-
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 die 2 und 3 angeführt werden.
-
1 stellt
einen vertikalen Längsschnitt
eines Scheinwerfers dar, der einer Sonneneinstrahlung ausgesetzt
ist. Die 2 und 3 zeigen
jeweils einen vertikalen Längsschnitt
eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers.
-
In 1 ist
ein Scheinwerfer 10 in elliptischer Ausführung dargestellt.
Nach einer bekannten Bauweise enthält er in einem Gehäuse 12 einen
konkaven Reflektor 18 mit Ellipsoidform, dessen lange Achse
die optische Achse des Reflektors 10 definiert. An der
Rückseite
des Reflektors ist eine Lampe 15 befestigt. Bei dieser
Lampe kann es sich um eine Glühlampe
oder um eine Entladungslampe handeln. Die Lichtquelle 17,
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 Reflektors 18 verläuft. Durch diesen
Abdeckschirm kann die Hell-Dunkel-Grenze des durch den Scheinwerfer 10 erzeugten
Lichtbündels
definiert werden.
-
Eine
Linse 20 ist an der Vorderseite des Abdeckschirms 22 in
einem Abstand in der Größenordnung
der Brennweite dieser Linse 20 angeordnet. Genauer gesagt,
befindet sich der Brennpunkt der Linse 20 in der Nähe des zweiten
Brennpunkts des Reflektors 18. Die Linse 20 ist
mittels eines allgemein rohrförmigen
Trägerteils 24 befestigt,
das im allgemeinen als Zwischenteil bezeichnet wird.
-
Der
Abdeckschirm 22 und das Zwischenteil 24 sind an
Queransätzen
befestigt, die von der Vorderseite des Reflektors 18 ausgehen.
Die Linse 20 wird axial nach vorn durch das Zwischenteil 24 und nach
hinten durch ein kranzförmiges
Halteteil 26 gehalten. Dieses Halteteil 26 ist
im Innern des durch das Zwischenteil 24 gebildeten Rohrs
eingesetzt und wird durch dieses gehalten. Die Linse 20 wird
radial durch das Zwischenteil 24 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 Abdeckscheibe 14 aus Glas oder Kunststoff
das Gehäuse, wobei
sie den Austritt der durch den Scheinwerfer 10 abgestrahlten
Lichtstrahlen ermöglicht.
Die Abdeckscheibe 14 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 Blende 28 umgibt
die Linse und erstreckt sich hauptsächlich nach hinten, im wesentlichen
parallel zum Zwischenteil 24. Diese erste Blende 28 ist
aus aluminiertem Kunststoff ausgeführt.
-
Eine
zweite Blende 30 ist im unteren Teil des Reflektors axial
zwischen der Linse 20 und der Abdeckscheibe 14 angeordnet.
Diese zweite Blende 30 ermöglicht vor allem die Abdeckung
des Befestigungsbereichs der Abdeckscheibe 14 am Gehäuse 12.
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 Scheinwerfer 10,
ohne daß ihre
Intensität signifikant
verringert wird, da die Abdeckscheibe 14 glatt ist. In 1 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 Fläche 21 ein. Bei großen Einfallswinkeln
der Sonneneinstrahlung, insbesondere bei dem in 1 dargestellten
Einfallswinkel von 60°,
werden die Strahlen anschließend
vollständig
durch die ebene Fläche 19 der
Linse 20 reflektiert. Sie treten daher aus der Linse 20 im
unteren Teil ihrer konvexen Fläche 21 aus,
was ihre Bündelung
in einem Punkt C zur Folge hat, der unter der Linse 20 und
vor dieser angeordnet ist.
-
Wie
in 1 zu erkennen ist, kann der Punkt C in der Nähe der zweiten
Blende 30 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 Blende 30 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 Blende 30 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 Scheinwerfer 10 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 Metallisierung 42 in einem
oberen Teil ihrer konvexen Fläche 41 versehen.
Diese Metallisierung wird in 2 schematisch
durch die Bezugsnummer 42 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 Linse 40 gelangen. Mit anderen Worten: Die metallisierte
Oberfläche 42 filtert
die Sonnenstrahlung. Die vorstehend beschriebene Erwärmung findet
daher nicht statt oder wird erheblich eingeschränkt. Dadurch kann jedes Risiko
eines Schmelzens der Blende 30 oder jedes Brandrisiko vermieden
werden.
-
Als
Variante kann ein lichtundurchlässiger Anstrich
im oberen Teil der konvexen Fläche 41 der Linse 40 aufgetragen
werden.
-
Diese
Beschichtungen (Metallisierung oder Anstrich) beeinträchtigen
nicht die einwandfrei optische Funktionsweise des Scheinwerfers 10,
da der optisch wichtigste Bereich der Linse 40 der in der Nähe der optischen
Achse angeordnete Bereich ist. Der obere Teil der Linse 40 spielt
keine maßgebliche Rolle
bei der Definition des durch den Scheinwerfer 10 auf die
Fahrbahn projizierten Bilds.
-
In 3 ist
eine zweite Ausführungsart
der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsart wird die Oberflächenbeschaffenheit
der konvexen Fläche 61 der
Linse im oberen Teil der konvexen Fläche 61 beispielsweise
durch Sandstrahlen oder Granitstrahlen verändert. Der sandgestrahlte oder
granitgestrahlte obere Teil der konvexen Fläche 61 der Linse ist
bei der Bezugsnummer 64 in 3 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 Blende 30 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 Fläche 59 der
Linse 60, gegenüber
dem sandgestrahlten oder granitgestrahlten Bereich 64,
ein lichtundurchlässiger
Anstrich oder eine Metallisierung 62 aufgebracht (in 3 schematisch
dargestellt). Diese Beschichtung 62 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 Linse 60 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.