DE102020107075A1

DE102020107075A1 - Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102020107075A1
Application number: DE102020107075.6A
Authority: DE
Inventors: Mohsen Mozaffari-Afshar; Sven Fröhlich; Siemen Kühl
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2020-03-15
Filing date: 2020-03-15
Publication date: 2021-09-16
Also published as: US11959608B2; DE112021000434A5; US20230139819A1; WO2021185411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen blankgepressten Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen einstückigen Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist.
Die WO 2012/072188 A1 offenbart eine Scheinwerferlinse für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer (insbesondere optisch wirksamen) Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist, und wobei der Körper einen Lichttunnel umfasst, der mit einem Knick in ein Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze übergeht.
Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, anzugeben.
Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus Glas umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine, insbesondere optisch wirksame, Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze mittels in die Lichteintrittsfläche eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts übergeht,, wobei ein erster Teil der den Lichttunnel, insbesondere nach oben, begrenzenden Oberfläche
Teil eines Ellipsoiden ist, dessen Halbachse in horizontaler Richtung orthogonal zur optischen Achse des Lichttunnels oder zur Erstreckung des Lichttunnels in Längsrichtung, insbesondere zumindest um das 1,9-Fache, insbesondere zumindest um das Dreifache, insbesondere nicht mehr als das Zwanzigfache, länger ist als dessen Halbachse in senkrechter Richtung,
oder
Teil eines Ellipsoiden $E (x, z; y) = E_{a_{1}, b_{1}} (z; y) \times E_{a_{2}, b_{2}} (x; y)$
ist, wobei $E_{a_{1}, b_{1}} (z; y)$
und $E_{a_{2}, b_{2}} (x; y)$
zwei gekreuzte Ellipsen sind, wobei z eine Koordinate in Richtung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder in Längsrichtung des Lichttunnels ist, wobei y eine Koordinate in vertikaler Richtung ist, wobei x eine Koordinate orthogonal zur y-Richtung und orthogonal zur z-Richtung ist, wobei gilt $E_{a_{1}, b_{1}} (z; y) : \frac{z^{2}}{a_{1}^{2}} + \frac{y^{2}}{b_{1}^{2}} = 1$
$E_{a_{2}, b_{2}} (x; y) : \frac{x^{2}}{x_{2}^{2}} + \frac{y^{2}}{b_{2}^{2}} = 1$
wobei gilt:

- 1,9 · b₁ ≤ a₂ und/oder
- 3 · b₁ ≤ a₂ und/oder
- 0 < a₁/a₂≤ 1,5 oder 0 ≤ a₁/a₂≤ 1,5 und/oder
- a₂ ≤ 20 ·b₁ und/oder
- a₂ ≤ 50 · b₁

₁

₂

Vorgenannte Aufgabe wird durch einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei der Fahrzeugscheinwerfer eine Primäroptik mit einem insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus Glas umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel und ein keilförmiges Lichtdurchleitteil mit zumindest einer, insbesondere optisch wirksamen, Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel zumindest eine, insbesondere optisch wirksame, Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick in das Lichtdurchleitteil übergeht, wobei der Fahrzeugscheinwerfer eine Sekundäroptik mit einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche zur Abbildung einer Austrittsfläche des Lichtdurchleitteils bzw. des Knicks umfasst.
Die Schrägung des Keils beträgt vorteilhafterweise mehr als 2°, nicht mehr als 7°, vorteilhafterweise liegt die Schrägung des Keils zwischen 5° und 6°.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest ein erster Teil der den Lichttunnel, insbesondere nach oben, begrenzenden Oberfläche zumindest
Teil eines Ellipsoiden ist, dessen Halbachse in horizontaler Richtung orthogonal zur optischen Achse des Lichttunnels oder zur Erstreckung des Lichttunnels in Längsrichtung, insbesondere zumindest um das 1,9-Fache, insbesondere zumindest um das Dreifache, insbesondere nicht mehr als das Zwanzigfache, länger ist als dessen Halbachse in senkrechter Richtung,
oder
Teil eines Ellipsoiden $E (x, z; y) = E_{a_{1}, b_{1}} (z; y) \times E_{a_{2}, b_{2}} (x; y)$
ist, wobei $E_{a_{1}, b_{1}} (z; y)$
und $E_{a_{2}, b_{2}} (x; y)$

zwei gekreuzte Ellipsen sind, wobei z eine Koordinate in Richtung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder in Längsrichtung des Lichttunnels ist, wobei y eine Koordinate in vertikaler Richtung ist, wobei x eine Koordinate orthogonal zur y-Richtung und orthogonal zur z-Richtung ist, wobei gilt $E_{a_{1}, b_{1}} (z; y) : \frac{z^{2}}{a_{1}^{2}} + \frac{y^{2}}{b_{1}^{2}} = 1$
$E_{a_{2}, b_{2}} (x; y) : \frac{x^{2}}{x_{2}^{2}} + \frac{y^{2}}{b_{2}^{2}} = 1$

wobei gilt:

- 1,9 · b₁ ≤ a₂ und/oder
- 3 · b₁ ≤ a₂ und/oder
- 0 < a₁/a₂≤ 1,5 oder 0 ≤ a₁/a₂≤ 1,5 und/oder
- a₂ ≤ 20 · b₁ und/oder
- a₂ ≤ 50 · b₁

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein zweiter Teil der den Lichttunnel, insbesondere nach oben, begrenzenden Oberfläche Teil eines, insbesondere im Wesentlichen, rotationssymmetrischen Ellipsoiden ist. Rotationssysmmetrisch im Sinne dieser Offenbarung ist ein Ellipsoid insbesondere dann, wenn b₁ nicht mehr als 9 %, insbesondere nicht mehr als 5 % von a₂ abweicht.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine oder die rechte Seitenfläche des Lichttunnels und/oder eine oder die linke Seitenfläche des Lichttunnels (zumindest zum Teil) konkav gekrümmt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine oder die rechte und/oder eine oder die linke Seitenfläche des Lichttunnels (zumindest zum Teil) entsprechend einer Bezierkurve gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung gilt:

- 0.3 · d₁ ≤ s₁ ≤ 0.7 · d₁ und/oder
- 0.4 · d₂ ≤ s₂ ≤ 1.5 · d₂ und/oder
- 1.5 ≤ d₁/d₂ ≤ 10 und/oder
- 0.3 ≤ g ≤ 0.7,

- der Startpunkt der Bezierkurve die Koordinaten 0,0 besitzt,
- der Endpunkt der Bezierkurve die Koordinaten d₁,d₂ besitzt,
- der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Koordinaten s₁,s₂ besitzt, und/oder
- der oder ein Steuerpunkt der Bezierkurve die Gewichtung g besitzt.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichttunnel trichterförmig, wobei er sich in Richtung auf die Lichteintrittsfläche verjüngt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bilden die rechte und die linke Seitenfläche des Lichttunnels ein Teil eines Trichters, der sich in Richtung auf die Lichteintrittsfläche verjüngt. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die linke Seitenfläche des Lichttunnels nicht symmetrisch zur rechten Seitenfläche des Lichttunnels. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die linke Seitenfläche des Lichttunnels gegenüber der optischen Achse des Lichttunnels geneigt. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die rechte Seitenfläche des Lichttunnels gegenüber der optischen Achse des Lichttunnels geneigt.
Eine optisch wirksame Lichteintrittsfläche bzw. eine optisch wirksame Lichtaustrittsfläche ist eine optisch wirksame Oberfläche des einstückigen Körpers. Eine optisch wirksame Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Oberfläche des transparenten Körpers, an der es bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Scheinwerferlinse zur Lichtbrechung kommt. Eine optisch wirksame Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Oberfläche, an der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Scheinwerferlinse die Richtung von Licht, das durch diese Oberfläche durchtritt, (gezielt) geändert wird.
Glas ist im Sinne der Erfindung insbesondere anorganisches Glas. Glas ist im Sinne der Erfindung insbesondere Silikatglas. Glas ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas, wie es in der PCT/EP2008/010136 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere
0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,

60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO.
Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine optisch wirksame Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser optisch wirksamen Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass eine blankgepresste Oberfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird.
Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass an seinen seitlichen (insbesondere oben, unten, rechts und/oder links) Oberflächen im Wesentlichen Totalreflexion stattfindet, sodass durch die Lichteintrittsfläche eintretendes Licht durch den Tunnel als Lichtleiter geführt wird. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Lichtleiter. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Lichttunnel, insbesondere im Bereich des Knicks, keine spiegelnde Beschichtung aufweist.
Ein Knick im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein gekrümmter Übergang. Ein Knick im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein mit einem Krümmungsradius von nicht weniger als 50 nm gekrümmter Übergang. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knick keine Unstetigkeit, sondern eine Krümmung aufweist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knick eine Krümmung, insbesondere mit einem Krümmungsradius der Krümmung im Knick von nicht weniger als 50 nm, aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Krümmungsradius nicht größer als 5 mm. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Krümmungsradius nicht größer als 0,25 mm, insbesondere nicht größer als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer als 0,1 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Krümmungsradius der Krümmung im Knick zumindest 0,05 mm. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knickbereich blankgepresst ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichttunnel trichterförmig, wobei er sich in Richtung auf die Lichteintrittsfläche verjüngt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bilden die rechte und die linke Seitenfläche des Lichttunnels einen Teil eines Trichters, der sich in Richtung auf die Lichteintrittsfläche verjüngt. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die linke Seitenfläche des Lichttunnels nicht symmetrisch zur rechten Seitenfläche des Lichttunnels. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die linke Seitenfläche des Lichttunnels gegenüber der optischen Achse des Lichttunnels geneigt. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die rechte Seitenfläche des Lichttunnels gegenüber der optischen Achse des Lichttunnels geneigt.
Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass an seinen seitlichen (insbesondere oben, unten, rechts und/oder links) Oberflächen im Wesentlichen Totalreflexion stattfindet, sodass durch die Lichteintrittsfläche eintretendes Licht durch den Tunnel als Lichtleiter geführt wird. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Lichtleiter. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Lichttunnel, insbesondere Bereich des Knicks, keine spiegelnde Beschichtung aufweist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtaustrittsfläche segmentiert. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtaustrittsfläche zumindest zwei Segmente. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtaustrittsfläche zumindest drei Segmente.
Ein Segment einer Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere mittels einer Einkerbung oder eines Knicks von einem anderen bzw. weiteren Segment der Lichtaustrittsfläche getrennt. Ein Segment einer Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Fläche gemäß einer (mathematischen bzw. geometrischen) Funktion, die sich von der (mathematischen bzw. geometrischen) Funktion eines benachbarten Segmentes unterscheidet. Ein Segment im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine optisch wirksame Fläche gemäß einer (mathematischen bzw. geometrischen) Funktion, die sich von der (mathematischen bzw. geometrischen) Funktion eines benachbarten Segmentes unterscheidet.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der den Lichttunnel, insbesondere nach oben, begrenzenden Oberfläche
Teil eines Ellipsoiden ist, dessen Halbachse in horizontaler Richtung orthogonal zur optischen Achse des Lichttunnels oder zur Erstreckung des Lichttunnels in Längsrichtung, insbesondere zumindest um das 1,9-Fache, insbesondere zumindest um das Dreifache, insbesondere nicht mehr als das Zwanzigfache, länger ist als dessen Halbachse in senkrechter Richtung.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei der Fahrzeugscheinwerfer eine - insbesondere eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassende - Scheinwerferlinse sowie eine Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in die Lichteintrittsfläche aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtquelle zumindest eine LED oder eine Anordnung von LEDs. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtquelle zumindest eine OLED oder eine Anordnung von OLEDs. Die Lichtquelle kann zum Beispiel auch ein flächiges Leuchtfeld sein. Die Lichtquelle kann auch Leuchtelemente-Chips umfassen, wie sie die DE 103 15 131 A1 offenbart. Eine Lichtquelle kann auch ein Laser sein. Ein verwendbarer Laser ist in ISAL 2011 Proceedings, Seite 271 ff. offenbart.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Knick, der als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird, im unteren Bereich des Lichttunnels liegt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Abstand der Lichtquelle vom Mittelpunkt der Lichtaustrittsfläche in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 8 cm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Länge des Fahrzeugscheinwerfers (beschränkt auf Lichtquelle und Scheinwerferlinse) in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 8 cm.
Es können eine oder mehrere weitere Lichtquellen vorgesehen sein, deren Licht in das Durchleitteil und/oder einen Teil des Lichttunnels zur Implementierung von Signlight, Fernlicht und/oder Kurvenlicht eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird. Bei der Einkopplung von derartigem zusätzlichem Licht in den Lichttunnel ist insbesondere vorgesehen, dass dies in der Hälfte des Lichttunnels erfolgt, die dem Lichtdurchleitteil näher ist und/oder in der nicht die Lichteintrittsfläche vorgesehen ist.
Es können eine oder mehrere weitere Lichtquellen vorgesehen sein, deren Licht in das Durchleitteil und/oder einen Teil des Lichttunnels zur Implementierung von Signlight, Fernlicht und/oder Kurvenlicht eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird. Bei der Einkopplung von derartigem zusätzlichem Licht in den Lichttunnel ist insbesondere vorgesehen, dass dies in der Hälfte des Lichttunnels erfolgt, die dem Lichtdurchleitteil näher ist und/oder in der nicht die Lichteintrittsfläche vorgesehen ist. Es können insbesondere zusätzliche Lichtquellenanordnungen vorgesehen sein, wie sie in der WO 2012/072192 A1 beschrieben bzw. beansprucht sind. Zusätzliche Lichtquellenanordnungen sind dabei insbesondere in den 10, 14, 15, 18, 19, 20 und 21 der WO 2012/072192 A1 beschrieben. Die erfindungsgemäße Scheinwerferlinse kann insbesondere auch in Arrays mit gegeneinander geneigten optischen Achsen verwendet werden, wie es beispielsweise in der WO 2012/072193 A2 , insbesondere in 24 der WO 2012/072193 A2 , offenbart (bzw. beansprucht) ist. Zudem oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Scheinwerferlinse in Fahrzeugkonfigurationen zum Einsatz kommt, wie sie in der WO 2012/072191 A2 offenbart bzw. beansprucht sind.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtquelle und die (erste) Lichteintrittsfläche derart aufgestaltet und zueinander angeordnet, dass Licht der Lichtquelle mit einer Lichtstromdichte von zumindest 75 Im/mm² in die Lichteintrittsfläche eintritt.
Vorgenannte Scheinwerferlinsen können mittels eines in der WO 2012/072188 A1 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Lichteintrittsfläche im Sinne der Erfindung und/oder eine Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung eine Licht streuende Struktur aufweist. Eine Licht streuende Struktur im Sinne der Erfindung kann z. B. eine Struktur sein, wie sie in der DE 10 2005 009 556 A1 und der EP 1 514 148 A1 bzw. der EP 1 514 148 B1 offenbart ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung beschichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung mit einer reflektierenden Schicht beschichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verspiegelt ist.
Eine Seitenfläche eines Lichttunnels im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine dem Lichttunnel seitlich begrenzende Oberfläche.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugscheinwerfers zur Verwendung in dem Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer Draufsicht,
3 den Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß 2 in einer perspektivischen Seitenansicht,
4 einen vergrößert dargestellten ausschnittsweisen Querschnitt eines Knicks zum Übergang eines Lichttunnels in ein Lichtdurchleitteil einer Scheinwerferlinse gemäß 3,
5 eine ausschnittsweise Darstellung des Lichttunnels der Scheinwerferlinse gemäß 3,
6 eine weitere ausschnittsweise Darstellung des Lichttunnels der Scheinwerferlinse gemäß 3,
7 einen abgeflachten Ellipsoiden gemäß dessen oberem Teil die nach oben begrenzende Oberfläche des Lichttunnels der Scheinwerferlinse gemäß 3 ausgestaltet ist,
8A die Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse gemäß 3 in einer perspektivischen Darstellung und
8B ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung (der Parameter) der Funktion (Abstandsfunktion, Abstandsfunktion von der y-Koordinate/y-Achse) einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse gemäß 3, 9 ein Ausführungsbeispiel für einen Fahrzeugscheinwerfer (ohne Lichtquelle, ohne Gehäuse u.ä.) zur alternativen Verwendung anstelle des Fahrzeugscheinwerfers gemäß 3 in einer perspektivischen Darstellung,
10 den Fahrzeugscheinwerfer gemäß 9 in einer Draufsicht,
11 den Fahrzeugscheinwerfer gemäß 9 in einer Seitenansicht,
12 eine mittels des Fahrzeugscheinwerfers gemäß 9 erzeugte Lichtverteilung.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeuges 1 mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer 10. 2 zeigt den Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 in einer Draufsicht mit einer Scheinwerferlinse 100, jedoch ohne Gehäuse, Halterungen und Energieversorgung, wobei die Scheinwerferlinse 100 in 3 in einer perspektivischen Seitenansicht dargestellt ist, jedoch ebenfalls ohne Gehäuse, Halterungen und Energieversorgung. Die Scheinwerferlinse 100 umfasst einen blankgepressten einstückigen Körper aus anorganischem Glas, insbesondere Glas, das
0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,

60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO,
umfasst. Der blankgepresste einstückige Körper umfasst einen in 6 in einer detaillierten ausschnittsweisen Darstellung gezeigten Lichttunnel 108, der auf der einen Seite eine Lichteintrittsfläche 101 aufweist und auf einer anderen Seite mit einem in 4 vergrößert dargestellten Knick 107 in ein Lichtdurchleitteil 109 (des blankgepressten einstückigen Körpers) übergeht, das eine segmentierte Lichtaustrittsfläche 102 aufweist, deren Segmente mit Bezugszeichen 102A, 102B, 102C bezeichnet sind. Die Scheinwerferlinse 100 ist derart ausgestaltet, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche 101 in die Scheinwerferlinse 100 eintritt und im Bereich des Knicks 107 von dem Lichttunnel 108 in das Lichtdurchleitteil eintritt, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse 100 aus der Lichtaustrittsfläche 102 austritt. Der Knick 107 ist durch Blankpressen geformt und als stetig gekrümmter Übergang ausgestaltet. Das Lichtdurchleitteil 109 (bzw. die Lichtaustrittsfläche 102) bildet den Knick 107 als Hell-Dunkel-Grenze ab, wobei mittels einer auf einem Träger 11A angeordneten und als LED ausgestalteten Lichtquelle zur Implementierung eines Abblendlichts Licht in die Lichteintrittsfläche 101 des Lichttunnels 108 gestrahlt bzw. eingekoppelt wird. Der Lichttunnel 108 weist einen Übergangsbereich 108B auf, in dem die den Lichttunnel 108 nach oben begrenzende Oberfläche in Richtung auf das Lichtdurchleitteil 109 ansteigt und in dem die den Lichttunnel 108 nach unten begrenzende Oberfläche in etwa horizontal bzw. parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse 100 verläuft. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 kann um weitere Lichtquellen ergänzt sein, wie sie in der WO 2012/072188 A1 und der WO 2012/072192 A1 offenbart sind. So kann z. B. mittels einer wahlweise zur Implementierung eines Signlights oder eines Fernlichts zuschaltbaren Lichtquelle entsprechend der in der WO 2012/072188 A1 offenbarten Lichtquelle 12 Licht in eine Unterseite des Lichttunnels 108 und/oder in die dem Lichttunnel 108 zugewandte Oberfläche des Lichtdurchleitteils 109 eingekoppelt bzw. eingestrahlt werden. Der Knick 107 ist (durch Blankpressen geformt) und als stetiger und/oder gekrümmter Übergang ausgestaltet.
Der vordere Teil 108A des Lichttunnels 108 ist, wie in 6 dargestellt, auf seiner nach oben begrenzten Oberfläche segmentiert, wobei die Segmentoberflächen abgeflachten Ellipsoiden (108A'', 208A'') und rotationssymmetrischen Ellipsoiden (108A', 208A') folgen.
7 zeigt eine Ausgestaltung eines abgeflachten Ellipsoiden $E (x, z; y) = E_{a_{1}, b_{1}} (z; y) \times E_{a_{2}, b_{2}} (x; y)$
wobei $E_{a_{1}, b_{1}} (z; y)$
und $E_{a_{2}, b_{2}} (x; y)$
zwei gekreuzte Ellipsen sind (Dabei bedeutet das Kreuz „x“ das in x-Richtung und in y-Richtung getrennt operiert wird und die Darstellung des Ellipsoiden in die zweier planarer Ellipsen zerfällt.), wobei z eine Koordinate in Richtung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder in Längsrichtung des Lichttunnels ist, wobei y eine Koordinate in vertikaler Richtung ist, wobei x eine Koordinate orthogonal zur y-Richtung und orthogonal zur z-Richtung ist, und wobei gilt $E_{a_{1}, b_{1}} (z; y) : \frac{z^{2}}{a_{1}^{2}} + \frac{y^{2}}{b_{1}^{2}} = 1$
$E_{a_{2}, b_{2}} (x; y) : \frac{x^{2}}{x_{2}^{2}} + \frac{y^{2}}{b_{2}^{2}} = 1$
Dabei ist

- 1,9 · b₁ ≤ a₂ und
- 1,9 · b₁ ≤ a₂ und/oder
- 3 · b₁ ≤ a₂ und/oder
- 0 < a₁/a₂≤ 1,5 oder 0 ≤ a₁/a₂≤ 1,5 und/oder
- a₂ ≤ 20 · b₁ und/oder
- a₂ ≤ 50 · b₁.

Die Erfindung erlaubt damit die Herstellung eines besonders kostengünstigen Scheinwerfers für Kraftfahrzeuge bei einer hohen Qualität der Ausleuchtung.
9 zeigt einen Fahrzeugscheinwerfer 20, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei der Fahrzeugscheinwerfer eine Primäroptik 200A mit einem insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus Glas umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel 208 und ein keilförmiges Lichtdurchleitteil 209 mit zumindest einer, insbesondere optisch wirksamen, Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei der Lichttunnel 208 zumindest eine, insbesondere optisch wirksame, Lichteintrittsfläche umfasst und mit einem Knick 207 in das Lichtdurchleitteil übergeht, wobei der Fahrzeugscheinwerfer eine Sekundäroptik 200B, insbesondere aus Kunststoff, insbesondere PMMA, mit einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche 202 zur Abbildung einer Austrittsfläche des Lichtdurchleitteils 209 bzw. des Knicks 207 umfasst.
10 zeigt den Fahrzeugscheinwerfer 20 in einer Draufsicht und 11 zeigt den Fahrzeugscheinwerfer 20 in einer Seitenansicht.
Die Lichtaustrittsfläche 200 ist wie insbesondere in 8A dargestellt segmentiert, wobei deren Segmente mit Bezugszeichen 202A, 202B, 202C bezeichnet sind.
Der Lichttunnel 208 weist einen vorderen Teil 208A auf, der entsprechend dem vorderen Teil 108A des Lichttunnels 108 ausgestaltet ist.
Die Lichtsaustrittsflächen (Oberflächen) der Segmente 102B, 102C, 202B und 202C sind wie folgt definiert bzw. charakterisiert, vergleiche 8B: $r (Φ, y) = f (Φ) - \frac{f (Φ) (n - 1) n - \sqrt{n^{2} (n - 1) (f {(Φ)}^{2} (n - 1) - (n + 1) y^{2})}}{n^{2} - 1}$
Dabei ist n die Brechzahl des anorganischen Glases. f(Φ) ist definiert als r(Φ,y = 0). Die Form der Lichtsaustrittsflächen bzw. die Oberflächen der Segmente 102B, 102C, 202B und 202C verdeutlicht darüber hinaus 18, wobei die Quelle im Ursprung (0,0,0) sitzt. Dabei gilt: $r (ϕ, y = 0) = \frac{N}{Y {(ϕ - ϕ_{0})}^{X} + cos (ϕ) + m \cdot sin (ϕ)}$
Φ₀ beschreibt den Wert, bei dem sich die Segmente schneiden. Er liegt im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei ca. 9° bis 11°. Es gilt zudem folgendes:

N ∈ [55mm,65mm]
m ∈ [0.2,0.3]
X ∈ [1.0,4.0]
Y ∈ [0,1]

Dabei sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgende Werte vorgesehen:

N = 62.2553 mm
m = 0.284369
X= 1.5
Y= 0.3

12 zeigt eine mittels des Fahrzeugscheinwerfers gemäß 9 erzeugte Lichtverteilung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/072188 A1 [0002, 0028, 0033]
DE 10315131 A1 [0022]
WO 2012/072192 A1 [0026, 0033]
WO 2012/072193 A2 [0026]
WO 2012/072191 A2 [0026]
DE 102005009556 A1 [0029]
EP 1514148 A1 [0029]
EP 1514148 B1 [0029]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISAL 2011 Proceedings, Seite 271 ff. [0022]

Claims

Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material umfasst, wobei der, insbesondere einstückige, Körper zumindest einen Lichttunnel und ein Lichtdurchleitteil mit einem oder mehreren der in der Beschreibung genannten Merkmalen.
Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Scheinwerferlinse nach Anspruch 1 sowie eine Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in die bzw. eine Lichteintrittsfläche aufweist.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 2 aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Hell-Dunkel-Grenze auf eine Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug anordbar ist, abbildbar ist.