiger Wellenlänge selbst bei relativ geringer Intensität der Strahlung ein wirksames Aufheizen der Abdeckscheibe erzielt werden.
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Auch von außerhalb des Scheinwerfers durch die Abdeckscheibe in das Innere des Scheinwerfergehäuses eindringende Infrarot-Strahlung wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Abdeckscheibe zum großen Teil an einem Erreichen des Gehäuseinneren gehindert. Dadurch kann das Eindringen unerwünschter Wärmestrahlung von der Sonne in das Scheinwerfergehäuse, wo die Wärmestrahlung zu einer Beschädigung bzw. sogar Zerstörung oder einer Ausgasung von dort angeordneten Kunststoffteilen führen kann, verhindert werden. Dadurch können im Scheinwerferinneren sogar Bauteile eingesetzt werden, die einer niedrigen thermischen Belastung standhalten müssen und dadurch kleinbauender, leichter und kostengünstiger sein können.
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Das Material einer herkömmlichen Abdeckscheibe ist üblicherweise in hohem Maße infrarotdurchlässig. Deshalb wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, eine Beschichtung, die die Infrarot-Strahlung absorbierenden Mittel aufweist, zumindest bereichsweise an einer Außenseite und/oder einer Innenseite der Abdeckscheibe aufzutragen. Die Infrarot-Strahlung kann die Abdeckscheibe durchdringen und kann somit unabhängig von einer Position einer infrarotaussendenden Einrichtung an beiden Seiten der Abdeckscheibe wirken, je nach dem, wo die Beschichtung aufgetragen ist. Durch Absorption der Infrarot-Strahlung in der beispielsweise an der Außenseite der Abdeckscheibe angeordneten Beschichtung wird Wärme erzeugt, die an der Abdeckscheibe befindliches flüssiges oder gefrorenes Wasser beziehungsweise Reif, Raureif, Raufrost auftauen beziehungsweise verdunsten kann. Sich dabei erwärmendes Wasser auf der Außenseite der Abdeckscheibe kann einen Abtauprozess unterstützen und führt bspw. zu einem leichteren Abrutschen des darüber liegenden angeschmolzenen Eises und Schnees von der Abdeckscheibe, insbesondere unter Einwirkung des Fahrtwinds. Diese Maßnahme verhindert wirkungsvoll eine ungewollte Streuung des durch die Abdeckscheibe hindurchtretenden Lichts an den Wassertröpfchen, Schnee- oder Eiskristallen und einer damit verbundenen Blendung anderer Verkehrsteilnehmer.
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Vorteilhaft für die vorliegende Erfindung ist, dass die Beschichtung eine Lackschicht oder eine Folie umfasst. Solche Beschichtungen können im Wesentlichen derart ausgebildet sein, dass sie für das menschliche Auge sichtbares Licht gute transparente Eigenschaften aufweisen und keine ungewollten optischen Beeinträchtigungen (zum Beispiel Lichtbrechungen oder Lichtstreuungen) hervorrufen, damit eine erzeugte Lichtverteilung des Scheinwerfers nicht beeinträchtigt wird. Dabei kann die Beschichtung aus einem Infrarot-Strahlung absorbierenden Material hergestellt sein; sie kann aber auch lediglich einen Infrarot-Strahlung absorbierenden Zusatzstoff umfassen, wobei ein Grundmaterial der Beschichtung nicht Infrarot absorbierend wirkt.
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Denkbar ist natürlich auch, dass die Infrarot-Strahlung absorbierende Zusatzstoffe bereits bei der Herstellung in das Material der Abdeckscheibe eingebracht sind, und zwar so, dass die Transparenz der Abdeckscheibe für sichtbares Licht nicht beeinträchtigt wird. Die durch Absorption erzeugte Wärme erwärmt in diesem Fall die Abdeckscheibe direkt von innen her, also ohne Beschichtung. Auch diese Maßnahme ermöglicht wirkungsvoll den gewollten Auftau- beziehungsweise Verdunstungseffekt von flüssigem oder gefrorenem Wasser.
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Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sieht ein Bedampfen der Abdeckscheibe mit dem Infrarot-Strahlung absorbierenden Zusatzstoff vor. Der aufgedampfte Zusatzstoff kann dabei an der Innenseite und/oder der Außenseite der Abdeckscheibe aufgetragen sein und wirkt dabei gemäß der oben beschriebenen Gegebenheiten.
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Für die Ausbildung des Zusatzstoffes ist es unabhängig davon, wo der Zusatzstoff verwendet wird, vorteilhaft, wenn der Zusatzstoff Partikel einer bevorzugten Größe im Nanobereich umfasst.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers wird vorgeschlagen, dass die Infrarot-Strahlung absorbierenden Mittel derart ausgebildet sind, dass sie in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 900 nm absorbieren. Handelsübliche infrarotaussendende Strahlungsquellen erfüllen bereits im Automobilbereich, insbesondere im Bereich von Kraftfahrzeugscheinwerfern, entsprechende Anforderungen. So ist es zum Beispiel möglich, mit handelsüblichen Infrarot-Strahlern, die bevorzugt in einem Wellenlängenbereich zwischen 780 nm bis 1000 nm strahlen, die gewünschte, zur Absorption geeignete Infrarot-Strahlung zu erzeugen. Dies macht die Vorrichtung preisgünstig. Der bevorzugte Wellenlängenbereich könnte natürlich auch in einem niederwelligeren Bereich liegen. Der bevorzugte Wellenlängenbereich gibt an, dass mit Wellenlängen dieses Bereichs ausgesandte Infrarot-Strahlung von den Infrarot-Strahlung absorbierenden Mitteln zu einem besonders hohen Grad aufgenommen und in Wärme umgewandelt wird. In der Realität strahlen die infrarotaussendenden Einrichtungen jedoch nicht derart selektiv, so dass auch in einem zum bevorzugten Wellenlängenbereich abweichenden Bereich Infrarot-Strahlung in geringerem Maße ausgesandt wird. Auch die Absorptionswirkung der Infrarot-Strahlung absorbierenden Mittel ist in geringerem Maße oft auch außerhalb des bevorzugten Wellenlängenbereichs wirksam.
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In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das mindestens eine Lichtmodul des Kraftfahrzeugscheinwerfers eine abgeblendete Lichtverteilung, bspw. eine Abblendlichtverteilung oder eine Nebellichtverteilung, erzeugt. Das Abtauen der Außenseite der Abdeckscheibe ist insbesondere in Verbindung mit einer abgeblendeten Lichtverteilung mit einer horizontalen Helldunkelgrenze, wie beispielsweise Abblendlicht oder Nebellicht, vorteilhaft. Eine abgeblendete Lichtverteilung wird überall dort eingesetzt, wo eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer, vor allem vorausfahrender und entgegenkommender Fahrzeuglenker, vermieden werden soll. Bei Wasser, Tau, Eis und/oder Schnee auf der Außenseite der Abdeckscheibe kann es zu einer unerwünschten Streuung des Lichts an den Wassertröpfchen, den Schnee- oder Eiskristallen kommen, so dass ein Teil des Lichts, das eigentlich unterhalb der Helldunkelgrenze liegen sollte, in einen Bereich der Lichtverteilung oberhalb der Helldunkelgrenze gestreut wird und dort zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führt. Durch den gezielten Einsatz der Infrarot-Strahlung absorbierenden Mittel, beispielsweise durch die oben beschriebene Beschichtung, kann die Abdeckscheibe an der Innen- und/oder Außenseite abgetaut werden, so dass die Schnee- und Eiskristalle und/oder die Wassertröpfchen entfernt werden können und eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer aufgrund der witterungsbedingten Ablagerungen an der Abdeckscheibe wirksam verhindert werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die infrarotaussendende Einrichtung derart ausgebildet und an dem Scheinwerfer angeordnet ist, dass die Infrarot-Strahlung auf einen Bereich der Abdeckscheibe trifft, durch den auch ein überwiegender Teil des von dem mindestens einen Lichtmodul zur Erzeugung der Lichtverteilung ausgesandten Lichts hindurchtritt. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die Infrarot-Strahlung gezielt auf den Bereich der Abdeckscheibe gerichtet, durch den auch ein Großteil des Lichts zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung hindurchtritt. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Abdeckscheibe, durch den das die Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung erzeugende Licht hindurchtritt.
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Gemäß dieser Ausgestaltung muss also lediglich ein räumlich begrenzter Bereich der Abdeckscheibe abgetaut werden. Das bedeutet, dass lediglich ein begrenzter Bereich der Abdeckscheibe mit den Infrarot-Strahlung absorbierenden Mitteln ausgestattet sein muss. Insbesondere in diesem räumlich begrenzten Bereich der Abdeckscheibe wird also ein schnelles und besonders effizientes Abtauen von witterungsbedingten Ablagerungen auf der Außenseite beziehungsweise Innenseite der Abdeckscheibe erzielt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Lichtquelle die von den Infrarot-Strahlung absorbierenden Mitteln absorbierte Infrarot-Strahlung aussendet. Damit erzeugt die mindestens eine Lichtquelle das für das menschliche Auge sichtbare Licht zur Erzeugung einer Lichtfunktion, sowie die Infrarot-Strahlung zum Abtauen der Abdeckscheibe. Die mindestens eine Lichtquelle erzeugt dabei Strahlen mit einer großen Wellenlängenbandbreite, also den im Wesentlichen kompletten Bereich des sichtbaren Lichts und zumindest einen Teil des an den Wellenlängenbereich das sichtbare Licht angrenzenden Wellenlängenbereich des Infrarotlichts. Eine solche Ausführungsform zeichnet sich durch besondere Preisgünstigkeit aus.
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Alternativ dazu wird vorgeschlagen, dass der Scheinwerfer zusätzlich zu der mindestens einen Lichtquelle mindestens einen Infrarot-Strahler aufweist, der die von den Infrarot-Strahlung absorbierenden Mitteln absorbierte Infrarot-Strahlung aussendet. Der mindestens eine Infrarot-Strahler ist dabei bevorzugt in dem Scheinwerfergehäuse angeordnet. Er ist bevorzugt derart ausgebildet und an dem Scheinwerfer angeordnet, dass die Infrarot-Strahlung auf einen Bereich der Abdeckscheibe trifft, durch den auch ein überwiegender Teil des von dem mindestens einen Lichtmodul zur Erzeugung der Lichtverteilung ausgesandten Lichts hindurchtritt. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die Infrarot-Strahlung gezielt auf den Bereich der Abdeckscheibe gerichtet, durch den auch ein Großteil des Lichts zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung hindurchtritt. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Abdeckscheibe, durch den das die Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung erzeugende Licht hindurchtritt.
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Der mindestens eine Infrarot-Strahler kann an einer beliebigen Stelle im oder am Scheinwerfer angeordnet sein. Es ist sogar denkbar, dass der mindestens eine Infrarot-Strahler an der Außenseite des Scheinwerfergehäuses angeordnet ist und die Infrarot-Strahlung direkt auf die Außenseite der Abdeckscheibe abstrahlt. Insbesondere ist es denkbar, die Infrarot-Strahler in unmittelbarer Nähe zu Scheibenwaschanlagen für Scheinwerferabdeckscheiben anzuordnen, bspw. an der Ober- und/oder Vorderseite eines Stoßfängers. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Infrarot-Strahler jedoch in dem Scheinwerfergehäuse angeordnet. Bei dieser Ausführungsform tritt die Infrarot-Strahlung zunächst durch die Abdeckscheibe hindurch, bevor sie auf die witterungsbedingten Ablagerungen auf der Außenseite der Abdeckscheibe trifft. Dies hat den Vorteil, dass die mindestens eine Infrarot-Strahlungsquelle so wie das Lichtmodul und die übrigen Komponenten des Scheinwerfers geschützt vor Witterungs- und Umwelteinflüssen im Inneren des Scheinwerfers angeordnet ist.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden des Lichts zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung mindestens eine Halbleiterlichtquelle umfasst. Insbesondere bei Scheinwerfern mit Halbleiterlichtquellen oder Gasentladungslampen, die mit niedriger Leistung (z. B. 25 Watt) betrieben werden, ist eine zusätzliche Strahlungsheizung für die Abdeckscheibe empfehlenswert, da die von den Halbleiterlichtquellen bzw. den Gasentladungslampen abgegebene Abwärme zum zuverlässigen Abtauen der Abdeckscheibe, insbesondere auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen, nicht ausreicht.
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Es wird ergänzend dazu vorgeschlagen, dass der mindestens eine Infrarot-Strahler mindestens eine Infrarotstrahlung aussendende Halbleiterstrahlungsquelle umfasst. So strahlen handelsübliche Halbleiterlichtquellen bevorzugt genau in dem bevorzugten Wellenbereich zwischen 800 nm und 900 nm. Für die Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und die mindestens eine Halbleiterstrahlungsquelle als Leuchtdioden ausgebildet sind. Dabei ist es möglich, dass der Scheinwerfer mindestens eine mit mehreren auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordneten Leuchtdiodenchips versehende Leuchtdiode aufweist, wobei mindestens einer der Leuchtdiodenchips sichtbares Licht zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung und mindestens ein anderer der Leuchtdiodenchips Infrarot-Strahlung aussendet. Bei dieser Ausführungsform wird also eine sogenannte Multi-Chip-Leuchtdiode eingesetzt, wobei die Leuchtdiode sowohl das sichtbare Licht zur Erzeugung der Lichtverteilung als auch die Infrarot-Strahlung zum Abtauen der Außenseite der Abdeckscheibe erzeugt. Eine solche Anordnung ist sehr kompakt und benötigt wenig Bauraum. Eine getrennte Ausbildung von zwei verschiedenen Leuchtdioden ist natürlich auch möglich, wobei eine erste Leuchtdiode sichtbares Licht und eine zweite, getrennt angeordnete Leuchtdiode Infrarot-Strahlung erzeugt.
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Der mindestens eine Infrarot-Strahler kann, insbesondere bei einer Ausgestaltung als Infrarot-Leuchtdiode, so klein ausgebildet sein, dass er kaum sichtbar in oder an dem Scheinwerfer angeordnet ist und das Design des Scheinwerfers nicht beeinträchtigt. So ist es zum Beispiel möglich, dass der mindestens eine Infrarot-Strahler hinter einer für Infrarot-Strahlung zumindest teilweise durchlässigen Sichtschutzblende angeordnet ist, so dass der mindestens eine Infrarot-Strahler bei einem Blick von außerhalb des Scheinwerfers durch die Abdeckscheibe in das Gehäuseinnere nicht zu sehen ist. Dabei handelt es sich um eine designoptimierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da selbst größere oder mehrere Infrarot-Strahler das Design des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht beeinträchtigen. Die Sichtschutzblende kann bspw. aus Kunststoff gefertigt sein, der für sichtbares Licht undurchlässig, für unsichtbare Infrarot-Strahlung jedoch möglichst gut durchlässig ist. Die Sichtschutzblende kann auf der Seite, die der Lichtquelle zugewandt ist, so gestaltet sein, dass die Infrarot-Strahlung gezielt beeinflusst werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es möglich, dass dem mindestens einen Infrarot-Strahler Mittel zum Bündeln und Umlenken der Infrarot-Strahlung zugeordnet sind. Diese Mittel können beispielsweise als ein Reflektor oder als eine Vorsatzoptik aus transparentem Material mit totalreflektierenden und Licht brechenden Eigenschaften ausgebildet sein. Die Mittel bündeln und lenken die ausgesandten Infrarot-Strahlen vorzugsweise auf den abzutauenden Bereich der Abdeckscheibe.
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Es ist vorteilhaft, wenn die mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung und der mindestens eine Infrarot-Strahler möglichst dicht beieinander angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist es möglich, dass das Lichtmodul Mittel zum Bündeln und Umlenken des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts aufweist, die gleichzeitig als dem Infrarot-Strahler zugeordnete Mittel zum Bündeln und Umlenken der Infrarot-Strahlung dienen. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise denkbar, dass das Lichtmodul einen Reflektor zum Bündeln des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandten Lichts aufweist. Dieser Reflektor kann gleichzeitig auch zum Bündeln und Umlenken von durch den mindestens einen Infrarot-Strahler ausgesandter Infrarot-Strahlung eingesetzt werden. Das hat den Vorteil, dass dem Infrarot-Strahler keine separaten Mittel zum Bündeln und Umlenken der Infrarot-Strahlung zugeordnet sein müssen. Besonders vorteilhaft ist die ähnliche bzw. nahezu gleiche Strahlungsverteilung des sichtbaren Lichts einerseits, das die gewünschte Lichtverteilung des Scheinwerfers erzeugt, und der unsichtbaren Infrarot-Strahlung, welche zum Auftauen der Abdeckscheibe verwendet wird. Es können Bauteile und damit auch Bauraum und Baukosten eingespart werden, und es wird schwerpunktmäßig genau der Bereich von den Ablagerungen befreit, durch den das Licht austritt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei können die angegebenen Merkmale auch einzeln und in beliebiger, auch von der beschriebenen und dargestellten Kombination abweichenden Kombination Gegenstand der Erfindung sein. Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer zweiten Ausführungsform mit beispielhaft eingezeichneten Verläufen der Lichtstrahlen sowie der Infrarot-Strahlen;
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3 einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer dritten Ausführungsform;
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4 einen Verlauf eines prozentuell dargestellten Transmissionsgrads T einer Beschichtung in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ;
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5 einen beispielhaften Verlauf der Intensität I von durch einen Infrarot-Strahler ausgesandter Infrarot-Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ; und
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6 ein Beispiel für eine Lichtquelle des erfindungsgemäßen Scheinwerfers.
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Moderne Kraftfahrzeuge weisen heutzutage üblicherweise keine separate Heizung oder ähnliches auf, um eine Abdeckscheibe vereister oder zugeschneiter Scheinwerfer abzutauen. Scheibenreinigungsanlagen könnten das Abtauen von Abdeckscheiben fördern, sind aber in ihrer Wirkung begrenzt, teuer und in den meisten Fahrzeugen nicht vorhanden. Scheibenreinigungsanlagen sind nur für besonders leuchtstarke Scheinwerfer (Lichtstrom > 2.000 lm; z. B. leistungsstarke Gasentladungslampen) zur Vermeidung einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer durch verschmutzte Abdeckscheiben vorgeschrieben. Sehr selten verfügen Scheinwerfer über Wischblätter. Auch diese sind jedoch sehr teuer und erzielen zudem bei einer fest vereisten Abdeckscheibe ohne einen zusätzlichen Abtauprozess nur eine unzureichende Wirkung.
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Konventionelle Kraftfahrzeugscheinwerfer, die beispielsweise Glühlampen oder Halogenlampen als Lichtquellen aufweisen, heizen sich während des Betriebs so stark auf, dass zumindest ein teilweises Abtauen der Abdeckscheibe innerhalb und außerhalb eines Scheinwerfergehäuses durch Konvektion möglich ist. Ferner senden diese Lichtquellen Strahlung mit einem Infrarot-Anteil (IR) aus, dass die IR-Strahlung nach einer eventuellen teilweisen Absorption, beispielsweise an der Abdeckscheibe, zu einem Abtauen oder Anschmelzen von gefrorenem oder flüssigem Wasser durch Strahlungswärme führt. Bei einigen Gasentladungs-Scheinwerfern, aber vor allem bei Scheinwerfern mit Halbleiterlichtquellen, insbesondere solchen ohne aktive interne Luftumwälzung, ist ein Abtauen der Abdeckscheibe allein durch Konvektion praktisch nicht möglich. Zudem weist die von diesen Lichtquellen ausgesandte Strahlung einen relativ kleinen IR-Anteil auf, der zum Auftauen der Abdeckscheibe durch Absorption meistens nicht ausreicht. Das führt dazu, dass solche Scheinwerfer vor Fahrtbeginn von Hand von witterungsbedingten Ablagerungen, insbesondere von Schnee und Eis befreit werden müssen. Dies erfolgt aber üblicherweise nur in unzureichendem Maße, so dass der Lichtaustritt aus dem Scheinwerfer durch die Abdeckscheibe bei Schnee und/oder Eis im Regelfall nach wie vor beeinträchtigt ist. Ein weiteres Problem stellt die Lichtstreuung durch die auf der Abdeckscheibe befindlichen witterungsbedingten Ablagerungen dar. Diese kann zu einer Streuung des hindurchtretenden Lichts und zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen.
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Bei starkem Schneefall oder allgemein einer Wasserbeaufschlagung bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen können die Abdeckscheiben selbst während der Fahrt ganz oder teilweise vereisen und/oder von Schnee zugedeckt werden. Die infolgedessen geringe Lichtdurchlässigkeit und die daraus resultierende schlechte Sicht stellt ein erhöhtes Sicherheitsrisiko und Gefährdungspotenzial dar.
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Hier kann die vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen. In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. 2 zeigt den Scheinwerfer 1 in einem zweiten Ausführungsbeispiel und 3 zeigt den Scheinwerfer 1 in einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Scheinwerfer 1 weist ein Scheinwerfergehäuse 2 auf, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Ein vorderer Rand 2a des Gehäuses 2 umgibt eine Lichtaustrittsöffnung, die mittels einer transparenten Abdeckscheibe 3 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 3 kann als eine sogenannte klare Scheibe ohne optisch wirksame Streuelemente oder als eine Streuscheibe, die zumindest bereichsweise optisch wirksame Streuelemente (zum Beispiel Prismen oder Zylinderlinsen) aufweist, ausgebildet sein und besteht vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff. Falls die Abdeckscheibe 3 als eine klare Scheibe ausgebildet ist, ist durch die Abdeckscheibe 3 von außen ein Einblick in das Innere des Scheinwerfers 1 und das dort angeordnete Lichtmodul 4 und die übrigen Komponenten beziehungsweise Bauteile möglich.
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Zusätzlich weist die Abdeckscheibe 3 des Scheinwerfers 1 in 1 an der Außenseite des Gehäuses 2 eine für das menschliche Auge sichtbares Licht transparente und für IR-Strahlung absorbierende Beschichtung 16 auf. In 2 ist die Beschichtung 16 an einer Innenseite der Abdeckscheibe 3 angeordnet. 3 zeigt den Scheinwerfer 1 mit der Beschichtung 16 auf der Innenseite und der Außenseite der Abdeckscheibe. Die Beschichtung weist bevorzugt eine Lackschicht oder eine Folie auf; sie kann aber auch aus einem auf die Abdeckscheibe 3 bedampften Zusatzstoff, beispielsweise aus Partikeln mit einer bevorzugten Größe im Nanobereich, ausgebildet sein. Der bevorzugt aus Partikeln bestehende Zusatzstoff kann auch in die Lackschicht beziehungsweise Folie während der Herstellung bereits eingebracht sein.
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Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 2 ist mindestens ein Lichtmodul angeordnet, wobei in den 1 bis 3 beispielhaft lediglich ein Lichtmodul 4 gezeigt ist. Das Lichtmodul 4 kann als ein Reflexionsmodul oder als ein Projektionsmodul ausgebildet sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Reflexionsmodul 4 gezeigt. Das Lichtmodul 4 umfasst mindestens eine Halbleiterlichtquelle 5 zum Aussenden von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Halbleiterlichtquelle 5 ist vorzugsweise als eine Leuchtdiode ausgebildet, die weißes Licht aussendet. Das von der Halbleiterlichtquelle 5 ausgesandte Licht wird mittels einer Primäroptik 6 gebündelt und zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung in Lichtaustrittsrichtung 7 auf eine Fahrbahn vor dem Fahrzeug reflektiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Primäroptik 6 als ein Reflektor beziehungsweise als ein sog. Halbschalenreflektor ausgebildet.
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Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle 5 ist auf einem Trägerelement 8 positioniert und elektrisch kontaktiert. Das Trägerelement 8 ist seinerseits auf einem Kühlkörper 9 befestigt, um die von der Halbleiterlichtquelle 5 während des Betriebs erzeugte Abwärme abzuführen. Diese an das Innere des Gehäuses 2 abgegebene Wärme der Halbleiterlichtquelle 5 reicht jedoch bei weitem nicht aus, um die Abdeckscheibe 3 auf ihrer Außenseite mittels Konvektion zuverlässig, das heißt auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, abzutauen.
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Aus diesem Grund ist im ersten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf der Außenseite der Abdeckscheibe 3 ausgebildete witterungsbedingte Ablagerungen, insbesondere Schnee und/oder Eis, mittels IR-Strahlung und deren Absorption an der Beschichtung 16 erzeugte Wärme abgetaut beziehungsweise erwärmt wird. Auch auf der Außenseite der Abdeckscheibe 3 eventuell vorhandenes flüssiges Wasser wird durch die erzeugte Wärme effektiv erwärmt und beschleunigt damit den Abtauprozess zusätzlich.
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Die IR-Strahlung wird durch in dem Gehäuse 2 zusätzlich vorgesehene IR-Strahler 10, 11 erzeugt. 5 zeigt beispielhaft eine von den IR-Strahlern 10, 11 in einem selektiven Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 900 nm ausgesandte IR-Strahlung I. Die IR-Strahler 10, 11 senden die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich auf die Beschichtung 16, in dem die Beschichtung 16 einen maximalen Absorptionsgrad aufweist. Wie aus 4 ersichtlich ist, weist die Beschichtung 16 ca. zwischen 800 nm und 900 nm für einen Transmissionsgrad T einen deutlichen Minimalwertbereich auf. Das bedeutet, dass der Absorptionsgrad in diesem Bereich ein deutliches Maximum aufweist und damit auf den von den IR-Strahlern 10, 11 ausgesandten Wellenlängenbereich abgestimmt ist. Aber auch oberhalb von 900 nm liegt noch eine nutzbare Absorption in der Beschichtung 16 vor, wobei solche Wellenlängen beispielsweise von nicht so sehr selektiv, also breiter aussendenden IR-Strahlern 10, 11 erzeugt werden könnten. Dabei kann es sich um nicht optimale Wellenlängenbereiche handeln, in denen jedoch noch ein ausreichendes, zuverlässiges Abtauen der Abdeckscheibe, selbst bei relativ niedrigen Außentemperaturen, erreicht werden könnte.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn auch die Abdeckscheibe 3 hinsichtlich ihres Absorptionsgrads von IR-Strahlung an die Wellenlänge der ausgesandten IR-Strahlung angepasst ist, so dass sie einen gewissen Anteil der ausgesandten IR-Strahlung absorbiert und sich infolge dessen aufheizt. Dazu kann beispielsweise der bevorzugt aus Partikeln bestehende IR-absorbierende Zusatzstoff während der Herstellung in die Abdeckscheibe 3 eingebracht sein (in den Figuren nicht dargestellt). Auch das auf der Abdeckscheibe 3 befindliche Wasser weist in einem bestimmten IR-Wellenlängenbereich eine mehr oder weniger gute Absorption auf, die den Erwärmungs- oder Abtauprozess unterstützen kann. Dieser IR-Wellenlängenbereich liegt allerdings abweichend vom bevorzugten IR-Wellenlängenbereich der Erfindung, so dass hier immerhin eine Streuung der von den IR-Strahler 10, 11 ausgesandten IR-Strahlung wirken kann.
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Den IR-Strahlern 10, 11 sind Mittel 12, 13 zum Bündeln und/oder Umlenken der IR-Strahlung zugeordnet. Die IR-Strahler 10, 11 sind hinter einer für IR-Strahlung zumindest teilweise durchlässigen Sichtschutzblende 14, 15 angeordnet, so dass die IR-Strahler 10, 11 bei einem Blick von außerhalb des Scheinwerfers 1 durch die Abdeckscheibe 3 in das Gehäuseinnere nicht zu sehen sind. Die Sichtschutzblenden 14, 15 sind vorzugsweise aus einem IR-durchlässigen Kunststoff gefertigt, der sichtbares Licht abschirmt. Die IR-Strahler 10, 11 können in dem Scheinwerfer 1 durch die Sichtschutzblenden 14, 15 sehr unauffällig verbaut werden, wodurch eine gefällige Gestaltung des Scheinwerfers 1 begünstigt und das Design des Scheinwerfers 1 nicht beeinträchtigt wird.
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Es ist denkbar, dass der Bereich der auftreffenden IR-Strahlen möglichst großflächig ausgelegt wird, so dass die Abdeckscheibe 3 möglichst komplett abtaut. Als Nebeneffekt wird bei einer flächigen Erwärmung der Kontaktschicht zwischen Schnee und/oder Eis einerseits und der Abdeckscheibe 3 des Scheinwerfers 1 andererseits auf dem entstehenden Wasserfilm ein Abrutschen des an der Außenseite der Abdeckscheibe 3 liegenden Schnees und/oder der Eisschicht bspw. durch die Geometrie der Abdeckscheibe 3, durch Fahrzeugvibrationen und/oder den Fahrtwind begünstigt.
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Die von den IR-Strahlern 10, 11 ausgesandte IR-Strahlung kann auch zur Vermeidung einer Kondensation von Luftfeuchtigkeit unmittelbar an der Innenseite der Abdeckscheibe 3 eingesetzt werden. Das zweite Ausführungsbeispiel aus 2 zeigt dazu die Beschichtung 16 an der Innenseite der Abdeckscheibe 3. Die Funktion dieser Beschichtung 16 an der Innenseite der Abdeckscheibe entspricht prinzipiell der zu 1 beschriebenen Funktion an der Außenseite der Abdeckscheibe. Beim Bestrahlen dieser an der Innenseite der Abdeckscheibe 3 angeordneten Beschichtung 16, wird gefrorenes oder kondensiertes Wasser entsprechend abgetaut beziehungsweise erwärmt, so dass die Abdeckscheibe unbeeinflusst von witterungsbedingten Ablagerungen im Innenraum des Scheinwerfergehäuses 2 wirken kann. 3 zeigt eine bevorzugte dritte Ausführungsform des Scheinwerfers 1, bei dem die Abdeckscheibe 3 an der Innenseite und der Außenseite die Beschichtung 16 aufweist und damit beidseitig an der Abdeckscheibe 3 witterungsbedingte Ablagerungen auftaut und/oder diese bis zur Verdunstung erwärmt.
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Es ist zusätzlich möglich, dass die Beschichtung 16 bei einer Strahlung von außen reflektierend wirkt. Dadurch kann zum Beispiel eine Sonneneinstrahlung ins Innere des Scheinwerfers 1 erschwert und eine Überhitzung von Bauteilen im Innern des Scheinwerfers 1 verhindert werden. Die Überhitzung kann zu Schädigungen beziehungsweise Zerstörungen oder Ausgasungen an den Bauteilen im Innern des Scheinwerfergehäuses 2 führen, was durch die reflektierende Beschichtung 16 verhindert wird.
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Eine mögliche Gefährdung für den Menschen, insbesondere der Netzhaut der Augen, wird verhindert, indem beispielsweise zum Abtauen der Abdeckscheibe 3 vorzugsweise ein divergentes Strahlenbündel verwendet wird, was das Gefährdungspotential verringert. Die Intensität bzw. Schädlichkeit der IR-Strahlung wird weiter verringert durch den Umstand, dass in dem vorgeschlagenen Wellenlängenbereich der hohe Absorptionsgrad der Beschichtung 16 und/oder des in der Abdeckscheibe 3 integrierten IR-absorbierenden Zusatzstoffes der Abdeckscheibe 3 bewirkt, dass nur ein geringerer Anteil der IR-Strahlung nach außen, beispielsweise in das Auge eines Betrachters, gelangen kann. Zur Abgrenzung der verschiedenen IR-Wellenlängenbereiche spricht man bei Wellenlängen zwischen etwa 780 nm und 1.400 nm von einem sogenannten nahen Infrarot (NIR), bei Wellenlängen zwischen etwa 1.400 nm bis 3.000 nm von einem sogenannten mittleren Infrarot (MIR) und ab einer Wellenlänge von etwa 3.000 nm von einem sogenannten fernen Infrarot (FIR). Die vorliegende Erfindung nutzt bevorzugt IR-Strahlung im NIR-Wellenlängenbereich.
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Je nach Auslegung des Systems sind sogar geringere Intensitäten als zum Beispiel bei einem IR-Strahler eines Nachtsichtsystems denkbar. Um trotz der geringen Intensität der IR-Strahlung eine Gesundheitsgefährdung von Passanten noch weiter zu verringern, sind weitere Lösungen denkbar: Die IR-Strahlen können beispielsweise von oben im Scheinwerfer 1 nach unten auf die Abdeckscheibe 3 beziehungsweise auf die Fahrbahn vor dem Scheinwerfer 1 gerichtet werden, so wie dies beispielsweise der IR-Strahler 11 in dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 macht, so dass praktisch ausgeschlossen ist, dass Passanten von IR-Strahlen getroffen werden. Im Falle einer möglichen Strategie, bei dem IR-Strahlen dem Strahlengang des sichtbaren Lichts zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung folgen, wie dies beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der 3 der Fall ist, könnte beispielsweise nur der Abblendlichtbereich der Abdeckscheibe 3, das heißt derjenige Bereich der Abdeckscheibe 3, durch den die Lichtstrahlen zur Erzeugung der Abblendlichtverteilung unterhalb der Helldunkelgrenze hindurchtreten, die IR-absorbierenden Mittel aufweisen und mit IR-Strahlen bestrahlt werden. Damit würde der wichtigste Bereich der Abdeckscheibe 3 erfindungsgemäß abgetaut, und wie oben beschrieben, könnten über Abrutschbewegungen und eine Wärmeverteilung im Abtau- und Erwärmungsprozess größere Bereiche der Abdeckscheibe 3 des Scheinwerfers 1 abgetaut werden.
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Statt hinter Sichtschutzblenden 14, 15 können die IR-Strahler 10, 11 auch in von außen sichtbare optische Elemente, wie beispielsweise Linsen, Reflektoren oder andere optische Baugruppen, eingebaut werden, um sie in das bestehende Design des Scheinwerfers 1 zu integrieren. Besonders bevorzugt ist es, wenn die IR-Strahler 10, 11 besonders nahe an den Halbleiterlichtquellen 5, insbesondere direkt neben den Halbleiterlichtquellen 5 angeordnet sind, so dass sie zum Bündeln und Umlenken der IR-Strahlung die gleiche Primäroptik (z. B. den Reflektor 6) benutzen können wie die Halbleiterlichtquellen 5 zur Erzeugung des sichtbaren Lichts. Unauffällig platziert strahlen sie möglicherweise zwar nicht optisch optimiert, aber automatisch einen dem Lichtaustritt des sichtbaren Lichts sehr ähnlichen, vorzugsweise sogar entsprechenden Bereich der Abdeckscheibe 3 an, so dass dieser Bereich bevorzugt abgetaut wird. Dieser Bereich, durch den das sichtbare Licht der Lichtverteilung hindurchtritt, ist in 2 mit dem Bezugszeichen 3a bezeichnet. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn lediglich der Bereich 3a die IR-absorbierenden Mittel aufweist.
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Die beispielhaft eingezeichneten sichtbaren Lichtstrahlen des Lichtmoduls 4 sind mit dem Bezugszeichen 5a bezeichnet. Die Lichtstrahlen 5a repräsentieren die äußeren Lichtstrahlen eines von dem Reflektor 6 reflektierten Lichtbündels. Die von den IR-Strahlern 10, 11 ausgesandten IR-Strahlen sind in 2 beispielhaft eingezeichnet und dort mit dem Bezugszeichen 10a beziehungsweise 11a bezeichnet. Auch die Strahlen 10a repräsentieren die äußeren Strahlen eines von dem IR-Emitter 10, 12 ausgesandten Strahlbündels. Ebenso repräsentieren die Strahlen 11a die äußeren Strahlen eines von dem IR-Emitter 11, 13 ausgesandten Strahlbündels. Es ist in 2 deutlich zu erkennen, dass die von den Emittern 10, 12 bzw. 11, 13 ausgesandten IR-Strahlbündel einen Bereich der Abdeckscheibe 3 anstrahlen, der besonders den Bereich 3a umfasst, durch den das sichtbare Licht der Lichtverteilung hindurchtritt.
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Die IR-Strahler 10, 11 sind also vorzugsweise so ausgelegt, dass sie möglichst großflächig mit einem Schwerpunkt ihrer Hauptabstrahlrichtung auf den Hauptlichtdurchtrittsflächen der Abdeckscheibe 3, insbesondere der Hauptlichtdurchtrittsfläche 3a des Abblendlichts, die Abdeckscheibe 3 des Scheinwerfers 1 bestrahlen. Es ist dabei ausreichend, nur den Bereich der Hauptlichtdurchtrittsfläche 3a mit der Beschichtung 16 beziehungsweise mit den IR-absorbierenden Mitteln zu belegen. Die Größe der durch die IR-Strahler 10, 11 bestrahlten Fläche der Abdeckscheibe 3 sollte an die Energiedichte der IR-Strahlung angepasst werden, damit die Energiedichte für eine effektive Erwärmung der auf der Außenseite der Abdeckscheibe 3 befindlichen witterungsbedingten Ablagerungen, insbesondere zum Abtauen der Abdeckscheibe 3, ausreicht. Die Ausrichtung der IR-Strahler 10, 11 auf die Zielfläche 3a der Abdeckscheibe 3 erfolgt durch Ausrichten der Strahlen der IR-Strahler 10, 11, das heißt eine geeignete Ausrichtung der IR-Strahler 10, 11 selbst in Kombination mit geeigneten optischen Elementen, wie beispielsweise den Reflektoren 12, 13 oder Linsen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die IR-Strahler 10, 11 gleich so auszurichten, dass sie die Zielfläche 3a der Abdeckscheibe 3 ohne zusätzliche optische Elemente, wie bspw. Reflektoren, zum Bündeln und Umlenken der emittierten IR-Strahlung direkt anstrahlen.
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Für die Aktivierung der IR-Heizung der Abdeckscheibe 3 des Scheinwerfers 1 erscheinen verschiedene Konzepte sinnvoll. So könnte beispielsweise ein eigener Schalter am Armaturenbrett des Fahrzeugs zum Aktivieren und/oder Deaktivieren der IR-Heizung vorgesehen sein, vergleichbar mit einem Schalter für eine Heckscheibenheizung des Fahrzeugs. Die IR-Heizung der Abdeckscheibe 3 könnte aber auch mit der Heckscheibenheizung gekoppelt sein. Alternativen sind beispielsweise eine Kopplung an eine Außenspiegelheizung oder andere Heizungen im Fahrzeug. Auch eine automatische Aktivierung der IR-Heizung der Abdeckscheibe 3, insbesondere in Verbindung mit einer Aktivierung der Lichtquelle 5 des Lichtmoduls 4 und/oder in Abhängigkeit von einer Außentemperatur, erscheint sinnvoll.
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Eine Temperaturkopplung der Aktivierung der IR-Heizung der Abdeckscheibe 3 erscheint in jedem Fall sehr sinnvoll. Hier sind viele verschiedene Parameter, Verläufe und Kombinationen denkbar, ab welcher Temperatur, wo gemessen und mit welcher Wirkung auf den Betrieb des IR-Emitters 10, 11 die IR-Heizung aktiviert wird. Grundsätzlich erscheint beispielsweise zumindest eine Temperaturbeschränkung der IR-Heizung nach oben sinnvoll, zum Beispiel einen Betrieb der IR-Heizung bei einer Umgebungstemperatur deutlich über 0°C (bspw. 5°C) zeitlich zu begrenzen oder ganz abzuschalten.
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Im Hinblick auf eine mögliche Gesundheitsgefährdung von Passanten wäre beispielsweise auch eine Kopplung an ein Geschwindigkeitssignal des Fahrzeugs denkbar, um die IR-Strahler 10, 11 oder einzelne der IR-Strahler 10, 11 nur während der Fahrt bei Fahrzeuggeschwindigkeiten oberhalb eines vorgebbaren Grenzwerts zu betreiben. So wäre es bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 beispielsweise denkbar, bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten den IR-Strahler 10 zu deaktivieren und die IR-Heizung der Abdeckscheibe 3 lediglich über den nach unten gerichteten IR-Strahler 11 zu tätigen. Ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit könnte dann auch der nach oben gerichtete IR-Strahler 10 zugeschaltet werden, um die Effizienz der IR-Heizung zu erhöhen. Schließlich wäre es sogar denkbar, mittels geeigneter Sensorik zu prüfen, ob die Abdeckscheibe 3 überhaupt mit witterungsbedingten Ablagerungen, insbesondere mit Schnee und/oder Eis, bedeckt ist, und die IR-Heizung in Abhängigkeit von dem Sensor-Ausgangssignal zu aktivieren und/oder zu deaktivieren.
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Das erfindungsgemäße IR-Heizsystem für eine Abdeckscheibe 3 eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 könnte von einer Scheibenreinigungsanlage des Scheinwerfers 1 unterstützt werden, sofern eine solche vorhanden ist. Nach einer gewissen Antauzeit könnte die Scheibenreinigungsanlage gezielt aktiviert werden, um die Reste der witterungsbedingten Ablagerungen auf der Außenseite der Abdeckscheibe 3 zu entfernen oder zumindest das Entfernen der aufgetauten witterungsbedingten Ablagerungen zu beschleunigen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel aus 3 ist lediglich ein IR-Emitter 10 vorgesehen. Dieser befindet sich vorteilhafterweise sehr nahe an der Lichtquelle 5 zum Aussenden des sichtbaren Lichts für die vorgegebene Lichtverteilung. Auf diese Weise ergibt sich für die IR-Strahlung sowie für die sichtbaren Lichtstrahlen nahezu der gleiche Strahlengang. Dadurch wird sichergestellt, dass die IR-Strahlung zumindest denjenigen Bereich 3a der Abdeckscheibe 3 anstrahlt, durch den auch die Lichtstrahlen zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung hindurchtreten. Es ist besonders wichtig, dass insbesondere dieser Bereich 3a der Abdeckscheibe 3 schnell und zuverlässig abgetaut werden kann. Deshalb ist es ausreichend, wenn nur der Bereich 3a die IR-absorbierenden Mittel Aufweist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 3 ist der IR-Strahler 10 bei einem Blick in den Scheinwerfer 1 entgegen der Lichtaustrittsrichtung 7 bevorzugt etwas seitlich versetzt zu der Lichtquelle 5 angeordnet (nicht sichtbar). Der IR-Strahler 10 kann zudem ein eignes Trägerelement aufweisen, das separat von dem Trägerelement 8 für die Lichtquelle 5 ausgebildet ist. Das dem IR-Strahler 10 zugeordnete Trägerelement kann auch mit dem Kühlkörper 9 wärmetechnisch gekoppelt sein.
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Die Zierblenden 14a, 15b müssen bei dem Ausführungsbeispiel der 3 nun nicht mehr, anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 und 2, IR-durchlässig ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind sowohl die Lichtquelle 5 als auch die IR-Emitter 10, 11 als Halbleiter, insbesondere als Leuchtdioden (LEDs), ausgebildet. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Leuchtdioden 5 zum Aussenden des sichtbaren Lichts sowie die IR-Leuchtdioden 10, 11 jeweils als eigene Leuchtdioden-Chips auf einem gemeinsamen Trägerelement 8 angeordnet sind, wie dies beispielsweise in 6 dargestellt ist. Die IR-LEDs 10, 11 und die LEDs 5 für sichtbares Licht können abweichend von der Darstellung in 6 auch zueinander beabstandet sein. Die zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung eingesetzte Leuchtdiode umfasst also mehrere Leuchtdioden-Chips 5, 10, 11, von denen einige das sichtbare Licht für die Lichtverteilung und andere die IR-Strahlung zum Auftauen der Abdeckscheibe 3 erzeugen. Das heißt also, dass der bzw. die Leuchtdiodenchips 5, der sichtbares Licht für die Lichtverteilung aussenden, und der bzw. die anderen Leuchtdiodenchips 10, 11, die IR-Strahlung aussenden, in einem gemeinsamen Halbleiterbauteil (z. B. Leuchtdiode) realisiert sind. Mit anderen Worten, sowohl das sichtbare Licht für die Lichtverteilung als auch die IR-Strahlung werden aus einem gemeinsamen Halbleiterbauteil (z. B. Leuchtdiode) ausgesandt. Eine solche Leuchtdiode ist besonders kleinbauend, als Einheit handhabbar und hat zudem den Vorteil, dass die IR-Emitter 10, 11 so dicht wie möglich an den Lichtquellen 5 zur Erzeugung des sichtbaren Lichts angeordnet sind. Das sichtbare Licht und die IR-Strahlung können die gleichen optischen Elemente, wie beispielsweise den Reflektor 6 oder Linsen, zur Strahlformung und Umlenkung verwenden, so wie es 3 zeigt. Es ist gewährleistet, dass insbesondere derjenige Bereich 3a der Abdeckscheibe 3 mit IR-Strahlung bestrahlt wird, durch den das sichtbare Licht zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung hindurchtritt.
