DE102013106569B4

DE102013106569B4 - Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer drehbaren Blendenwelle, die Korrekturkanten zum Ausgleich von Abbildungsfehlern einer Linse aufweist

Info

Publication number: DE102013106569B4
Application number: DE102013106569.4A
Authority: DE
Inventors: Björn Dreßler; Matthias Ehm; Daniel Süsselbeck
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: US9335019B2; DE102013106569A1; CN104235724B; US20140376249A1; CN104235724A

Abstract

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Reflektor (3), mit einer dem Reflektor (3) zugeordneten Lichtquelleneinheit, mit einer der Lichtquelleneinheit in Hauptabstrahlrichtung (H) vorgelagerten Linse (4), mit einer zwischen der Lichtquelleneinheit und der Linse (4) angeordneten Blendeneinheit (2), die in einem Brennpunktbereich der Linse (4) positioniert ist und die eine quer zur optischen Achse (E) des Scheinwerfers verlaufende Blendkante (15, 15', 15'') aufweist zur Erzeugung einer Hell-/Dunkel-Grenze für eine vorgegebene Lichtverteilung, wobei die Blendeneinheit (2) eine Blendenwelle (12) aufweist, die um eine in Einbaulage des Scheinwerfers horizontale und quer zur optischen Achse (E) verlaufende Drehachse (A) in mehrere Drehstellungen verstellbar ist und die eine Mehrzahl von jeweils in Längsrichtung der Blendenwelle (12) verlaufenden Blendkanten (15, 15', 15'') aufweist, wobei die Lichtquelleneinheit eine Mehrzahl von räumlich getrennt angeordneten Lichtquellen aufweist, so dass das Licht nicht von einem Lichtpunkt, sondern von einer Leuchtfläche abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenwelle (12) in den Endbereichen (11) derselben kegelförmig ausgebildet ist, wobei die Blendkanten (15, 15', 15'') von einem mittleren Bereich (13) der Blendeneinheit (2) hin zu gegenüberliegenden Enden (6) derselben jeweils in eine Korrekturkante (16, 16', 16'') übergehen, die derart verläuft, dass ein Abbildungsfehler der Linse (4) aufgrund der als Leuchtfläche ausgebildeten Lichtquelleneinheit ausgeglichen wird, und dass die in den beiden Endbereichen (11) der Blendenwelle (12) verlaufenden Korrekturkanten (16, 16', 16'') von dem mittleren Bereich (13) der Blendenwelle (12) in Abhängigkeit von einem Abbildungsmaßstab der Linse (4) und/oder von einer Größe der Leuchtfläche und/oder von der vorgegebenen Lichtverteilung in Einbaulage des Scheinwerfers für Fahrzeuge jeweils in vertikaler Richtung zu den Enden (6) der Blendenwelle (12) hin kontinuierlich ansteigen oder abfallen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 935 728 B1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der nach dem Projektionsprinzip arbeitet. Er weist einen Reflektor, eine Lichtquelleneinheit, eine Linse sowie eine zwischen der Lichtquelleneinheit und der Linse angeordnete Blendeneinheit auf. Die Lichtquelleneinheit besteht aus einer Gasentladungslampe, die in einem inneren Brennort des ellipsoidförmigen Reflektors angeordnet ist. Sie kann als punktförmige Lichtquelle angesehen werden. Die Blendeneinheit umfasst eine Blendenwelle, die quer zu einer optischen Achse des Scheinwerfers angeordnet ist. Die Blendenwelle weist mehrere in Längsrichtung verlaufende Blendkanten auf, die durch Drehbewegung der Blendenwelle in eine lichtwirksame obere Stellung bringbar sind. Die Blendenwelle befindet sich in einem Brennpunkt der Linse, so dass die Blendkante als Hell-/Dunkel-Grenze der entsprechenden Lichtverteilung im Straßenraum abgebildet werden kann. Die verschiedenen Blendkanten weisen unterschiedliche Konturen auf, so dass beispielsweise eine Abblendlichtverteilung, Stadt- oder Schlechtwetterlichtverteilung oder Autobahnlichtverteilung erzeugbar ist. Der Scheinwerfer hat sich bei Einsatz von punktförmigen Lichtquellen gut bewährt. Weist die Lichtquelleneinheit jedoch eine Mehrzahl von Lichtquellen auf, die räumlich voneinander getrennt sind und somit eine Lichtabstrahlung von einer Leuchtfläche bewirken, tritt das Problem auf, dass Abbildungsfehler durch eine Bildfeldwölbung der Linse entstehen. Die von der Blendkante vorgegebene Kontur kann nicht präzise auf die Straße abgebildet werden.
Aus der DE 10 2008 036 192 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Projektionsprinzip bekannt, der eine Lichtquelleneinheit, eine Blendeneinheit, einen Reflektor sowie eine Linse aufweist.Die Blendeneinheit weist eine einzige Blendenplatte mit einer Blendkanten auf. Ein Endbereich der Blendkante kann konkavförmig ausgebildet sein zur Vermeidung von Abbildungsfehlern der Linse.
Aus der DE 10 2008 036 192 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Projektionsprinzip bekannt, der eine Lichtquelleneinheit, eine Blendeneinheit, einen Reflektor sowie eine Linse aufweist. Die Blendeneinheit weist eine einzige Blendenplatte mit einer Blendkante auf. Ein Endbereich der Blendkante kann konkavförmig ausgebildet sein zur Vermeidung von Abbildungsfehlern der Linse.
Aus der DE 10 2010 045 435 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Projektionssystem bekannt, der eine Lichtquelleneinheit, eine Blendeneinheit, einen Reflektor sowie eine Linse aufweist. Die Blendeneinheit weist eine Blendenwelle auf, die mehrere Blendenkanten zur Abbildung von Hell-/Dunkelgrenzen unterschiedlicher Lichtverteilungen aufweist. Gegenüberliegende Endbereiche der Blendenwelle verlaufen zylinderförmig, so dass bei Ausgestaltung der Lichtquelleneinheit aus mehreren räumlich getrennt angeordneten Lichtquellen ein Abbildungsfehler durch eine Bildfeldwölbung der Linse entsteht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen nach dem Projektionsprinzip arbeitenden Scheinwerfer derart weiterzubilden, dass bei Einsatz einer flächigen Lichtquelleneinheit eine von einer Blendkante vorgegebene Lichtverteilung zur Bildung einer Lichtverteilung genau abgebildet wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Nach der Erfindung weist eine Blendkante der Blendeneinheit an gegenüberliegenden Endbereichen eine Korrekturkante auf, die einen infolge einer flächigen Lichtquelleneinheit bewirkten Abbildungsfehler der Linse korrigiert. Der Abbildungsfehler entsteht aufgrund einer physikalisch bedingten Bildfeldwölbung bzw. gewölbten Brennfläche der Linse, die im Bereich der Blendeneinheit auftritt. Durch die Korrekturkante wird verhindert, dass insbesondere diagonal auf die Blendeneinheit treffende Lichtstrahlen abgestrahlt werden, die oberhalb der vorgegebenen Hell-Dunkel-Grenze der entsprechenden Lichtverteilung auftreffen würden.
Nach der Erfindung verläuft die Korrekturkante in Abhängigkeit von einem Abbildungsmaßstab der Linse und/oder von einer Größe der Lichtquellenfläche und/oder von der vorgegebenen Lichtverteilung. Ist die Lichtquellenfläche beispielsweise größer ausgebildet, so muss die Korrekturkante stärker von einem mittleren Bereich der Blendkante ansteigen oder abfallen. Die Korrekturkante wird so an die Anordnung der Lichtquellen einer Lichtquelleneinheit angepasst, dass die Kontur der Blendkante die gewünschte Abbildung durch die Linse erfährt zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung. Die auf diese Weise modifizierte Blendkante würde zu einer nicht ordnungsgemäßen Abbildung bei Einsatz einer punktförmigen Lichtquelle führen.
Nach der Erfindung weist die Blendeneinheit eine Blendenwelle mit einer Mehrzahl von unterschiedliche Konturen aufweisenden Blendkanten auf, damit durch Verstellung der Blendenwelle unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugbar sind. Da zur Erzeugung der unterschiedlichen Lichtverteilungen stets die gleiche Linse und die gleiche Lichtquelleneinheit verwendet werden, verläuft die Korrekturkante für alle Blendkanten von einer Quermittelebene der Blendenwelle her in die gleiche Richtung. Entweder fällt die Korrekturkante zu den Enden hin ab oder sie steigt an. In beiden Fällen verläuft die Korrekturkante stetig, so dass der Herstellungsaufwand gering ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Linse als eine plankonvexe oder konkavkonvexe Linse ausgebildet. Hierdurch entsteht eine gewölbte Brennfläche der Linse, deren Wölbungsscheitelpunkt auf einer der Lichtquelle zugewandten Seite angeordnet ist. Die Korrekturkante steigt in Richtung der endenden Blendeneinheit an, so dass insbesondere diagonal auf die Blendeneinheit treffende Lichtstrahlen abgeschattet werden, so dass sie nicht zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung beitragen können. Andernfalls würden diese diagonalen Lichtstrahlen oberhalb der vorgegebenen Hell-Dunkel-Grenze in gegenüberliegenden Seitenbereichen der Lichtverteilung führen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Linse als eine bikonvexe Linse ausgebildet, wobei die Korrekturkante zu den Enden der Blendkante hin abfällt. Hierdurch wird der Abbildungsfehler der Linse ausgeglichen, der dadurch entsteht, dass die gewölbte Brennfläche der Linse einen Scheitelpunkt auf einer der Linse zugewandten Seite aufweist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Blendeneinheit mit zu einem Ende hin ansteigenden Korrekturkanten,
2 eine perspektivische Darstellung einer vorbekannten Blendeneinheit mit einer geraden Blendkante und
3 eine perspektivische Vorderansicht eines herkömmlichen Projektionsscheinwerfers mit eingezeichneter Blendflächenwölbung der eingesetzten plankonvexen Linse.

Ein üblicher Scheinwerfer für Fahrzeuge, der nach dem Projektionsprinzip arbeitet, ist in 3 dargestellt. Er weist einen aufrechten Tragrahmen 1 auf, an dem eine Blendeneinheit 2 und ein Reflektor 3 befestigt sind. Dem Reflektor 3 ist eine nicht dargestellte Lichtquelleneinheit zugeordnet, die in einem inneren Brennpunkt des ellipsoidförmigen Reflektors 3 angeordnet ist. Die Blendeneinheit 2 ist in Hauptabstrahlrichtung H vor dem Reflektor 3 angeordnet, und zwar in einem Bereich eines zweiten Brennpunktes des Reflektors 3. In Hauptabstrahlrichtung H vor der Blendeneinheit 2 ist eine plankonvexe Linse 4 angeordnet, die zur Abbildung einer Blendkante 5''' der Blendeneinheit 2 zu einer Hell-/Dunkel-Grenze einer Stadtlichtverteilung, beispielsweise Abblendlicht, Fernlicht, dient.
Die Blendeneinheit 2 ist als eine Blendenwelle ausgebildet, die über an gegenüberliegenden Enden 6 anschließende Lagermittel 7 drehbar um ihre Achse A gelagert ist. Die Blendewelle 2 weist an ihrer Mantelfläche eine Mehrzahl von in Längsrichtung zur Blendenwelle 2 und quer zu einer optischen Achse E verlaufende Blendkanten 5, 5', 5'', 5''' auf. Die Kontur dieser Blendkanten 5, 5', 5'', 5''' erzeugen unterschiedliche Hell-/Dunkel-Grenzen der von der Linse 4 abgebildeten Lichtverteilung. 2 zeigt die Blendenwelle 2 in einer Drehstellung, in der als oberer Blendkante die gerade Blendkante 5 wirksam ist zur Erzeugung einer symmetrischen Lichtverteilung, beispielsweise Abblendlichtverteilung. Würde die Blendenwelle 2 so verdreht werden, dass die Blendkante 5' die obere Stellung einnimmt, wird durch sie eine Autobahnlichtverteilung abgebildet. In einer weiteren Drehstellung, in der die Blendkante 5'' lichtwirksam ist, würde eine Landstraßenlichtverteilung erzeugt werden.
Zum Verstellen der Blendenwelle 2 in eine vorgegebene Drehstellung weist der Scheinwerfer einen Antriebsmotor 8 sowie ein Getriebe 9 auf.
In 3 ist eine gedachte gewölbte Brennfläche 10 der plankonvexen Linse 4 eingezeichnet. Es ist ersichtlich, dass nur ein mittlerer Bereich der Blendenwelle 2 auf oder in der Nähe der Brennfläche 10 verläuft. Ein Endbereich 11 der Blendenwelle 2 weist einen relativ großen Abstand zu der gewölbten Brennfläche 10 auf. Im Idealfall müsste die Blendenwelle 2 der Form der gewölbten Brennfläche 10 folgen, so dass sie eine bananenförmige Form aufweisen würde. Ist die Lichtquelleneinheit lediglich durch eine punktförmige Lichtquelle gebildet, ist der durch die gewölbte Brennfläche der Linse 4 erzeugte Abbildungsfehler nicht wirksam. Die Blendkanten 5, 5', 5'', 5''' können in den Endbereichen 11 der Blendenwelle 2 einen geradlinigen Verlauf aufweisen.
Ist die Lichtquelleneinheit jedoch durch eine Mehrzahl von räumlich voneinander getrennt angeordneten Lichtquellen, beispielsweise LED-Lichtquellen, gebildet, so dass das Licht nicht von einem Lichtpunkt, sondern von einer Leuchtfläche abgestrahlt wird, ist eine erfindungsgemäße Blendeneinheit 12 mit modifizierten Blendkanten 15, 15', 15'' vorgesehen. Diese Blendkanten 15, 15', 15'' weisen in einem mittleren Bereich 13 der Blendenwelle 12 die gleiche Kontur auf wie die Blendkanten 5, 5', 5'' der herkömmlichen Blendenwelle 2. Im Unterschied zu der herkömmlichen Blendenwelle 2 weist die erfindungsgemäße Blendenwelle 12 in gegenüberliegenden Endbereichen 11 jeweils eine Korrekturkante 16, 16', 16'' auf, die den von der Linse 4 bewirkten Abbildungsfehler so korrigiert, dass die gewünschte Lichtverteilung erzeugt wird. Ist die Blendkante 15 wirksam, kann eine symmetrische Lichtverteilung bzw. (Abblendlichtverteilung) erzeugt werden. Ist die Blendkante 15' wirksam, das heißt in einer oberen Drehstellung, wird eine Autobahnlichtverteilung erzeugt. Befindet sich die Blendkante 15'' in der lichtwirksamen Stellung, wird eine Landstraßenlichtverteilung erzeugt. Die von den Blendkanten 15, 15', 15'' unter Hinzuziehung der Korrekturkanten 16, 16', 16'' bewirkten Lichtverteilungen entsprechen im Wesentlichen den von den Blendkanten 5, 5', 5'' erzeugten Lichtverteilungen.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist die Blendenwelle 12 eine knochenförmige Form auf. Die Korrekturkanten 16, 16', 16'' steigen in den Endbereichen 11 der Blendenwelle 12 jeweils in vertikaler Richtung kontinuierlich an. In den Endbereichen 11 der Blendenwelle 12 ist dieselbe kegelförmig ausgebildet.
Die Lichtquelleneinheit kann ein Feld von Lichtquellen aufweisen, das 1 m² groß ist.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Linse 4 auch als eine konkav-konvexe Linse ausgebildet sein. Zur Korrektur des Abbildungsfehlers können die Korrekturkanten der Blendenwelle ebenfalls von einem mittleren Bereich 13 zu den Enden 6 der Blendenwelle 12 ansteigend ausgebildet sein. Sie weisen lediglich eine andere Steigung auf.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Linse auch bikonvex bestehen. In diesem Fall steigen die Korrekturkanten nicht in Richtung zu den Enden 6 der Blendenwelle an, sondern fallen in vertikaler Richtung ab. Die Blendenwelle verjüngt sich somit in ihren Endbereichen 11 zu den Enden 6 hin.
Nach einer nicht von den Patentansprüchen erfassten, nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Blendeneinheit auch aus einer feststehenden Blendplatte und einer verdrehbaren Blendplatte ausgebildet sein, wobei die verdrehbare Blendplatte mittels eines Stellorgans um eine parallel zur optischen Achse E verlaufenden Drehachse verschwenkbar ist. Je nach Drehstellung der verdrehbaren Blendplatte lässt sich eine lichtwirksame Blendkante zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen bilden. Die Blendplatten weisen jeweils in ihren Endbereichen entsprechende Korrekturkanten auf, so dass der Abbildungsfehler der Linse korrigiert werden kann.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der dargestellten Scheinwerfer sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bezugszeichenliste

1: Tragrahmen
2: Blendeneinheit
3: Reflektor
4: Linse
5, 5', 5'': Blendkante
6: Ende
7: Lagermittel
8: Antriebsmotor
9: Getriebe
10: Brennfläche
11: Endbereich
12: Blendeneinheit
13: mittlerer Bereich
14 15, 15', 15'': Blendkante
16, 16', 16'': Korrekturkante
H: Hauptabstrahlrichtung
A: Achse
E: optische Achse

Claims

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Reflektor (3), mit einer dem Reflektor (3) zugeordneten Lichtquelleneinheit, mit einer der Lichtquelleneinheit in Hauptabstrahlrichtung (H) vorgelagerten Linse (4), mit einer zwischen der Lichtquelleneinheit und der Linse (4) angeordneten Blendeneinheit (2), die in einem Brennpunktbereich der Linse (4) positioniert ist und die eine quer zur optischen Achse (E) des Scheinwerfers verlaufende Blendkante (15, 15', 15'') aufweist zur Erzeugung einer Hell-/Dunkel-Grenze für eine vorgegebene Lichtverteilung, wobei die Blendeneinheit (2) eine Blendenwelle (12) aufweist, die um eine in Einbaulage des Scheinwerfers horizontale und quer zur optischen Achse (E) verlaufende Drehachse (A) in mehrere Drehstellungen verstellbar ist und die eine Mehrzahl von jeweils in Längsrichtung der Blendenwelle (12) verlaufenden Blendkanten (15, 15', 15'') aufweist, wobei die Lichtquelleneinheit eine Mehrzahl von räumlich getrennt angeordneten Lichtquellen aufweist, so dass das Licht nicht von einem Lichtpunkt, sondern von einer Leuchtfläche abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenwelle (12) in den Endbereichen (11) derselben kegelförmig ausgebildet ist, wobei die Blendkanten (15, 15', 15'') von einem mittleren Bereich (13) der Blendeneinheit (2) hin zu gegenüberliegenden Enden (6) derselben jeweils in eine Korrekturkante (16, 16', 16'') übergehen, die derart verläuft, dass ein Abbildungsfehler der Linse (4) aufgrund der als Leuchtfläche ausgebildeten Lichtquelleneinheit ausgeglichen wird, und dass die in den beiden Endbereichen (11) der Blendenwelle (12) verlaufenden Korrekturkanten (16, 16', 16'') von dem mittleren Bereich (13) der Blendenwelle (12) in Abhängigkeit von einem Abbildungsmaßstab der Linse (4) und/oder von einer Größe der Leuchtfläche und/oder von der vorgegebenen Lichtverteilung in Einbaulage des Scheinwerfers für Fahrzeuge jeweils in vertikaler Richtung zu den Enden (6) der Blendenwelle (12) hin kontinuierlich ansteigen oder abfallen.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) als eine plankonvexe oder konkavkonvexe Linse ausgebildet ist und dass die in den beiden Endbereichen (11) der Blendenwelle (12) angeordneten Korrekturkanten (16, 16', 16'') zu den Enden (6) der Blendenwelle (12) hin in Einbaulage des Scheinwerfers für Fahrzeuge jeweils in vertikaler Richtung kontinuierlich ansteigen.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) als eine bikonvexe Linse ausgebildet ist und dass die in den beiden Endbereichen (11) der Blendenwelle (12) angeordneten Korrekturkanten (16, 16', 16'') zu den Enden (6) der Blendenwelle (12) hin in Einbaulage des Scheinwerfers für Fahrzeuge jeweils in vertikaler Richtung kontinuierlich abfallen.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lichtquelleneinheit in einem Leuchtfeld von der Größe bis zu 1 cm² erstreckt.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen jeweils als LED-Lichtquellen ausgebildet sind.