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Die
Erfindung betrifft eine Lampe für
einen Fahrzeugscheinwerfer mit Abblendlichtfunktion, die einen Außenkolben
besitzt und die zumindest sichtbares Licht unterschiedlicher Farbe
aus mehreren Bereichen des Außenkolbens
emittiert.
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Der
Begriff Außenkolben
umschreibt im Sinne der Erfindung bei Lampen mit mehreren Kolben den äußersten
und bei Lampen mit nur einem Kolben, diesen einen.
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Fahrzeugscheinwerfer
mit Abblendlichtfunktion sind im Sinne der Erfindung alle Scheinwerfer, die
eine Hell-Dunkel-Grenze erzeugen, wie zum Beispiel reine Abblendlichtscheinwerfer,
kombinierte Fern- und Abblendlichtscheinwerfer, reine Nebelscheinwerfer,
kombinierte Abblendlicht- und Nebellichtscheinwerfer sowie Kurvenlichtscheinwerfer.
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Lampen,
die für
dieses Anwendungsgebiet verwendet werden, sind Glühlampen,
insbesondere Halogenlampen, mit einem oder zwei Glühfäden oder Hochdruck-Gasentladungslampen.
Lampen, die für Fahrzeugscheinwerfer
eingesetzt werden sollen, unterliegen bezüglich ihrer wichtigsten Parameter
internationaler Normen, wie zum Beispiel die SAE- bzw. ECE-Normen,
die speziell den europäischen
oder us-amerikanischen Markt betreffen. Beispielsweise sind die
jeweils einzuhaltenden Farbeigenschaften exakt definiert.
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Üblicherweise
werden Scheinwerfer mit einer Abblendlichtfunktion mit Lampen ausgerüstet, die in
alle Raumrichtungen sichtbares Licht mit nahezu einer gleichen Färbung abstrahlen,
so dass dann regelmäßig ein
farblich homogen ausgeleuchteter Verkehrsraum bewirkt wird.
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Die
jeweils gewünschte
und/oder geforderte Lichtfarbe ist durch übliche Beschichtungen, die
insbesondere auf der äußeren Oberfläche des
Außenkolbens
der Lampe in bekannter Art und Weise aufgetragen sind, erreichbar.
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Es
ist bekannt, das bläuliches
Licht besser an Hindernissen im Verkehrsraum, beispielsweise Verkehrszeichen,
reflektiert wird und somit insbesondere für den Fahrer des Fahrzeuges,
welches diesbezüglich
den Verkehrsraum ausleuchtet, besser bzw. zeitiger wahrgenommen
werden kann, so dass damit die Verkehrssicherheit regelmäßig erhöht werden
kann. Gelblich gefärbtes
Licht bewirkt hingegen eine geringere Blendempfindlichkeit für den Fahrer des
entgegenkommenden Fahrzeuges. Darüber hinaus ist bekannt, dass
das menschliche Auge neben der achromatischen Empfindlichkeit, die
u.a. mit der normierten Empfindlichkeitskurve V(λ) beschreibbar ist, auch eine
chromatische Empfindlichkeit aufweist, die extrem stark von den
Parametern Umgebungsbeleuchtung und Dauer der Blendbeleuchtung abhängt. Die
chromatische Empfindlichkeit hängt
im blauen Spektralbereich sehr stark von der Dauer der Blendbeleuchtung
ab. Steigt beispielsweise die Dauer der Blendbeleuchtung von 5 ms
auf 1 Sekunde an, verfünffacht
sich die spektrale Empfindlichkeit des Auges. Dies gilt insbesondere
für die
peripheren Sehbereiche des Auges unter mesoskopischen Sichtbedingungen.
Mesoskopische Sichtbedingungen bestehen, wenn die farbempfindlichen
(Tagsehen) und die farbunempfindlichen (Nachtsehen) Sehzellen gleichermaßen angesprochen
werden. Beim Tagsehen werden überwiegend
farbempfindliche Sehzellen und beim Nachtsehen farbunempfindliche
Sehzellen angesprochen.
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Die
integrale spektrale Intensitätsverteilung einer
Hochdruck-Gasentladungslampe, wie einer sog. Xenon-Lampe, ist im
Vergleich zu einer Halogenlampe im kurzwelligen (blauen) Spektralbereich 2–3 mal höher. Experimentelle
Untersuchungen an Testpersonen haben ergeben, dass die Beleuchtungsstärke einer
Halogenlampe 25 bis 50% höher als
die Beleuchtungsstärke
einer Xenon-Lampe sein müsste,
um die gleiche Blendwirkung auszulösen. Eine Reduzierung der Beleuchtungsstärke einer
Xenon-Lampe im kurzwelligen (blauen) Spektralbereich und somit eine
Reduzierung der Blendung entgegenkommender Verkehrsteilnehmer, lässt sich über eine gelbe
Beschichtung auf dem Lampenkolben einstellen. Entsprechende gelb
beschichtete Xenon- oder Halogen-Lampenkolben
sind bekannt.
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Aus
der
US 5,578,893 ist
eine Halogenlampe für
einen Frontscheinwerfer eines Fahr zeugs bekannt, die zwei Glühfäden besitzt
und die sowohl die Abblendlicht- und Fernlichtfunktion realisieren
kann. Ein Glühfaden,
nämlich
der Abblendlicht-Glühfaden, ist
dabei nahe der Spitze des Glaskolbens und der zweite, der Fernlicht-Glühfaden,
nahe der Quetschung des Glaskolbens angeordnet. An einen lichtundurchlässigen Bereich
an der Spitze des Außenkolbens
schließt
sich ein beschichteter Bereich an, der mit dem Abblendlicht-Glühfaden,
der nahe der Spitze des Glaskolbens angeordnet ist und der allein der
Abblendlichtfunktion dient, kommuniziert. Die homogene Beschichtung
ist in Größe und Form
so bemessen und angeordnet, dass gesichert ist, dass das aus dem
Abblendlicht-Glühfaden
emittierte Licht nahezu vollständig
diesen beschichteten Bereich passieren muss, um die Lampe verlassen
zu können.
Bei Realisierung der Abblendlichtfunktion passiert das durch diesen
Glühfaden
emittierte Licht somit fast ausschließlich diesen beschichteten
Bereich des Außenkolbens.
Diese im blauen Spektralbereich absorbierende Beschichtung ist in
der Art ausgewählt, dass
das nach außen
austretende sichtbare Licht insbesondere eine gelbliche Färbung besitzt.
Bei Realisierung der Abblendlichtfunktion wird somit der gesamte
dann durch das Fahrzeug ausgeleuchtete Verkehrsraum homogen mit
gelblichen Licht beleuchtet. Die Vorteile bläulichen Lichts sind bei Realisierung der
Abblendlichtfunktion jedoch nicht nutzbar. Hindernisse oder Verkehrsschilder,
die sich in Fahrtrichtung des Fahrzeuges bei Rechtsverkehr am rechten Fahrbahnrand
befinden, sind durch den Fahrer des Fahrzeuges schwer wahrzunehmen.
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Im
Stand der Technik unterscheidet man außerdem zwei unterschiedliche
Typen von Fahrzeugscheinwerfern, nämlich Projektions- und Reflektionsscheinwerfer.
Nur Projektionsscheinwerfer bieten bisher die Möglichkeit, den Verkehrsraum
farblich inhomogen auszuleuchten. Diese richtungsabhängige farbliche
Ausleuchtung des Verkehrsraumes wird insbesondere durch die Projektionslinse
und nicht durch die Lampe selbst verursacht. Solche Scheinwerfer verursachen
im Bereich oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze eine Blendwirkung durch weißes bzw. blaues
Streulicht, welches vom entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer als
unangenehm empfunden wird. Teilweise besitzen Projektionsscheinwerfer
eine Aufhelloptik, die zusätzlich
weißes
bzw. blaues Streulicht verursacht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Lampe mit einer solchen Beschichtung
bzw. eine Beleuchtungseinrichtung mit solch einer Lampe bereitzustellen,
die sich im Rahmen einer industriellen Massenfertigung effizient
herstellen lässt
und die bei Realisierung der Abblendlichtfunktion eine Erhöhung der
Verkehrsicherheit ermöglicht,
ohne eine Erhöhung
der Blendempfindlichkeit zu bewirken.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass auf dem Außenkolben
zumindest eine partielle Beschichtung der Art angeordnet ist, so
dass bei Realisierung der Abblendlichtfunktion zumindest der Bereich
des Verkehrsraums, der oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegt, mit sichtbarem
farbigen Licht, das an der partiellen Beschichtung gestreut wird,
zumindest teilweise ausleuchtbar ist und gleichzeitig der Bereich
des Verkehrsraums, der unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegt, in
definierten Bereichen mit sichtbarem Licht unterschiedlicher Farbe ausleuchtbar
ist.
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Eine
partielle Beschichtung, die im Sinne der Erfindung nicht den gesamten
Bereich abdeckt, aus dem das emittierte Licht bei Realisierung der
Abblendlichtfunktion aus dem Außenkolben
der Lampe austritt, kann insbesondere bezüglich Schichtaufbau, -dicke
und – zusammensetzung
in Abhängigkeit
von der gewünschten
Funktion der Beschichtung bzw. der Teile der Beschichtung homogen
oder inhomogen sein. Eine solche Beschichtung kann erfindungsgemäß auch aus
mehreren unterschiedlichen Teilen bestehen, die in Abhängigkeit
von ihrer jeweiligen Funktion definiert auf dem Außenkolben
angeordnet sind.
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In
Ländern
mit einem sogenannten Rechtsverkehr, wie zum Beispiel Deutschland,
wird die partielle Beschichtung erfindungsgemäß in einer solchen Art und
Weise auszuwählen
und anzuordnen sein, so dass in Fahrtrichtung des Fahrzeuges die rechte
Fahrbahnseite bzw. insbesondere deren äußerer Bereich mit bläulichem
Licht, die linke Fahrbahnseite mit gelblichem Licht und den Bereich
oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze mit gelblichem Streulicht ausgeleuchtet
wird. Die erfindungsgemäße Lampe
vereinigt somit die Vorteile der bisher bekannten Lampen, die eine
diesbezüglich
vollständige
Beschichtung zur Beeinflussung der Lichtfarbe bei Realisierung der Abblendlichtfunktion
besitzen. Die Blendempfindlichkeit des Gegenverkehrs wird reduziert, wobei
gleichzeitig eine verbesserte Erkennbarkeit von Objekten im peripheren
Sehbereich der rechten und linken Fahrbahnseite erzielt wird. Bei
entsprechender Modifizierung der Erfindung ist diese ebenso an den
Linksverkehr anpassbar.
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Besonders
bevorzugt ist, dass die partielle Beschichtung oder zumindest ein
Teil dieser eine Absorptionsbeschichtung ist, die insbesondere gelbes Licht
passiert. Dichroitische, über
den gesamten Lampenkolben sich erstreckende Beschichtungen bewirken
regelmäßig eine
richtungsabhängige
farbliche Verteilung, welche ursächlich
eine höhere
Blendung des Gegenverkehrs als bei einer Absorptionsbeschichtung
verursacht, was regelmäßig unerwünscht ist.
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Im
Gegensatz dazu verursachen partielle dichroitische Beschichtungen
eine wesentlich geringere Blendung durch unkontrolliert reflektiertes
Licht. Es ist daher in bestimmten Fällen zweckmäßig, dass die partielle Beschichtung
oder ein Teil dieser eine Interferenzbeschichtung oder eine kombinierte
Absorption- und Interferenzbeschichtung ist. Dies kann beispielsweise
der Fall sein, wenn der Farbort der eingesetzten Pigmente außerhalb
der in den SAE- bzw. ECE-Richtlinien normierten Farbbreiche liegt.
Durch eine geeignete Interferenzbeschichtung kann die Farbverteilung
in den gewünschten
Farbbereich verschoben werden.
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Bevorzugt
ist außerdem,
dass auf dem Außenkolben
zumindest ein Teil der partiellen Beschichtung streifenförmig und
nahezu parallel zur Achse der Lichtquelle oder entlang der Pinstripes
angeordnet ist Werden Lampen mit sogenannten Pinstripes verwendet,
die dazu dienen, dasjenige Licht abzuschirmen, das den Gegenverkehr
blenden würde,
bewirkt eine streifenförmige
Anordnung der partiellen Beschichtung, entlang der Pinstripes, dass
der Verkehrsraum unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze mit bläulichem Licht
ausgeleuchtet wird. Blaues Licht, insbesondere im peripheren Sehbereich
entlang der Hell-Dunkel-Grenze, führt zu einer wesentlichen früheren Erkennbarkeit
von Verkehrsschildern oder eventuellen Hindernissen im Verkehrsraum.
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Bevorzugt
ist außerdem,
dass eine partielle Beschichtung, insbesondere eine gelbe Absorptionsschicht,
definiert, insbesondere auf dem vorderen Bereich des Lampenkolbens,
angeordnet ist. Dieser Bereich erstreckt sich bevorzugt von der
Lampenspitze bis zum Ende der Rückführelektrode.
Das an den Pigmenten dieser Beschichtung gestreute gelbe Licht wird
nicht in definierte Bereiche des Verkehrsraumes abgebildet, sondern
vielmehr über
den gesamten Verkehrsraum, also auch in den Fernlichtbereich gestreut.
Gelbes Streulicht im Blendbereich des Fernlichtbereichs wird dem übrigen Streulicht
so überlagert,
das entgegenkommende Verkehrsteilnehmer, auf Grund der geringeren
Empfindlichkeit des Auges im gelben Spektralbereich, einen reduzierten
Blendeindruck haben.
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Bevorzugt
ist außerdem,
dass die partielle Beschichtung zumindest besteht aus einem Teil,
der eine Absorptionsbeschichtung ist, den insbesondere gelbes Licht
verlässt
und der im vorderen und/oder hinteren Bereich des Lampenkolbens
angeordnet ist, und einem Teil, der streifenförmig entlang der Pinstripes
angeordnet ist und den insbesondere blaues Licht verlässt.
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Die
Erfindung wird außerdem
durch eine Beleuchtungseinheit gelöst, die zumindest eine Lampe gemäß der Ansprüche 1 bis
7 enthält.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen anhand
der Zeichnung.
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Es
zeigen:
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1 die schematische Seitenansicht
einer Xenon-Lampe für
einen Reflektionsscheinwerfer,
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2 schematische Darstellung
einer Beleuchtungsverteilung im Verkehrsraum einer Lampe gemäß 1,
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3 die schematische Seitenansicht
einer Xenon-Lampe für
einen Projektionsscheinwerfer,
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4 die schematische Darstellung
einer Xenon-Lampe in einem Projektionsscheinwerfer, und
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5 schematische Darstellung
der Beleuchtungsverteilung im Verkehrsraum einer Lampe gemäß 3.
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1 zeigt in einer schematischen
Seitenansicht eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Xenon-Lampe 1 für einen
Reflektionsscheinwerfer. Als eigentliche Lichtquelle ist innerhalb des
Lampenkolbens 3, der mit einem Sockel 11 verbunden
ist, schematisch in 1 ein
Lichtbogen 12 dargestellt. Der Lichtbogen 12 bildet
sich in bekannter Art und Weise zwischen den beiden Elektroden aus,
wobei die dem Sockel 11 abgewandte Elektrode als Rückführelektrode 6 bezeichnet
wird. Die partielle Beschichtung 2 besteht aus den Teilen 21 und 22 und ist
insgesamt nur auf einem Teil der äußeren Oberfläche des
Außenkolbens 4 angeordnet.
Auf dem Außenkolben 4 sind
zwei Pinstripes 5, wobei in 1 nur
ein Pinstrip 5 erkennbar ist, und in deren unmittelbarer
Nähe zwei
streifenförmige
Teile 21 der partiellen Beschichtung 2, wobei
in 1 nur ein streifenförmiger Teil
erkennbar ist, angeordnet. Der Außenkolben 4 besitzt
außerdem
einen Bereiche 14, der keine Beschichtung trägt, so dass
aus diesem Bereich vorrangig ungefiltertes Licht austritt. Der Teil 22 der
partiellen Beschichtung 2 wird durch eine Absorptionsbeschichtung
gebildet.
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Die
Beschichtung 2 ist eine sogenannte Sol-Gel-Beschichtung,
bei der organische oder anorganische Farbpigmente in einem Netzwerk
aus Siliziumdioxid eingebettet sind. In Abhängigkeit vom gewünschten
Farbeindruck und der gewünschten
Temperaturstabilität
der Beschichtung 2 können
alternativ auch Mischungen unterschiedlicher Pigmente verwendet
werden. Zusätzlich
zu Lösungsmitteln,
wie beispielsweise Di-Acetyl-Alcohol, welches für die Deposition erforderlich
ist, ist die Verwendung von Mitteln, die eine optimale Vernetzung
unterstützen,
wie beispielsweise Pigmente mit einer Alkoxysilan-Verbindung vermischt,
zweckmäßig.
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Die
Anforderungen an die Temperaturstabilität der partiellen Beschichtung 2 werden
insbesondere durch die am Außenkolben 4 der
Hochdruckentladungslampe regelmäßig anzutreffenden
Temperaturen von 900 bis 950°C
bestimmt. Pigmente, die diesen Anforderungen genügen und einen blauen Farbeindruck
durch die beiden streifenförmigen
Teile 2 erzeugen, sind beispielsweise Co-Al-haltige Pigmente. Eine
gute Transparenz sowie ein geringer Streulichtanteil wird u.a. erzielt,
wenn die Korngröße der Pigmente
vorzugsweise kleiner als 100 nm ist.
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Die
Beschichtung 2 wird mit einem bekannten Sprühdruckverfahren
in bekannter An und Weise aufgetragen. Nach dem Auftragen ist es
zweckmäßig, die
Beschichtung 2 bei ca. 250°C für 5 bis 10 Minuten aushärten zu
lassen.
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Alternativ
zum Teil 21 kann auch über
einen Sputter-Beschichtungsprozeß ein blaues Mehrschicht-Interferenzfilter
entlang der Pinstripes 5 auf der Oberfläche des Außenkolbens 4 aufgebracht werden.
Die Breite des Streifens sollte vorzugsweise kleiner oder gleich
3 mm sein.
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2 zeigt schematisch die
Beleuchtungsverteilung der erfindungsgemäßen Lampe 1 auf einem
vertikal angeordneten Schirm, z.B. 10 m vor dem Fahrzeug, gemäß 1, bei Realisierung der Abblendlichtfunktion.
Die 2 enthält die Linie
A als Linie auf der sich die Augen des Fahrers des Gegenverkehrs
bewegen; B, die Linie des linken Fahrbahnrandes; C, die Linie der
Fahrbahnmitte; D, die Linie der Mitte des rechten Fahrbahnrandes;
E, die Linie des rechten Fahrbahnrandes, und F, die Linie der Hell-Dunkel-Grenze, sowie
G, der Bereich des blauen gestreuten Lichtes, welcher nach oben
durch die Linie F der Hell-Dunkel-Grenze begrenzt wird und H, der
Bereich des gelben gestreuten Streulichtes. Licht, welches durch
den Teil 22 der partiellen Beschichtung 2 tritt,
wird im Verkehrsraum in der Nähe der
Hell-Dunkel-Grenze F abgebildet. K bezeichnet, die Linie des Horizontes
und L, den Bereich, der durch ungefiltertes Licht ausgeleuchtet
wird. Die Hell-Dunkel-Grenze F ist der Bereich im Verkehrsraum,
der den vom Scheinwerfer ausgeleuchteten vom nichtausgeleuchteten
Verkehrsraum trennt. Ein Teil des emittierten Lichtes, welches auf
den Teil 22 trifft, wird in den Blendbereich, der sich
oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze F befindet, gestreut und überlagert
das dort vorhandene ungefilterte Streulicht der Lampe 1.
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3 zeigt in einer schematischen
Seitenansicht eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Xenon-Lampe 1 für einen
Projektionsscheinwerfer. Die partielle Beschichtung 2 ist
bei dieser Ausführungsform
auf der Oberfläche
des Außenkolbens 4 im
Bereich zwischen der Rückführelektrode 6 und
dem Ende des Außenkolbens 4 als
homogene und geschlossene gelbe BiVo4-Absorptionsschicht aufgebracht.
Die Pinstripes 5 sind auch auf dem Außenkolben 4 aufgebracht.
Der verbleibende Bereich der Oberfläche des Außenkolbens 4 wird
im wesentlichen durch einen Bereich 14 gebildet, der keine
Beschichtung trägt.
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4 zeigt eine schematische
Darstellung einer Xenon-Lampe mit einer partiellen Beschichtung 2,
die in einem Projektionsscheinwerfer angeordnet ist. Die Lampe 1 ist
in einem elliptischen Spiegel 7 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung
umfasst außerdem
u.a. eine Blende 8, eine Linse 9 und eine übliche kontrastreduzierende
Optik 10. In 4 ist der
als gestrichelte Linie dargestellte Strahlenverlauf 15 des
Anteils des emittierten Lichts, welcher durch den Bereich 14,
und als gepunktete Linie der Strahlenverlauf 13, der aus
der partiellen Beschichtung 2 tritt, dargestellt.
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5 zeigt, in analoger Weise
wie 2, in einer schematischen
Darstellung die Beleuchtungsverteilung im Verkehrsraum der zweiten
Ausführungsform
bei Realisierung der Abblendlichtfunktion.
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Ein
Teil des an der Beschichtung 2 gestreuten gelben Lichts
gelangt, im Gegensatz zum nicht gestreuten ungefilterten Licht,
auch in den Blendbereich H des entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers.
Da das menschliche Auge im gelben Spektralbereich unempfindlicher
ist als im blauen Spektralbereich, ist die Blendwirkung dort deutlich
geringer. Das ungestreut durch die gelbe Absorptionsschicht 2 hindurchtretende
Licht und Teile des an der Beschichtung 2 gestreuten gelben
Lichts gelangt ebenso wie das ungefilterte Licht in den auszuleuchtenden
Verkehrsraum, in 5 der
Bereich L.