DE10303430A1 - Ein Frontbeleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Ein Frontbeleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug

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DE10303430A1
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Abstract

Das System umfasst ein Paar optischer Aufbauten (10), links bzw. rechts, wobei jeder enthält, eine Trägerbasis (13), auf welcher eine Mehrzahl von optischen Elementen (11) angebracht sind, und eine transparente Abdeckung (14) zum Schützen der Elemente (11) und zum Durchlassen des von diesen Elementen emittierten Lichtes. Jedes optische Element (11) enthält eine LED-Lichtquelle (15), welche durch eine Fernsteuereinheit steuerbar ist und dazu vorgesehen ist, eine der Funktionen aus der Gruppe, umfassend Positionslicht, Abblendscheinwerfer, Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer und Fahrtrichtungsanzeigerlicht, auszuüben. Aufgrund der Verwendung von optischen LED-Elementen ist es möglich, optische Aufbauten (10) von kleiner Größe bereitzustellen, deren Form einfach an die der Fahrzeugkarosserie angepasst werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Frontbeleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen zur Funktion als Positionslicht, Abblendscheinwerfer, Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer und Fahrtrichtungsanzeigerlicht.
  • Entsprechend herkömmlichen Kraftfahrzeug-Frontbeleuchtungssystemen werden Leuchten zum Ausüben der Funktionen der Positionssignalisierung und Fahrtrichtungsanzeige verwendet, während Scheinwerfer zum Ausüben der Funktionen der Fahrt- oder Hauptbeleuchtung, der Kreuzungs- oder Abblendbeleuchtung und der Nebelbeleuchtung verwendet werden.
  • Um den photometrischen Eigenschaften zu entsprechen, welche durch Vorschriften in verschiedenen Länden vorgeschrieben sind, gibt es verbreitet angewendete optische Aufbauten wie Reflexionsparaboloide oder Systeme von Prismen und Linsen, welche in dem transparenten Element der Leuchte oder des Scheinwerfers ausgebildet sind, welches normalerweise aus einem transparenten Kunstharz hergestellt ist. Normalerweise werden eine Ein- oder Zweifaden-Glühlampe oder eine Halogenlampe, wie eine Iodlampe, als Lichtquelle verwendet.
  • Kürzlich begann sich die Verwendung von Xenon-Scheinwerfern durchzusetzen. Diese Scheinwerfer sind mit Lampen ausgestattet, welche keinen Metallfaden haben, mit einem Paar Elektroden, welche in eine Xenon-Atmosphäre eingetaucht sind und mit den zwei Polen einer elektrischen Schaltung verbunden sind. Die Entladung von Elektronen zwischen den beiden Elektroden ist im Stande, ein sehr intensives Licht zu erzeugen, etwa von doppelter Intensität der einer Halogenlampe, welches außerdem extrem weiß ist. Da es keinen Faden gibt, halten diese Lampen länger (ungefähr die doppelte Zeit) und verwenden weniger Energie (ungefähr 70% weniger) als herkömmliche Lampen. Diese Lampen sind durch ein Paar elektronischer Steuereinheiten, eine für eine Gesamtbetriebssteuerung und die andere zur Versorgungsspannungseinstellung, gesteuert. Normalerweise als Hauptscheinwerfer verwendet, beginnen Xenon-Lampen auch als Abblendscheinwerfer Verwendung zu finden. Doch obwohl sie eine bessere Leistung liefern als herkömmliche Lampen, haben Xenon-Lampen den Nachteil, dass sie etwas teuerer sind und dass sie eine Hochleistungselektronikeinheit benötigen, zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom bei einer Spannung von ungefähr 20 000 Volt, welche zur Zündung des Gases benötigt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System für die Frontbeleuchtung eines Transportmittels, insbesondere eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches verglichen mit dem oben diskutierten Stand der Technik innovativ ist.
  • Diese Aufgabe ist entsprechend der vorliegenden Erfindung vollständig erreicht durch ein Beleuchtungssystem, welches die in Anspruch 1 definierten Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Zusammenfassend basiert die Erfindung auf dem Prinzip des Bereitstellens eines Frontbeleuchtungssystems für ein Kraftfahrzeug, umfassend optische Elemente, welche Leuchtdioden oder LEDs als Lichtquelle verwenden, wobei die LEDs wahlweise durch eine entfernt angeordnete Elektronikeinheit steuerbar sind, um als Positionslichter, Abblendscheinwerfer, Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer oder Fahrtrichtungsanzeiger betrieben zu werden. Das System ist konstruiert als Ansammlung von Elementareinheiten, welche jeweils zur Ausübung einer der vorbenannten Funktionen vorgesehen ist, wobei die Anordnung der Einheiten vorteilhaft gesetzt ist, um einen bestimmten ästhetischen Effekt zu erreichen.
  • Die hier vorgeschlagene Lösung nutzt vorzugsweise die neueste Generation von LEDs, welche im Stande sind, eine Leuchtstärke von ungefähr 50 Lumen weißen Lichts bereitzustellen, verglichen mit den 20 Lumen, die durch LEDs vom herkömmlichen Typ bereitgestellt werden. Die Verwendung von Hochleistungs-LEDs ermöglicht es, die benötigte Beleuchtungsleistung mit einer kleineren Anzahl von Lichtquellen zu erreichen, wobei weniger Platz eingenommen wird und den durch die Hersteller aufgestellten Platzbeschränkungen der Fahrzeuge, in welche die optischen Aufbauten einzupassen sind, entsprochen wird.
  • Die Verwendung einer LED-Konstruktion, vorgesehen als die Summe spezifischer Elementarfunktionen, welche als Gesamtheit, teilweise oder eine nach der anderen verwendet werden können, ermöglicht es, alle Beleuchtungsfunktionen eines Kraftfahrzeugs, einschließlich der des Fahrtrichtungsanzeigers und des Nebelscheinwerfers, in einem optischen Aufbau zu konzentrieren.
  • Die Struktur dieser optischen Aufbauten bietet verschiedene Vorteile gegenüber denen des Stands der Technik und zwar nehmen sie weniger Platz ein und bieten mehr Flexibilität bezüglich ihrer räumlichen Anordnung an der Vorderseite des Fahrzeuges, wodurch die Aerodynamik des Fahrzeugs optimiert werden kann.
  • Die Verwendung von LEDs als Lichtquellen ermöglicht ferner, den Energieverbrauch zu reduzieren und die Lebenszeit der optischen Aufbauten zu erhöhen, verglichen mit denen des Stands der Technik, welche mit Glühlampen oder Iodlampen arbeiten, sowie auch die Herstellungskosten verglichen mit optischen Aufbauten, welche mit Xenon-Lampen arbeiten, zu senken.
  • Die Merkmale und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher angesichts der detaillierten Beschreibung, welche folgt und welche allein als ein nichtbeschränkendes Beispiel bereitgestellt wird, mit Bezug zu den angefügten Zeichnungen, in welchen:
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht, welche schematisch einen vorderen linken optischen Aufbau für ein Kraftfahrzeug entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung illustriert;
  • Fig. 2 ist ein vertikaler Längsschnitt des optischen Aufbaus von Fig. 1; und
  • Fig. 3 ist ein vertikaler Längsschnitt eines einzelnen optischen LED- Elements des optischen Aufbaus von Fig. 1.
  • Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, enthält ein optischer Aufbau entsprechend der vorliegenden Erfindung, allgemein mit 10 bezeichnet, eine Mehrzahl von optischen Elementen 11, welche in regelmäßiger Anordnung innerhalb eines Raumes 12, definiert zwischen einer Trägerfläche 13 und einer transparenten Abdeckung 14, angeordnet sind. Die Elemente 11 sind in Einheiten organisiert, wobei jede zur Ausübung einer elementaren Funktion (Positionslicht, Hauptscheinwerfer, Abblendscheinwerfer, Fahrtrichtungsanzeiger oder Nebelscheinwerfer) vorgesehen ist. Elemente 11, welche zur selben funktionalen Einheit gehören, können entweder zusammen gruppiert sein oder in verschiedenen Weisen innerhalb der optischen Baugruppe 10 verteilt sein, um einen bestimmten ästhetischen Effekt zu erzeugen, wobei noch immer den in verschiedenen Ländern aufgestellten Vorschriften entsprochen wird.
  • Unter Bezugnahme auf eine durch ein Beispiel in Fig. 3 illustrierte Ausführung enthält jedes optische Element 11 eine LED-Lichtquelle 15, vorteilhafterweise des oben erwähnten Hochleistungstyps, welche an einer Trägerplatte 16 angebracht ist, die an dem Boden eines topfförmigen Elements 17 befestigt ist. Eine optische Führung 18 ist der Lichtquelle 15 zugeordnet, zum Führen des durch die Quelle emittierten Lichts in Richtung zu einer Linse 19, welche an einem hohlen zylindrischen Element 20 koaxial mit dem topfförmigen Element 17 angebracht ist.
  • Das zylindrische Element 20 wird zuerst axial verschiebbar in das topfförmige Element 17 eingebracht, wobei der Abstand zwischen der LED 15 und der Linse 19 nach Maßgabe der Betriebsangaben, welche für ein bestimmtes optisches Element benötigt werden, eingestellt werden kann, und dann an dem topfförmigen Element 17, z. B. durch Kleben, fixiert wird.
  • Sollte das optische Element zum Betrieb als Hauptscheinwerfer vorgesehen sein, so ist ein transversaler Spalt 21 im zylindrischen Element 20 ausgebildet und eine Blende 22 ist darin eingebracht, um dem emittierten Licht eine typische asymmetrische Orientierung zu geben, wie durch aktuelle Vorschriften vorgeschrieben ist.
  • Das optische Element 11 ist an der Trägerbasis 13 mit Hilfe eines Ständers 23 angebracht, in welchem die elektrischen Verbindungen für die Energieversorgung der LED untergebracht sind.
  • Um die von der LED abgegebene Wärmeenergie zu zerstreuen, welche in jedem Fall viel geringer ist, als die, die durch eine normale Glühlampe abgegeben wird, sind Kühlrippen 24 hinter dem Boden des topfförmigen Elements 17 bereitgestellt und mit der Trägerplatte 16 der LED verbunden.
  • Jedes optische Element 11 hat eine Linse und eine optische Führung, welche beide an die auszuübende Funktion (Positionslicht, Abblendscheinwerfer, Hauptscheinwerfer, Fahrtrichtungsanzeiger oder Nebelscheinwerfer) angepasst sind.
  • Im Fall, dass LED-Lichtquellen verwendet werden, welche fähig sind, eine Leuchtstärke von ca. 50 Lumen weißen Lichts bereitzustellen, wird jede Funktion, sei es Positionslicht, Hauptscheinwerfer, Abblendscheinwerfer oder Nebelscheinwerfer, mindestens zehn optische Elemente benötigen (im Allgemeinen von zehn bis sechzehn), wobei die Fahrtrichtungsanzeigerfunktion mindestens zwei Elemente benötigt (im Allgemeinen von zwei bis fünf). Falls und wenn LED-Technologie LEDs zur Verfügung stellt, welche 150 oder mehr Lumen Leuchtstärke bereitstellen, dann wird es möglich sein, die Anzahl optischer Elemente, welche für jede Funktion benötigt wird, proportional zu reduzieren und somit die Größe eines optischen Aufbaus nach Maßgabe der Erfindung weiter zu reduzieren.
  • Vorteilhafterweise wird jedes der optischen Elemente individuell durch die elektronische Steuereinheit gesteuert, um die ihr zugeordnete Funktion auszuüben. Diese Besonderheit ermöglicht auch das Ausüben einer Reihe von Zusatzfunktionen, wie das Steuern der Orientierung und der momentanen Helligkeit des von jeder optischen Einheit emittierten Lichtstrahls nach Maßgabe von Sichtbedingungen und der Geschwindigkeit und Richtung des Fahrzeugs.
  • Die Nebelscheinwerferfunktion ist vorzugsweise in dem selben optischen Aufbau enthalten, welche zur Ausübung aller anderen Funktionen vorgesehen ist, aber es könnte ohne Nachteil einem separaten optischen Aufbau zugeordnet werden, falls an der Vorderseite des Fahrzeugs nur begrenzter Platz zur Verfügung stehen sollte.
  • Natürlich können unter Beibehaltung des Prinzips der Erfindung Ausführungen und Herstellungsdetails weiter variiert werden von denen, welche allein durch nicht begrenzende Beispiele beschrieben und illustriert wurden.
  • Das System umfasst ein Paar optischer Aufbauten 10, links bzw. rechts, wobei jeder enthält: eine Trägerbasis 13, auf welcher eine Mehrzahl von optischen Elementen 11 angebracht sind, und eine transparente Abdeckung 14 zum Schützen der Elemente 11 und zum Durchlassen des von diesen Elementen emittierten Lichtes. Jedes optische Element 11 enthält eine LED- Lichtquelle 15, welche durch eine Fernsteuereinheit steuerbar ist und dazu vorgesehen ist, eine der Funktionen aus der Gruppe, umfassend Positionslicht, Abblendscheinwerfer, Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer und Fahrtrichtungsanzeigerlicht, auszuüben. Aufgrund der Verwendung von optischen LED-Elementen ist es möglich, optische Aufbauten 10 von kleiner Größe bereitzustellen, deren Form einfach an die des Fahrzeugkarosserie angepasst werden kann.

Claims (5)

1. Frontbeleuchtungssystem für ein Transportmittel, wie etwa ein Kraftfahrzeug, welches dazu vorgesehen ist, die Funktionen des Positionslichts, Abblendscheinwerfers, Hauptscheinwerfers, Nebelscheinwerfers und Fahrtrichtungsanzeigerlichts auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mehrzahl von optischen Elementen (11) umfasst, welche jeweils eine LED-Lichtquelle (15), die durch eine elektronische Fernsteuereinheit steuerbar ist, und Führungsmittel (18, 19) zum Führen des durch die Quelle (15) emittierten Lichtstrahls enthalten.
2. Frontbeleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der optischen Elemente (11) für eine Funktion aus der Gruppe, umfassend Positionslicht, Abblendscheinwerfer, Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer und Fahrtrichtungsanzeiger vorgesehen ist.
3. Frontbeleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente (11) in elementaren Funktionseinheiten organisiert sind, wobei jede zur Ausübung einer der vorgenannten Beleuchtungs- oder Signalisierungsfunktionen betreibbar ist und welche entweder als eine Gesamtheit oder als wahlweise betreibbare Untereinheiten verwendet werden können.
4. Frontbeleuchtungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsteuereinheit dazu vorgesehen ist, die elementaren Funktionseinheiten in Abhängigkeit von Steuerungsparametern wie den Sichtverhältnissen und der Geschwindigkeit und Richtung des Fahrzeugs zu steuern.
5. Frontbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Paar optischer Aufbauten (10), links bzw. rechts, umfasst, welche enthalten: eine Trägerbasis (13), auf welcher die entsprechenden optischen Elemente (11) angebracht sind, und eine transparente Abdeckung (14) zum Schützen der Elemente (11) und zum Durchlassen des durch diese Elemente emittierten Lichts.
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