DE19803986B4 - Scheinwerfer in elliptischer Ausführung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Scheinwerfer
(10) in elliptischer Ausführung,
insbesondere für
Kraftfahrzeuge, der ein durch eine transparente Abdeckscheibe (14)
verschlossenes Gehäuse
(12) umfasst, in dem die folgenden Teile enthalten sind:
– ein konkaver Reflektor (18) mit der Gesamtform eines Ellipsoids,
– eine annähernd im ersten Brennpunkt (F1) des Reflektors angeordnete Lichtquelle (17),
– eine Linse (40, 60), die eine ebene Fläche (39, 59) und eine konvexe Fläche (41, 61) aufweist und deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunktes (F2) des Reflektors angeordnet ist,
– eine Blende (30), die sich zwischen der Linse (40, 60) und der Abdeckscheibe (14) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (40, 60) im oberen Teil mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung (42) trägt, die das von außen einfallende Tageslicht insgesamt oder teilweise filtert, oder optische Ablenkmittel (64), so dass das von außen einfallende Tageslicht nicht oder kaum in die Linse (40, 60) gelangt.
– ein konkaver Reflektor (18) mit der Gesamtform eines Ellipsoids,
– eine annähernd im ersten Brennpunkt (F1) des Reflektors angeordnete Lichtquelle (17),
– eine Linse (40, 60), die eine ebene Fläche (39, 59) und eine konvexe Fläche (41, 61) aufweist und deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunktes (F2) des Reflektors angeordnet ist,
– eine Blende (30), die sich zwischen der Linse (40, 60) und der Abdeckscheibe (14) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (40, 60) im oberen Teil mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung (42) trägt, die das von außen einfallende Tageslicht insgesamt oder teilweise filtert, oder optische Ablenkmittel (64), so dass das von außen einfallende Tageslicht nicht oder kaum in die Linse (40, 60) gelangt.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Scheinwerfer in elliptischer Ausführung, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
- Aus der
DE 41 09 657 A1 ist ein Scheinwerfer bekannt mit einem durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossenem Gehäuse, einem konkaven Reflektor mit der Gesamtform eines Ellipsoids, einer annähernd im ersten Brennpunkt des Reflektors angeordneten Lichtquelle, einer Linse, die eine ebene Fläche und eine konvexe Fläche aufweist und deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunkts des Reflektors angeordnet ist und einer Blende, die sich zwischen der Linse und der Abdeckscheibe befindet, wobei die Linse als UV-Filter dient und eine Beschichtung aufweist. - Aus der
DE 40 31 352 A1 ist ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem in Lichtaustrittsrichtung vor dem Reflektor des Scheinwerfers eine Blende angeordnet ist, deren Kante zur Bildung der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung über ein Objektiv abgebildet wird. Die Kante der Blende weist einen in Lichtaustrittsrichtung gesehen rechten horizontalen Abschnitt und einen links an diesen anschließenden, um 15° bezüglich der Horizontalen abfallenden Abschnitt auf. Das Objektiv ist auf einer Seite mit einer Wellenstruktur versehen. Die Wellen verlaufen in sich geradlinig und erstrecken sich unter dem halben Anstiegswinkel des Kantenabschnitts der Blende gleichsinnig geneigt zur Horizontalen. Durch die Wellen wird die Abbildung der Kante der Blende verunschärft. - Aus der
DE 36 02 262 A1 ist ein Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht von Kraftfahrzeugen bekannt, der ein aus gepresstem Glas hergestelltes Objektiv hat, dessen eine Seite asphärische Teilflächen gleicher oder unterschiedlicher Asphären aufweist. Die Teilflächen sind in Richtung der Achse versetzt, wobei die Versatzstufe Abrundungen aufweist. Hierdurch ist unmittelbar durch das Objektiv sowohl ein Eingriff in die Lichtverteilung als auch eine Korrektur des Lichtbündelfarbsaumes möglich. - Scheinwerfer in elliptischer Ausführung umfassen einen konkaven Reflektor, der im Wesentlichen in Form eines Rotationsellipsoids ausgeführt ist und demzufolge zwei Brennpunkte besitzt. Eine Lichtquelle ist in der Nähe des am nächsten am Reflektor befindlichen Brennpunkts angebracht, der im Allgemeinen als erster Brennpunkt bezeichnet wird. Vor dem Reflektor ist eine plankonvexe Linse angeordnet, deren Brennpunkt sich im zweiten Brennpunkt des Reflektors befindet.
- Wenn der Scheinwerfer eine Funktion erfüllen soll, deren Beleuchtung eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist, wie die Abblendlicht-Funktion, ist außerdem ein Abdeckschirm im Bereich des gemeinsamen Brennpunkts der Linse und des Reflektors vorgesehen. Dieser Abdeckschirm hält einen Teil der vom Reflektor kommenden Lichtstrahlen auf, um die gewünschte Hell-Dunkel-Grenze zu bilden.
- Nach einer hinreichend bekannten Bauweise sind sämtliche vorstehend beschriebenen Elemente in einem Gehäuse angeordnet, das an der Vorderseite durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossen wird. Das Gehäuse wird im Allgemeinen mit einer Blende versehen, die die Linse umgibt, damit die Elemente des Scheinwerfers, abgesehen von der Linse, von außen nicht sichtbar sind. Diese Blende ist zumeist aus Kunststoff ausgeführt.
- Wenn der Scheinwerfer der Sonne ausgesetzt ist, gelangt ein Teil der Sonnenstrahlen, die durch die Abdeckscheibe in den Scheinwerfer eindringen, in die Linse, wobei sie durch ihre konflexe Fläche hindurchgehen. Diese Strahlen werden zumindest teilweise durch die ebene Fläche der Linse reflektiert. Bei bestimmten Einfallswinkeln der Sonnenstrahlung kommt es auch vor, dass ein großer Teil der Strahlen reflektiert wird und sich am Ausgang der Linse, zuweilen an der Blende, erneut bündelt. Der aus der Bündelung des Lichtbündels resultierende Temperaturanstieg kann beträchtlich ausfallen und so weit gehen, dass er das Schmelzen der Blende zur Folge hat oder sogar einen Brand verursacht.
- Um derartige Probleme zu vermeiden, schlägt die vorliegende Erfindung einen Scheinwerfer in elliptischer Ausführung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vor, der ein durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossenes Gehäuse umfasst, in dem ein konkaver Reflektor mit der Gesamtform eines Ellipsoids, eine annähernd im ersten Brennpunkt des Reflektors angeordnete Lichtquelle, eine Linse, die eine ebene Fläche und eine konvexe Fläche aufweist und deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunkts des Reflektors angeordnet ist, sowie eine zwischen der Linse und der Abdeckscheibe angeordnete Blende enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse im oberen Teil mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung trägt, die das von außen einfallende Tageslicht insgesamt oder teilweise filtert.
- Nach vorteilhaften Aspekten der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- – Die Filterbeschichtung ist durch Metallisierung ausgeführt.
- – Die Filterbeschichtung ist eine lichtundurchlässige Farbschicht.
- – Die Beschichtung ist auf der konvexen Fläche der Linse ausgeführt.
- – Die Beschichtung ist auf der ebenen Fläche der Linse ausgeführt, während die konvexe Fläche in ihrem oberen Teil optische Ablenkmittel aufweist.
- – Die Beschichtung ist auf der ebenen Fläche der Linse ausgeführt, während die Oberflächenbeschaffenheit des Teils der konvexen Fläche, der der besagten Beschichtung gegenüberliegt, verändert ist.
- – Die Oberflächenbeschaffenheit ist durch Granitstrahlen verändert.
- – Die Oberflächenbeschaffenheit ist durch Sandstrahlen verändert.
- – Der obere Teil ist im oberen Drittel der Linse enthalten.
- – Der obere Teil erstreckt sich annähernd auf dem oberen Viertel der Linse.
- Es folgt nun eine eingehendere Beschreibung des Phänomens der Erwärmung der Blende unter Bezugnahme auf
1 sowie von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die ohne einschränkende Wirkung unter Bezugnahme auf die2 und3 angeführt werden. -
1 stellt einen vertikalen Längsschnitt eines Scheinwerfers dar, der einer Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Die2 und3 zeigen jeweils einen vertikalen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers. - In
1 ist ein Scheinwerfer10 in elliptischer Ausführung dargestellt. Nach einer bekannten Bauweise enthält er in einem Gehäuse12 einen konkaven Reflektor18 mit Ellipsoidform, dessen lange Achse die optische Achse des Reflektors10 definiert. An der Rückseite des Reflektors ist eine Lampe15 befestigt. Bei dieser Lampe kann es sich um eine Glühlampe oder um eine Entladungslampe handeln. Die Lichtquelle17 , die sie trägt (Glühfaden oder Entladungsgefäß), ist in etwa im ersten Brennpunkt F1 des Reflektors angeordnet. - Ein Abdeckschirm
22 ist an der Vorderseite des Reflektors in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse angeordnet, die in der Nähe des zweiten Brennpunkts F2 des Reflektors18 verläuft. Durch diesen Abdeckschirm kann die Hell-Dunkel-Grenze des durch den Scheinwerfer10 erzeugten Lichtbündels definiert werden. - Eine Linse
20 ist an der Vorderseite des Abdeckschirms22 in einem Abstand in der Größenordnung der Brennweite dieser Linse20 angeordnet. Genauer gesagt, befindet sich der Brennpunkt der Linse20 in der Nähe des zweiten Brennpunkts des Reflektors18 . Die Linse20 ist mittels eines allgemein rohrförmigen Trägerteils24 befestigt, das im allgemeinen als Zwischenteil bezeichnet wird. - Der Abdeckschirm
22 und das Zwischenteil24 sind an Queransätzen befestigt, die von der Vorderseite des Reflektors18 ausgehen. Die Linse20 wird axial nach vorn durch das Zwischenteil24 und nach hinten durch ein kranzförmiges Halteteil26 gehalten. Dieses Halteteil26 ist im Innern des durch das Zwischenteil24 gebildeten Rohrs eingesetzt und wird durch dieses gehalten. Die Linse20 wird radial durch das Zwischenteil24 gehalten. - Das Gehäuse ist an der Rückseite durch eine Abdeckung (oder Kappe)
16 verschlossen, um die Auswechslung der Lampe zu ermöglichen. An der Vorderseite verschließt eine transparente Abdeckscheibe14 aus Glas oder Kunststoff das Gehäuse, wobei sie den Austritt der durch den Scheinwerfer10 abgestrahlten Lichtstrahlen ermöglicht. Die Abdeckscheibe14 ist allgemein glatt oder schwach ablenkend. - Um die vorstehend beschriebenen Elemente (mit Ausnahme der Linse, aus der das Lichtbündel austritt und die ein ansprechendes Aussehen aufweist) nach außen abzudecken, ist das Gehäuse mit zwei Blenden
28 ,30 versehen. Die erste Blende28 umgibt die Linse und erstreckt sich hauptsächlich nach hinten, im wesentlichen parallel zum Zwischenteil24 . Diese erste Blende28 ist aus aluminiertem Kunststoff ausgeführt. - Eine zweite Blende
30 ist im unteren Teil des Reflektors axial zwischen der Linse20 und der Abdeckscheibe14 angeordnet. Diese zweite Blende30 ermöglicht vor allem die Abdeckung des Befestigungsbereichs der Abdeckscheibe14 am Gehäuse12 . Diese zweite Blende ist aus Kunststoff mit schwarzer Farbe oder mit einem schwarzen Anstrich ausgeführt. - Wenn bei schönem Wetter die Sonne hoch am Himmel steht, tritt das folgende Phänomen auf. Sonnenstrahlen gelangen durch die Abdeckscheibe
14 in den Scheinwerfer10 , ohne daß ihre Intensität signifikant verringert wird, da die Abdeckscheibe14 glatt ist. In1 sind diese Sonnenstrahlen I für den Fall dargestellt, in dem sie einen Einfallswinkel von 60° (bezogen auf die Horizontale) aufweisen. - Die Strahlen, die in den oberen Teil der Linse
20 gelangen, dringen in diese durch ihre konvexe Fläche21 ein. Bei großen Einfallswinkeln der Sonneneinstrahlung, insbesondere bei dem in1 dargestellten Einfallswinkel von 60°, werden die Strahlen anschließend vollständig durch die ebene Fläche19 der Linse20 reflektiert. Sie treten daher aus der Linse20 im unteren Teil ihrer konvexen Fläche21 aus, was ihre Bündelung in einem Punkt C zur Folge hat, der unter der Linse20 und vor dieser angeordnet ist. - Wie in
1 zu erkennen ist, kann der Punkt C in der Nähe der zweiten Blende30 angeordnet sein. Auf diese trifft daher ein konzentriertes Lichtbündel in einem Punkt E, der sich dementsprechend um mehrere Dutzend Grad erwärmt. Diese Erwärmung wird dadurch verstärkt, daß die zweite Blende30 eine schwarze Farbe hat und infolgedessen einen großen Teil der Energie aufnimmt, die in dem konzentrierten Lichtbündel enthalten ist. Diese Erwärmung kann das Schmelzen der zweiten Blende30 bewirken oder sogar einen Brand verursachen. - In
2 ist ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer dargestellt. Dieser Scheinwerfer ist mit Ausnahme der Linse identisch mit dem vorstehend beschriebenen Scheinwerfer10 ausgeführt. Im folgenden werden jeweils die gleichen Bezugsnummern verwendet, um die diesen beiden Scheinwerfern gemeinsamen Elemente zu bezeichnen. - Erfindungsgemäß wird die Linse
40 mit einer Metallisierung42 in einem oberen Teil ihrer konvexen Fläche41 versehen. Diese Metallisierung wird in2 schematisch durch die Bezugsnummer42 angedeutet. Die Metallisierung kann durch Vakuumbeschichtung ausgeführt sein. - Die Sonnenstrahlen, die auf die Linse
40 treffen, werden daher zumindest teilweise reflektiert, so daß sie nicht (oder kaum) in die Linse40 gelangen. Mit anderen Worten: Die metallisierte Oberfläche42 filtert die Sonnenstrahlung. Die vorstehend beschriebene Erwärmung findet daher nicht statt oder wird erheblich eingeschränkt. Dadurch kann jedes Risiko eines Schmelzens der Blende30 oder jedes Brandrisiko vermieden werden. - Als Variante kann ein lichtundurchlässiger Anstrich im oberen Teil der konvexen Fläche
41 der Linse40 aufgetragen werden. - Diese Beschichtungen (Metallisierung oder Anstrich) beeinträchtigen nicht die einwandfrei optische Funktionsweise des Scheinwerfers
10 , da der optisch wichtigste Bereich der Linse40 der in der Nähe der optischen Achse angeordnete Bereich ist. Der obere Teil der Linse40 spielt keine maßgebliche Rolle bei der Definition des durch den Scheinwerfer10 auf die Fahrbahn projizierten Bilds. - In
3 ist eine zweite Ausführungsart der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsart wird die Oberflächenbeschaffenheit der konvexen Fläche61 der Linse im oberen Teil der konvexen Fläche61 beispielsweise durch Sandstrahlen oder Granitstrahlen verändert. Der sandgestrahlte oder granitgestrahlte obere Teil der konvexen Fläche61 der Linse ist bei der Bezugsnummer64 in3 schematisch angedeutet. - Dank dieser Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit werden die im oberen Teil der Linse
60 einfallenden Lichtstrahlen nicht mehr mit Brechung durchgelassen, sondern in alle Richtungen gestreut. Das vorstehend beschriebene Bündelungsphänomen kann daher nicht stattfinden. Dadurch wird jedes Risiko einer Erwärmung der Blende30 ausgeschlossen. - Es muß jedoch verhindert werden, daß bestimmte vom Reflektor
18 kommende Lichtstrahlen nicht ebenfalls in alle Richtungen gestreut werden, um die vor dem Scheinwerfer befindlichen Personen nicht zu blenden, insbesondere die Fahrer der entgegenkommenden Fahrzeuge. Dazu wird auf der konvexen Fläche59 der Linse60 , gegenüber dem sandgestrahlten oder granitgestrahlten Bereich64 , ein lichtundurchlässiger Anstrich oder eine Metallisierung62 aufgebracht (in3 schematisch dargestellt). Diese Beschichtung62 filtert, vorzugsweise vollständig, die vom Reflektor kommende Strahlung, die zum oberen Teil der Linse gelangt. - Als Variante kann die Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit durch die Ausführung von optischen Mitteln zur Ablenkung des Lichts, wie etwa Prismen oder Rillen, auf dem oberen Teil der konvexen Fläche
61 der Linse60 ersetzt werden. - In den vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsarten erfolgt eine Beschichtung oder eine Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit in einem oberen Teil der Linse. Dieser obere Teil ist im allgemeinen im oberen Drittel der Linse enthalten; in den beschriebenen Beispielen stellt dieser obere Teil etwa das obere Viertel der Linse dar.
Claims (10)
- Scheinwerfer (
10 ) in elliptischer Ausführung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der ein durch eine transparente Abdeckscheibe (14 ) verschlossenes Gehäuse (12 ) umfasst, in dem die folgenden Teile enthalten sind: – ein konkaver Reflektor (18 ) mit der Gesamtform eines Ellipsoids, – eine annähernd im ersten Brennpunkt (F1) des Reflektors angeordnete Lichtquelle (17 ), – eine Linse (40 ,60 ), die eine ebene Fläche (39 ,59 ) und eine konvexe Fläche (41 ,61 ) aufweist und deren Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunktes (F2) des Reflektors angeordnet ist, – eine Blende (30 ), die sich zwischen der Linse (40 ,60 ) und der Abdeckscheibe (14 ) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (40 ,60 ) im oberen Teil mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung (42 ) trägt, die das von außen einfallende Tageslicht insgesamt oder teilweise filtert, oder optische Ablenkmittel (64 ), so dass das von außen einfallende Tageslicht nicht oder kaum in die Linse (40 ,60 ) gelangt. - Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (
42 ) auf der konvexen Fläche (41 ) der Linse (40 ) ausgeführt ist. - Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtung (
62 ) auf der ebenen Fläche (59 ) der Linse (60 ) ausgeführt ist und dass die konvexe Fläche (61 ) in ihrem oberen Teil optische Ablenkmittel (66 ) aufweist. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterbeschichtung (
42 ,62 ) durch Metallisierung ausgeführt ist. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterbeschichtung (
42 ,62 ) eine lichtundurchlässige Farbschicht ist. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (
62 ) auf der ebenen Fläche (59 ) der Linse (60 ) ausgeführt ist und dass die Oberflächenbeschaffenheit des Teils (64 ) der konvexen Fläche (61 ), der der besagten Beschichtung (62 ) gegenüberliegt, verändert ist. - Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschaffenheit durch Granitstrahlen verändert ist.
- Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschaffenheit durch Sandstrahlen verändert ist.
- Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte obere Teil (
42 ,62 ) im oberen Drittel der Linse (40 ,60 ) enthalten ist. - Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der besagte obere Teil (
42 ,62 ) annähernd auf dem oberen Viertel der Linse (40 ,60 ) erstreckt.
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