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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Anmeldung betrifft Linsen, die in Lampen, insbesondere Autoscheinwerfern,
verwendet werden können,
die eine Verschiebung in der Chromatizität des Lichtquellenstrahls zur
Verfügung
stellen.
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Ein
gewöhnlicher
Scheinwerfer ist aus EP-A-1 142 693 bekannt.
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Automobilscheinwerfer
sind hoch kontrollierte Produkte, die den SAE-Leistungsstandard
(SAE J1383) erfüllen
müssen,
um kommerzialisiert zu werden. Um konform zu sein, muss die Kombination
Birne (d.h. Lichtquelle)/Linse eine „weiße" Farbe emittieren und ausreichend Lichtausstoß (üblicherweise
charakterisiert durch den „Isocandela"-Gesamtlichtstrom- und „Maximum
Candela"-Punktintensitätstest)
in einer homogenen Art und Weise erzeugen. Es wurden um die weiße Strahlfarbe
herum Spezifikationen definiert, wie in dem SAE J578-Standard dargestellt.
Die weiße
Strahlfarbe wird definiert als ein enger Bereich des Farbraums im
CIE 1931-Chromatizitätsdiagramm.
Der zugelassene Teil des Farbraums ist definiert durch blaue, gelbe,
grüne,
violette und rote Grenzen, die aus den CIE 1931-x- und -y-Farbkoordinaten
stammen. Kommerziell erhältliche Scheinwerfer
verwenden unterschiedliche Arten von Birnen, aber üblicherweise
eine „natürlich" gefärbte Linse oder
leicht getönte
Linsen. Im Allgemeinen haben diese Linsen ein klares Aussehen, können aber
eine sehr zarte Blau- oder Gelbtönung
zeigen. Die üblichste
Birne am Markt ist eine Halogenbirne. In den letzten paar Jahren
wurden Hochleistungsbirnen eingeführt. Diese neuen Birnen, üblicherweise
bezeichnet als HID („Hochintensitätsentladung"), sind eigentlich
Xenonlampen. Es ist dem Fachmann wohlbekannt, dass sich die spektrale
Leistungsverteilung einer Xenonbirne von einer Halogenbirne unterscheidet.
Zum Beispiel wird eine Xenonbirne mehr Energie bei niedrigeren Wellenlängen und
insbesondere im 300 bis 500 nm-Bereich emittieren, was zu langem
UV bis zu violett/blau-grün
korrespondiert. Als ein Ergebnis ist das von der HID emittierte
Licht blauer im Vergleich zu einer Halogenbirne, die demzufolge
mehr gelb erscheint.
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Wenn
in einem Scheinwerfer montiert, wird der Strahl, der von einer HID/"natürliche" Linse-Kombination
emittiert wird, weißer
erscheinen. Ein weißerer
Strahl wird allgemein als effizienter anerkannt, da er die Sichtbarkeit
der Straße
bei Nacht erhöht.
Jedoch gibt es zwei Hauptnachteile bei der Verwendung von HID-Birnen
in Scheinwerfern. Zunächst
sind diese Hochleistungsbirnen extrem teuer im Vergleich zu Halogenbirnen. Als
ein Ergebnis sind Scheinwerfer, die auf HID-Birnen basieren, ein
begrenzter Markt, oftmals angeboten als eine Option für Fahrzeuge
mit Zusatzkosten in dem Bereich von 300 $ bis 800 $ je Einheit.
Zweitens haben neueste Studien gezeigt, dass diese Scheinwerfer
eine Tendenz dazu haben, bei entgegenkommenden Fahrern mehr Unannehmlichkeiten
durch Blendung zu verursachen.
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Automobilscheinwerferlinsen
werden üblicherweise
aus natürlichfarbigem
oder leicht getöntem
Polycarbonat als Hauptmaterial hergestellt. Der hauptsächliche
Grund hinter der Verwendung von Polycarbonat ist seine relativ hohe
Glasübergangstemperatur,
Schlagfestigkeit und ausgezeichnete Klarheit/Lichtdurchlässigkeit
im sichtbaren Bereich. Lexan® LS-2 Polycarbonat ist
eines der führenden
Materialien, die derzeit für
Automobillinsen verwendet werden, einschließlich Scheinwerferlinsen, Einfassungen
und Rücklichtlinsen.
Andere Materialien mit hoher Glasübergangstemperatur werden ebenfalls
verwendet, einschließlich
Copolymeren, jedoch macht ihre natürliche Farbe oder Lichtdurchlässigkeit
die Qualität
des emittierten Scheinwerferstrahls manchmal schlechter. Es ist
dem Fachmann für
das Färben
von Automobillinsen wohlbekannt, dass die natürlichen oder leicht getönten Polycarbonatlinsen
durch Zugabe einer geringen Menge von organischen Färbemitteln
(d.h. Farbenstoffen oder Pigmenten) erhalten werden. Z.B. wird ein
blauer Farbstoff zu einer gelben Formulierung zugegeben, um die
Farbe zu neutralisieren (d.h. das Polycarbonat mehr farblos oder „natürlich" zu machen). Der
Hauptnachteil des Färbens
ist die Verringerung bei der Lichtdurchlässigkeit, die aus der Absorption
der Färbemittel
resultiert, auch wenn sie in der Polymermatrix zu ppm-Mengen oder
darunter vorhanden sind. Demzufolge ist die überwiegende Mehrzahl der Linsen,
die in Scheinwerfern montiert sind, „natürlich" oder kaum getönt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Autoscheinwerfer zur Verfügung, aufweisend
ein Gehäuse
zum Aufnehmen einer Lichtquelle, eine Lichtquelle, eine äußere Linse,
die an dem Gehäuse
befestigt und so angebracht ist, dass Licht aus der Lichtquelle,
die in dem Gehäuse
enthalten ist, durch die Linse hindurch fällt. Die Linse des Scheinwerfers
weist ein Polycarbonat und ein Photolumineszenzmaterial auf. Die
Kombination des Linsenmaterials und der Lichtquelle gemäß vorliegender
Erfindung stellt eine Verschiebung in der Strahlchromatizität zu einem
ansprechenden Scheinwerferilluminationsstrahl zur Verfügung, wobei
die Lichtquelle und das Material der Linse so ausgewählt werden,
dass das von der Lichtquelle emittierte Licht in der Chromatizität modifiziert
wird, wenn es durch die Linse hindurch fällt, so dass der Illuminationslichtausstoß des Scheinwerfers
eine mittlere x-Chromatizitätskoordinate
von 0,345 bis 0,405 hat. Der emittierte Strahl hat eine legale Farbe
und Intensität,
wie durch SAE J578 (Farbe/Chromatizitäts)- und SAE J1383 (Intensitätsverteilungs)-Standards
definiert. Die Beleuchtungsleistung kann auch in einer solchen Art
und Weise verbessert werden, dass Blendung reduziert und Helligkeit
verbessert wird, oder ein Strahl erzeugt wird, der die Sichtbarkeit
der Straße bei
Nacht für
das menschliche Auge erhöht.
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Noch
ein weiterer erfindungsgemäßer Gesichtspunkt
ist eine Linse mit einem gegossenen Körper zur Verfügung zu
stellen, die eine im Allgemeinen konkave äußere Oberfläche hat, eine im Allgemeinen
flache oder konvexe innere Oberfläche und eine Kantenoberfläche. Der
Formkörper
der Linse wird aus einer Zusammensetzung geformt, aufweisend Polycarbonat
und ein Photolumineszenzmaterial. Weißes Licht von einer Lichtquelle
wird durch die Linse geleitet und resultiert in Emission aus dem
Photolumineszenzmaterial. Die Emission aus dem Photolumineszenzmaterial
wird dann aus der Linse heraus durch Rillen oder Vorsprünge, die
auf der inneren Oberfläche
gebildet wurden, gerichtet.
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Weiterhin
ist es ein weiterer erfindungsgemäßer Gesichtspunkt, ein Verfahren
zur Veränderung
der Chromatizität
eines Autoscheinwerfers zur Verfügung
zu stellen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte der Auswahl eines
Teils eines Scheinwerferaufbaus, aufweisend eine Lichtquelle und
ein Gehäuse,
wobei die Lichtquelle eine erste Chromatizität hat. Als nächstes wird
man eine Linse auswählen,
aufweisend ein Polycarbonat, Fluoreszenzfarbstoff und möglicherweise
Nicht-Fluoreszenzfarbstoff. Als letztes wird man diese Linse in dem
Teil des Scheinwerferaufbaus befestigen, so dass Licht, das aus
der Lichtquelle emittiert wird, durch die Linse hindurch passiert,
um einen leuchtenden Scheinwerferausstoß zu bilden, wobei die Zusammensetzung der
Linse so ausgewählt
wird, dass die erste Chromatizität
modifiziert wird, so dass der leuchtende Scheinwerferausstoß eine zweite
Chromatizität
hat, die von der ersten Chromatizität verschieden ist, und die
zweite Chromatizität
eine mittlere x-Chromatizitätskoordinate
von 0,345 bis 0,405 hat.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Lampenlinse, die in Autoscheinwerfern verwendet wird.
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2 zeigt
eine Explosionszeichnung eines Autoscheinwerfers.
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3 zeigt
ein Schema eines Scheinwerfers, wo Design-Charakteristiken in der
Linse, wie z.B. Rillen und Vorsprünge, einen Teil der Emission
aus dem Photolumineszenzmaterial in Richtung des Reflektoraufbaus zurückwerfen.
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4 zeigt
ein Schema eines Scheinwerfers, wo eine reflektierende Schicht das
Licht, das in die Richtung der äußeren Kante
der Linse emittiert wird, zurück
in die Linse reflektiert.
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Eingehende Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Autoscheinwerfer zur Verfügung, aufweisend
ein Gehäuse
zur Aufnahme einer Lichtquelle, eine Lichtquelle, eine äußere Linse,
die an dem Gehäuse
befestigt und so angebracht ist, dass das Licht aus der Lichtquelle,
die in dem Gehäuse
enthalten ist, durch die Linse hindurch fällt. Die Linse des Scheinwerfers
weist ein Polycarbonat und ein Photolumineszenzmaterial auf. Die
Kombination des Linsenmaterials und der Lichtquelle gemäß vorliegender
Erfindung stellt eine Verschiebung in der Strahlchromatizität für einen
ansprechenderen Scheinwerferilluminationsstrahl zur Verfügung, wobei
die Lichtquelle und das Material der Linse so ausgewählt werden,
dass das von der Lichtquelle emittierte Licht in der Chromatizität modifiziert
wird, wenn es durch die Linse hindurch fällt, so dass der Illuminationslichtausstoß des Scheinwerfers
eine mittlere x-Chromatizitätskoordinate
von 0,345 bis 0,405 hat. Der emittierte Strahl hat eine legale Farbe
und Intensität,
wie durch SAE J578 (Farbe/Chromatizitäts)- und SAE J1383 (Intensitätverteilungs)-Standards
definiert. Die Beleuchtungsleistung kann auch in einer solchen Art
und Weise verbessert werden, dass Blendung reduziert und Helligkeit
verbessert wird oder ein Strahl erzeugt wird, der die Sichtbarkeit
der Straße
bei Nacht für
das menschliche Auge erhöht.
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Die
Linse weist einen Formkörper
auf, der im Allgemeinen eine konkave äußere Oberfläche, eine flache oder konvexe
innere Oberfläche
und eine Kantenoberfläche
hat, wobei der Formkörper
aus einer Zusammensetzung geformt ist, aufweisend Polycarbonat und
ein Photolumineszenzmaterial. Licht, welches Licht einer Wellenlänge innerhalb
des Anregungsspektrums des Photolumineszenzmaterials beinhaltet,
wird teilweise absorbiert und teilweise durchgelassen. Das absorbierte
Licht wird zumindest teilweise (abhängig von der Quantenausbeute
der Lumineszenz) als Licht einer höheren Wellenlänge emittiert
(als ein Ergebnis einer Stokes-Verschiebung) und wird zu einem wesentlichen
Ausmaß an
die Kantenoberfläche
der Linse geleitet und kann dadurch einen gefärbten optischen Effekt an der
Kante der Linse erzeugen. So wie in der Beschreibung und den Ansprüchen dieser
Anmeldung verwendet, bedeutet die Bezeichnung „wesentliches Ausmaß" eine Menge die wirksam
ist, um einen sichtbaren optischen Effekt zu erzeugen. Allgemein
wird zumindest 10% des durch Photolumineszenz emittierten Lichtes
durch das innere der Linse zu den Kanten geleitet, vorzugsweise
zumindest 30%. Dies wird in Polycarbonatlinsen und Einfassungen
erreicht, da der hohe Brechungsindex in einer signifikanten Menge
an innerer Reflektion resultiert.
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Linsen
für Autoscheinwerfer
müssen
verschiedene Standards erfüllen.
Die Linsen der vorliegenden Erfindung emittieren Licht aus einem
Autoscheinwerfer, das eine legale Farbe und Intensität hat, wie
durch den SAE J578 (Farbe/Chromatizitäts)- und SAE J1383 (Intensitätsverteilungs)-Standard
definiert. Die Lichtleistung kann auch in einer solchen Art und
Weise verbessert werden, dass Blendung reduziert und Helligkeit
erhöht wird
oder ein Strahl erzeugt wird, der die Sichtbarkeit der Straße bei Nacht
für das
menschliche Auge erhöht. Scheinwerfer,
die unter Verwendung dieser Erfindung hergestellt werden, können z.B.
eine Niedrigpreis-Alternative für
die teuren Hochintensitätsentladungs-(HID)-Lampen bezüglich der
Lichtleistung sein, während
mehr Komfort für
den Fahrer zur Verfügung
gestellt wird, aber auch für
die Autos auf der anderen Seite der Straße, da der blendende Blendeffekt
von HID-Lampen nicht beobachtet wird. Zusätzlich zur Lichtleistung können die Scheinwerfer
auch ein anderes ästhetisches
Aussehen zeigen, indem akzentuierende Merkmale in der äußeren Linse
erzeugt werden, was Produktdifferenzierung ermöglicht. Diese Merkmale werden
durch Erzeugen einer Synergie zwischen der äußeren Linse und der Birne erhalten.
Die erfindungsgemäßen Linsen
werden aus einem Polycarbonat und einem oder mehreren Photolumineszenzmaterialien
gebildet. So wie in der Beschreibung und den Ansprüchen dieser
Anmeldung verwendet, betrifft die Bezeichnung „Photolumineszenzmaterial" jede Substanz, die
Photolumineszenz als Antwort auf Anregungsenergie zeigt, die von
Umgebungslicht (Sonnenlicht, Raumlicht oder anderen künstlichen
Lichtquellen) zur Verfügung
gestellt wird, einschließlich ohne
Einschränkung
organischen Verbindungen, welche sich in der Kunststoffpolymermatrix
während
der Kompoundierungsoperation lösen,
organischen Nanopartikelfarbstoffen (auch bekannt als „Nano-Färbemittel") und anorganischen
Photolumineszenzmaterialien, einschließlich Nanopartikeln. Photolumineszenz
tritt auf, wenn eine Substanz Strahlung einer gewissen Wellenlänge absorbiert
und Photonen reemittiert, allgemein bei einer anderen und längeren Wellenlänge. Wenn
ein Photolumineszenzmolekül
Licht absorbiert, werden Elektronen auf einen höheren „angeregten" Energiezustand angeregt.
Das Molekül
verliert einen Teil seines Überschusses
an Energie durch Kollisionen und innere Engergieübergänge und fällt auf das niedrigste Vibrationsniveau
des angeregten Zustandes. Von diesem Niveau kann das Molekül in jedes
der Vibrationsniveaus des Grundzustandes zurückkehren, wobei seine Energie
in der Form von Photolumineszenz emittiert wird. Photolumineszenz
ist ein allgemeiner Ausdruck, der sowohl Fluoreszenz als auch Phosphoreszenz
umfasst. In der vorliegenden Erfindung sind die Photolumineszenzmaterialien
aufgrund der höheren
Quantenausbeute im Gegensatz zu anderen Arten von Photolumineszenzprozessen
vorzugsweise organische Fluoreszenzfarbstoffe, die mit Fluoreszenz
assoziiert sind. Vorzugsweise wird der organische Fluoreszenzfarbstoff
so ausgewählt,
dass er eine Quantenausbeute der Fluoreszenz von zumindest 0,7,
stärker
bevorzugt zumindest 0,8 und besonders bevorzugt zumindest 0,9 hat.
Typischerweise ist die Emission durch Fluoreszenz ein extrem kurzes Phänomen, das
allgemein zwischen 10-4 und 10-9 Sekunden
dauert.
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Spezifische,
nicht-einschränkende
Beispiele für
Fluoreszenzfarbstoffe, die in den erfindungsgemäßen Gegenständen verwendet werden können, sind
Perylen-Derivate, Anthrazen-Derivate, Indigoid- und Thioindigoid-Derivate,
Imidazol-Derivate, Naphtalimid-Derivate, Xanthene, Thioxanthene,
Coumarine, Rhodamine oder 2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen,
sowie all ihre Derivate und Kombinationen daraus. Im Allgemeinen
werden sehr geringe Beladungen an Farbstoffen, z.B. weniger als
1,0% verwendet, um den in dieser Erfindung beschriebenen Effekt
zu erzeugen. In gewissen Fällen
kann es erwünscht
sein, ein fertiges Objekt mit dem erfindungsgemäßen Effekt zu haben, jedoch
mit nahezu keiner sichtbaren Farbe (z.B. eine „klare" Wasserflasche). In diesen Fällen kann
die Fluoreszenzfarbstoffbeladung extrem gering sein, manchmal so niedrig
wie 0,0001%. Mit Ausnahme der blau/violetten Farben und möglicherweise
einigen grünen
ist die Fluoreszenzfarbstoffbeladung, um das „klare" Aussehen zu erreichen, üblicherweise
niedriger als 0,0005 Gew.-%, z.B. von 0,0001% bis 0,0003 Gew.-%,
was genug ist, um einen sehr bemerkenswerten optischen Effekt an
den Kanten des Gegenstandes zu erzeugen. Bei den blau/violetten
Farben ist die Fluoreszenzfarbstoffbeladung signifikant höher aufgrund
der Tatsache, dass sich das meiste seiner Absorption im UV-Bereich
befindet. Typischerweise ist die Fluoreszenzfarbstoffbeladung in
diesem Fall zwischen 0,005% bis 0,5 Gew.-%, wobei 0,01% bis 0,2%
bevorzugt und 0,03% bis 0,1% besonders bevorzugt sind. Nano-Färbemittel können durch verschiedene Verfahren
erhalten werden und kombinieren üblicherweise
die Vorteile von sowohl Farbstoffen als auch Pigmenten. Ihre Lichtbeständigkeit
im Vergleich zu korrespondierenden Farbstoffmolekülen ist üblicherweise
stark verbessert. Da ihre Teilchengröße allgemein geringer als 100
Nanometer ist, vorzugsweise weniger als 50 nm und stärker bevorzugt
weniger als 10 nm, streuen sie Licht im Gegensatz zu den meisten
Pigmenten, die zum Färben
von Kunststoffen verwendet werden, nicht.
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Nano-Färbemittel
können
durch verschiedene Verfahren erhalten werden. Zum Beispiel können Farbstoffmoleküle zu Nano-Färbemitteln
konvertiert werden, indem sie auf einem Nano-Tonteilchen absorbiert
werden (mit oder ohne Erzeugen einer chemischen Bindung zwischen
dem Nano-Ton und dem Farbstoff) oder durch Nano-Verkapselung in
einer Polymermatrix (üblicherweise
Acrylpolymer). Es sei bemerkt, dass das Einkapselungsverfahren üblicherweise
Emulsionspolymerisation beinhaltet, um sphärische Nano-Teilchen aus Polymer
zu bilden, in welchen der Farbstoff dispergiert ist. Nano- Färbemittel können fluoreszent sein, wenn das
Farbstoffmolekül
(oder die anorganische Verbindung), die verwendet wird, um das Nano-Färbemittel
herzustellen, fluoreszent ist. Spezifische, nicht-einschränkende Beispiele
für Fluoreszenzfarbstoffe,
die eingesetzt werden können,
um Nano-Färbemittel
zu bilden, die in den erfindungsgemäßen Gegenständen verwendet werden, sind
Perylen-Derivate, Anthracen-Derivate, Indigoid- und Thioindigoid-Derivate, Imidazol-Derivate, Naphtalimid-Derivate,
Xanthene, Thioxanthene, Coumarine, Rhodamine oder 2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen
und alle ihre Derivate. Anorganische Nanoteilchen können auch
in Nano-Färbemitteln
verwendet werden, obwohl ihr Extinktionskoeffizient üblicherweise
ziemlich gering ist. Beispiele für
fluoreszierende anorganische Nanoteilchen beinhalten, sind aber
nicht eingeschränkt
auf, Lanthanid-Komplexe und -Chelate (z.B. Europium-Chelate). Es
sei bemerkt, dass einige dieser anorganischen Nano-Färbemittel
eine größere Stokes-Verschiebung als
organischer Fluoreszenz-Farbstoff zeigen können, d.h. Licht bei einer
viel längeren Wellenlänge als
die Anregungswellenlänge
emittieren.
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Der
(Die) Fluoreszenz-Farbstoff(e), der (die) in der Formulierung der
erfindungsgemäßen Linsen
verwendet wird (werden), können
mit Nicht-Fluoreszenz-Farbstoffen kombiniert werden, um die Chromatizität der Kantenfarbe
unter Tageslichtbeleuchtung zu verändern, oder wenn die Birne
an ist (zur Nachtzeit). Nicht-Fluoreszenz-Farbstoffe können ausgewählt werden
aus, sind aber nicht eingeschränkt
auf, die folgenden Familien: Azo-Farbstoffe,
Methin-Farbstoffe, Pyrazolone, Chinophthalone, Perinone, Anthrachinone,
Phthalocyanine und all ihre Derivate. Die Auswahl des Farbstoffes
sollte die Synergie zwischen der verwendeten Birne und der Linse
maximieren. In anderen Worten muss das Licht, das durch die Birne
emittiert wird (z.B. eine Halogenbirne) durch die Linse in einer
solchen Art und Weise transformiert werden, dass die gewünschte Farbe
des visuellen Effekts mit der maximalen Stärke erhalten wird, während die
Strahlfarbe mit den SAE-Erfordernissen (weißer Farbstrahl) übereinstimmt.
Durch Erzeugen einer Synergie zwischen der Birne und den Farbstoffen
in der Linse kann die Strahlintensität, ausgedrückt durch die Candela-Erfordernisse,
und der Gesamtlichtstrom in dem Scheinwerfer kontrolliert werden.
Zusätzlich
ist es auch möglich,
die Strahlfarbe innerhalb des erlaubten Designraums maßzuschneidern,
der durch die SAE in dem CIE 1931-Chromatizitätsdiagramm definiert ist. Z.B.
kann eine Kombination aus blauer Linse/Halogenbirne einen saubereren
(oder „weißeren") Strahl im Vergleich
zu einer „natürlichen" Linse ergeben. Das
menschliche Auge nimmt diesen Unterschied als eine bessere Lichtleistung
wahr. Es muss bemerkt werden, dass diese „weißere" Beleuchtung ein Schlüsselmerkmal
von Xenonbirnen (d.h. HID-Lampen) ist, diese Lampen aber für die unangenehme
Blendung bekannt sind, die von Fahrern erfahren wird, die auf der
anderen Seite der Straße
ankommen. Die Kombination aus blauer Linse/Halogenbirne zeigt nicht
nur einen sehr bemerkenswerten blauen optischen Effekt, sondern
stellt auch einen Strahl mit einer „weißeren" Farbe zur Verfügung, was eine Beleuchtungsleistungsverbesserung
im Vergleich zu einer Kombination Linse/Halogenbirne mit „natürlicher" Farbe darstellt.
Es sei bemerkt, dass der weißere Strahl,
der mit der Halogenbirne erzeugt wird, nicht die gleiche Blendungswirkung
erzeugt, wie sie mit HID-Lampen beobachtet wird. Die fertige Kombination
aus äußerer Linse/Birne
wird so ausgelegt, dass eine Strahlfarbe innerhalb der folgenden
Grenzen, wie sie durch die CIE 1931-Chromatizitätskoordinaten definiert werden,
zur Verfügung
gestellt und vorzugsweise unter Verwendung von spektrophotometrischen
Verfahren gemessen werden, wie sie in dem ASTM-Standard E308-66
präsentiert
werden:
x = 0,31 (blaue Grenze)
x = 0,50 (gelbe Grenze)
y
= 0,15 + 0,64x (grüne
Grenze)
y = 0,05 + 0,75x (violette Grenze)
y = 0,44 (grüne Grenze)
y
= 0,38 (rote Grenze)
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Die
in der Linsenzusammensetzung verwendeten Farbstoffe haben geeigneterweise
eine Wärmestabilität von über 300°C, wobei
320°C bevorzugt
ist und 350°C
für Automobilanwendungen
stärker
bevorzugt ist. Niedrigere oder höhere
Temperaturen können
in anderen Anwendungen erforderlich sein, abhängig von den Wärmecharakteristiken
der Lampe, die mit der Linse eingesetzt wird. Es ist wichtig, eher
organische Farbstoffe als Pigmente zu verwenden, und insbesondere
eher als anorganische Pigmente. Der Grund ist, dass Pigmente die
Tendenz haben, Licht zu streuen und demzufolge Trübung in
den geformten Linsen erhöhen.
Pigmente, die entweder vollständig
in der Polycarbonatzusammensetzung löslich sind oder in Teilchen
dispergieren, die nicht signifikant Licht streuen, können bei
einer sehr niedrigen Beladung akzeptabel sein.
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Die
Polycarbonatkomponente der erfindungsgemäßen Linsen beinhaltet Zusammensetzungen
mit Struktureinheiten der Formel (I) und einem Polymerisationsgrad
von zumindest 4:
wobei R1 ein aromatischer
organischer Rest ist. Polycarbonate, die für diese Erfindung geeignet
sind, können durch
verschiedene Verfahren hergestellt werden, einschließlich Grenzflächen-, Schmelz-,
aktiviertes Carbonatschmelz- und Festphasenverfahren. Zum Beispiel
kann Polycarbonat hergestellt werden durch die Grenzflächenreaktion
von Dihydroxyverbindungen. Vorzugsweise ist R
1 ein
aromatischer organischer Rest und stärker bevorzugt ein Rest der
Formel (II):
wobei jedes A
1 und
A
2 ein monocyclischer zweiwertiger Arylrest
ist und Y
1 ein überbrückender Rest mit null, ein
oder zwei Atomen ist, die A
1 von A
2 trennen. In einer beispielhaften Ausführungsform
trennt ein Atom A
1 von A
2.
Anschauliche, nicht-einschränkende Beispiele
für Reste
dieser Art sind -O-, -S-, -S(O)-, -S(O
2)-,
-C(O)-, Methylen, Cyclohexylmethylen, 2-Ethyliden, Isopropyliden,
Neopentyliden, Cyclohexyliden, Cyclopentadecyliden, Cyclododecyliden,
Adamantyliden und ähnliches.
In einer anderen Ausführugsform
trennen Null Atome A
1 von A
2,
wobei ein anschauliches Beispiel Bisphenol ist (OH-Benzol-Benzol-OH).
Der überbrückende Rest Y
1 kann eine Kohlenwasserstoffgruppe oder
eine gesättigte
Kohlenwasserstoffgruppe, wie z.B. Methylen, Cyclohexyliden oder
Isopropyliden, sein.
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Polycarbonate
können
hergestellt werden durch die Reaktion von Dihydroxyverbindungen,
wobei lediglich ein Atom A
1 und A
2 trennt. So wie hier verwendet beinhaltet
die Bezeichnung „Dihydroxyverbindung" z.B. Bisphenolverbindungen
mit der allgemeinen Formel (III) wie folgt:
wobei R
a und
R
b jeweils unabhängig Wasserstoff, ein Halogenatom
oder eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe darstellen, p und q
jeweils unabhängig
ganze Zahlen von 0 bis 4 sind und X
a eines
aus der Gruppe der Formel (IV) darstellt:
worin R
c und
R
d jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom oder
eine einwertige lineare oder cyclische Kohlenwasserstoffgruppe darstellen
und R
e eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe
ist.
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Einige
anschauliche, nicht-einschränkende
Beispiele für
geeignete Dihydroxyverbindungen beinhalten zweiwertige Phenole und
die dihydroxysubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe, wie
z.B. solche, die durch Name oder Formel (generisch oder spezifisch)
in US-Patent Nr. 4 217 438 offenbart sind. Eine nichtausschließliche Liste
von spezifischen Beispielen dieser Arten von Bisphenolverbindungen,
die durch Formel (III) repräsentiert
werden, beinhaltet das Folgende: 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)methan,
1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (hier im Folgenden „Bisphenol
A" oder „BPA"), 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)butan,
2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)octan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-n-butan,
Bis(4-hydroxyphenyl)phenylmethan, 2,2-Bis(4- hydroxy-1-methylphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxy-t-butylphenyl)propan,
Bis(hydroxyaryl)alkane, wie z.B. 2,2-Bis(4-hydroxy-3-bromphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclopentan,
4,4''-Bisphenol und Bis(hydroxyaryl)cycloalkane,
wie z.B. 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan und ähnliches, sowie Kombinationen,
aufweisend zumindest eine der vorhergehenden Bisphenolverbindungen.
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Es
ist auch möglich,
Polycarbonate zu verwenden, die aus der Polymerisation von zwei
oder mehr verschiedenen zweiwertigen Phenolen resultieren, oder
ein Copolymer aus einem zweiwertigen Phenol mit einem Glykol oder
mit einem hydroxy- oder säureterminierten
Polyester oder mit einer zweiwertigen Säure oder mit einer Hydroxysäure oder
mit einer aliphatischen Disäure
in dem Fall eines Carbonatcopolymeren, eher als dass ein Homopolymer
zur Verwendung erwünscht
ist. Allgemein haben geeignete aliphatische Disäuren etwa 2 bis 40 Kohlenstoffe.
Eine bevorzugte aliphatische Disäure
ist Dodecandisäure.
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Die
Polycarbonatkomponente kann auch verschiedene Additive beinhalten,
die gewöhnlich
in Harzzusammensetzungen dieser Art eingebracht werden. Solche Additive
sind z.B. Füller
oder Verstärkungsmittel, Wärmestabilisatoren,
Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, Weichmacher, Antistatikmittel,
Entformungsmittel, zusätzliche
Harze und Blasmittel. Kombinationen von jedem der vorhergehenden
Additive können
verwendet werden. Solche Additive können zu einer geeigneten Zeit
während
des Vermischens der Bestandteile zur Bildung der Zusammensetzung
zugemischt werden.
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Die äußere Linse
wird üblicherweise
durch Spritzgießen
einer Polycarbonatharzzusammensetzung in einer kompoundierten Form
hergestellt. Die Polycarbonatformulierung wird üblicherweise in einem Extruder kompoundiert,
um geeignete Vermischung der Zusammensetzung zur Verfügung zu
stellen. Obwohl die Verwendung eines Einschrauben-Extruders denkbar
ist, wird üblicherweise
ein Zwillingsschrauben-Extruder bevorzugt, um die Vermischung zu
optimieren und die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von streuenden
Teilchen im Endprodukt zu reduzieren, oder einfach die Möglichkeit
von nachfolgenden Merkmalen zu vermeiden, die aus ungelösten Färbemitteln
mit hohem Schmelzpunkt stammen können,
wie z.B. einigen Perylenderivaten (Schmelzpunkt um 300°C). Obwohl
die Polycarbonatzusammensetzung im Allgemeinen lichtstabilisiert
ist und die Linse mit einer UV-absorbierenden Beschichtung beschichtet
wird, ist es wichtig, Farbstoffe zu verwenden, die verbesserte Lichtbeständigkeit
und Wärmebeständigkeit
kombinieren. Gute Beispiele für
Fluoreszenzfarbstoffe mit einer verbesserten Lichtbeständigkeit
und hoher Wärmestabilität sind die
Perylenderivate, wie das Lumogen Orange F-240, Lumogen Rot F-300
und Lumogen Gelb F-083, geliefert von BASF.
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Um
die extrem geringe Menge an Farbstoffen besser zu kontrollieren,
die in die Formulierung eingebracht wird, und daher eine bessere
Farbkontrolle der Linse zu haben, wird die Verwendung von volumetrischen
oder gravimetrischen Dosierern stark empfohlen. Die Dosierer können entweder
eine Absenkung des Konzentrats in Polycarbonatharzpulver (vorzugsweise
gemahlenes Pulver) zuführen,
oder einen bereits kompoundierten (extrudierten) Farbmasterbatch
in einer Pelletform zuführen.
Die Farbbeladung in der Absenkung oder die Konzentration des Masterbatches
hängt von
der Dosiererfähigkeit
ab und insbesondere der Zufuhrgeschwindigkeit. Im Allgemeinen variiert
die Pulverabsenkung zwischen 10:1 und 10 000:1-Verhältnissen
von Färbemitteln
(d.h. Farbstoff) zu Pulver. Farbstoffmischungen können auch
in einer abgesenkten Form verwendet werden und von einer einzelnen
Zuführung
zugeführt
werden, obwohl es nicht das am stärksten bevorzugte Verfahren
ist. Schlechte Farbkontrolle kann möglicherweise in Linsen resultieren,
die nicht für
die Scheinwerferanwendung geeignet sind, d.h. Strahlfarbe oder Lichtausstoß nicht
in Übereinstimmung
mit dem SAE-Standard.
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Man
kann Linsen erzeugen, die spezifisch mit der Lichtquelle interagieren,
um farbige visuelle Effekte zu erzeugen, während die unbequeme Blendung
reduziert wird. Dies kann z.B. erhalten werden durch Verwendung
einer Linse, die einen Fluoreszenzfarbstoff in einer solchen Art
enthält,
dass ein Teil des blauen Lichtes, das für die unbequeme Blendung verantwortlich
ist, zu höheren
Wellenlängen
verschoben wird, wo das menschliche Auge eine geringere spektrale
Empfindlichkeit hat. Zum Beispiel sind die spektralen Charakteristiken
eines gelben Fluoreszenzfarbstoffes, wie des BASF Lumogen Gelb F-083,
oder eines roten Fluoreszenzfarbstoffes, wie des Lumogen Rot F-300
so, dass sie die Strahlfarbe in Richtung von Gelb bzw. Rot verschieben,
was den Strahl weniger „blau" aussehen lässt und
daher bequemer für
entgegenkommende Fahrer anzuschauen macht. Andere Kombinationen
von Linsen mit optischen Effekten mit weniger üblichen Birnen als Halogen
können
maßgeschneiderte ästhetische
Effekte an Fahrzeugen zur Verfügung
stellen, aber auch maßgeschneiderte
Beleuchtungsleistung. Ein Beispiel wäre, eine Linse zu verwenden,
die einen Fluoreszenzfarbstoff enthält, der Wellenlängen außerhalb
des sichtbaren Bereiches absorbiert (d.h. unterhalb 380 nm) und
im sichtbaren reemittiert, in Kombination mit einer UV-reichen Lichtquelle
(wie z.B. einer HID-Birne). Diese würde zu einer Erhöhung der
sichtbaren Intensität
des Strahls im Vergleich zur Emission aus der natürlichen
Linse umgewandelt werden und möglicherweise
eine Reduktion der notwendigen Spannung zulassen, wodurch einige
Batterieleistung gespart werden könnte. Weiterhin kann man nicht-photolumineszente
Farbstoffe zu der Polycarbonatzusammensetzung zufügen, um
die Chromatizität
der Lichtquelle weiter zu verschieben und eine gewünschte Chromatizität für den Scheinwerferilluminationsstrahl
herzustellen.
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Unter
Verwendung dieser Erfindung kann man eine Verschiebung in der Strahl-Chromatizität der Lichtquelle
erzeugen. Man kann die Zusammensetzung von Farbstoffen auswählen (d.h.
photolumineszent und nicht-photolumineszent), wenn man festlegt,
welche Lichtquelle verwendet wird, um einen Illuminationsstrahlausstoß der Lampe
herzustellen, der eine legale Farbe oder nicht legale Farbe hat,
bestimmt durch SAE-Erfordernisse.
Es soll bemerkt werden, dass die meisten europäischen Länder, sowie Länder wie
Japan, China, usw., keine Scheinwerfer erfordern, die mit SAE-Erfordernissen
vereinbar sind. Demzufolge ist diese Erfindung nicht allein auf
SAE-Standards beschränkt.
Es ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, dass die Lichtquelle,
die verwendet wird, eine hochintensive Halogenlichtquelle ist, nämlich eine
Halogen-Infrarot-Reflektionsbirne.
Es ist ein Ziel dieser Ausführungsform,
dass der Scheinwerferilluminationsausstoß eine x-Chromatizität innerhalb
der zulässigen
Grenzen, wie durch SAE-Erfordernisse vorgeschlagen, zur Verfügung stellt.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
einer Linse für
den Scheinwerfer in Übereinstimmung
mit der Erfindung. Die Linse hat eine äußere Oberfläche 10, die eine allgemein
konvexe Krümmung
hat und eine gegenüberliegende
rückwärtige Oberfläche 11,
die flach oder konkav sein kann. Die Gesamtdicke der Linse an ihrer Kante 12 ist
in dem Bereich von 0,5 bis 10 mm, z.B. 3,0 mm. Der Mittelteil der
Linse kann dicker oder dünner als
die Kantendicke sein, vorausgesetzt, dass die strukturelle Integrität aufrecht
erhalten wird (die notwendige Dicke wird zu einigem Ausmaß von den
anderen Abmessungen der Linse abhängen) und kann als Ergebnis der
Bildung von Rippenlinien 13 variabel sein, die in die Oberfläche geschnitten
sind. Designmerkmale in der äußeren Oberfläche der
Linse können
Vorsprünge
oder Vertiefungen sein. V-Formen sind für Vertiefungen üblicherweise
bevorzugt. Vorsprünge
haben vorzugsweise quadratische Oberteile, jedoch sind runde Oberteile ebenfalls
möglich.
Die Gesamtform der Linse kann ein abgerundetes Rechteck wie gezeigt
sein, oder sie kann rund oder oval sein oder jede andere geeignete
Form haben, um mit einer speziellen Lampe verwendet zu werden. Zum
Beispiel kann sich für
einige Autoscheinwerferanwendungen die Linse um die vordere Ecke
des Fahrzeugs herum erstrecken, so dass sie Teile sowohl der Front-
als auch der Seitenoberflächen
des Fahrzeuges umspannt.
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Die
erfindungsgemäßen Linsen
können
entweder direkt oder indirekt an dem Scheinwerfergehäuse befestigt
sein. Die vorliegende Erfindung kann auch auf andere Anwendungen
als Scheinwerferlinsen übertragen
werden, wie z.B. Lichtausrüstung,
wo eine synergistische Kombination von Lichtquelle und äußerer Linse mit
optischem Effekt neue ästhetische
Lösungen
mit vergleichbarer oder verbesserter Lichtleistung anbietet.
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Die
erfindungsgemäßen Linsen
können
mit einer Oberflächenbeschichtung
behandelt werden, um ihre Eignung für eine spezifische Anwendung
zu verbessern. Z.B. ist es im Falle von Linsen für Autoscheinwerfer üblich, eine Überzugsbeschichtung
aus einem UV-Absorber
zur Verfügung
zu stellen, um die Lebensdauer des anderenfalls UV-empfindlichen Polycarbonats
zu verbessern. Solche UV-Schutzbeschichtungen können aus auf Acryl oder Silikon
basierenden Polymeren, enthaltend UV-Stabilisatoren, hergestellt
werden und werden üblicherweise
durch Dampfablagerung oder chemische Ablagerung aufgebracht. Die
Beschichtung wird üblicherweise
auf der äußeren Oberfläche und
Kanten aufgebracht, kann aber falls erwünscht auf das vollständige Äußere der
Linse aufgebracht werden. Die erfindungsgemäßen Linsen können auch
in anderen Umgebungen verwendet werden, z.B. um dekorative Effekte
in der Poolbeleuchtung zur Verfügung
zu stellen. In diesem Fall wird eine chemisch beständige Beschichtung
verwendet, um das Polycarbonat vor dem Abbau durch Poolchemikalien
zu schützen.
Alternativ kann eine chemisch beständige Polycarbonatformulierung
verwendet werden. 2 zeigt eine Explosionszeichnung
eines Scheinwerfers. Der Scheinwerfer hat ein Gehäuse 22,
das einen Reflektorbauteil 25, eine Lichtquelle 26 und
einen elektrischen Anschluss 21 zum Anschließen an das
elektrische System eines Fahrzeuges enthält. Eine Einfassung 27 und
eine Linse 23 werden auf dem Äußeren des Gehäuses angebracht,
so dass Licht, welches das Gehäuse
verlässt,
durch die Einfassung und die Linse hindurch fällt. Eines oder beide von Einfassung 27 und
Linse 23 können
in Übereinstimmung
mit der Erfindung aus Polycarbonat hergestellt sein, das ein Photolumineszenzmaterial
enthält.
Wenn die Einfassung und die Linse 23 einen organischen
Fluoreszenzfarbstoff enthalten, kann der Farbstoff der gleiche sein
oder er kann verschieden sein, um einen Zweifarb-Effekt zur Verfügung zu
stellen. Man wird einsehen, dass 2 ein spezielles
Scheinwerferdesign zeigt und dass verschiedene Alternativen zur
aktuellen Form und Struktur existieren. Z.B. kann die Einfassung
weggelassen werden und das Gehäuse
und der Reflektor können
eine einzelne Komponente sein.
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Während wesentliche
Verbesserung in der Strahlchromatizität erreicht werden kann, indem
das Licht einfach durch die Linse hindurch fällt, ist es möglich, die
Strahlchromatizität
weiter zu verbessern, indem aktiv einiges oder alles des durch das
photolumineszierende Material emittierten Lichts in die Richtung
des Lichtquellenstrahlmusters emittiert wird. Demzufolge ist eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, eine Linse zur Verfügung zu stellen, welches dieses
tut. Z.B. können
Rillen oder Vorsprünge
und andere Designmerkmale der Linse, wie z.B. Linsenkantenreflektoren,
in einer solchen Art eingebracht werden, dass sie Licht, das aus
der Photolumineszenz emittiert wird in die Richtung des Reflektorbauteils
umleiten anstatt in die Linse. 3 zeigt
Strahlendiagramm und Schema eines Scheinwerfers in Übereinstimmung
mit einer erfindungsgemäß bevorzugten
Ausführungsform.
Der Scheinwerfer umfasst Designcharakteristika, die sich auf der rückseitigen
Oberfläche
der Linse 23 befinden, wie z.B. Rillen 30 und
Vorsprünge 32,
die es Licht, welches durch das Photolumineszenzmaterial emittiert
wurde, erlauben, der Linse in Richtung des Reflektorbauteils 25 zu
entkommen. Das Reflektorbauteil 25 reflektiert dann das
Licht, welches durch das Photolumineszenzmaterial emittiert wird,
und ermöglicht
das Entkommen aus der Linse, als wenn es durch die Lichtquelle 26 erzeugt würde. Dieses
durch das Photolumineszenzmaterial erzeugte Licht hat üblicherweise
eine andere mittlere Chromatizität
als das Licht, das durch die Lichtquelle 26 erzeugt wird.
Demzufolge ist der Effekt eine weitere Verschiebung der Scheinwerferilluminationschromatizität.
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3 und 4 zeigen
eine Lichtquelle 26, ein Reflektorbauteil 25 und
eine Linse 23 unter anderen Dingen. Licht, das durch die
Lichtquelle 26 erzeugt wird, ist mit Pfeilen mit offenen
Enden zwischen der Linse und dem Reflektorbauteil 25 dargestellt.
Etwas von dem durch die Lichtquelle 26 erzeugten Licht
trifft die Linse 23 in einem solchen Winkel, dass es durch
Linse zu dem Äußeren des
Scheinwerfers hindurch fällt.
Dies wird durch die Pfeile mit offenen Enden in dem Illuminationsstrahl 31 gezeigt.
Licht kann, wenn es durch die Linse 23 hindurch fällt, mit
dem in der Linse 23 enthaltenden Photolumineszenzmaterial
Wechselwirken. Das Photolumineszenzmaterial wird dann Licht emittieren,
das, abhängig
von der Richtung relativ zur Linsenoberfläche, entweder entkommt oder
innerhalb der Linse 23 weitergeleitet wird. Etwas von diesem
Licht kann durch die Linse 23 zu dem äußeren Teil der Linse 23 gerichtet
sein und einen dekorativen Kanteneffekt 33 wie in 3 dargestellt
erzeugen. Alternativ kann zugelassen werden, dass etwas von dem
durch das Photolumineszenzmaterial emittierten Licht die Linse über Vorsprünge 32 und
Rillen 30 in Richtung des Reflektorbauteils 25 verlässt. Das
Licht, dem erlaubt wurde, die Linse über die Rillen 30 und
die Vorsprünge 32 zu
verlassen, wird in 3 und 4 als abwärts zeigende
Pfeile mit dunklen Enden dargestellt. Die Designmerkmale, nämlich Rillen 30 und
Vorsprünge 32,
befinden sich auf der inneren Oberfläche der Linse 23.
Sie erzeugen Austrittsstellen für
das Licht, das durch den Photolumineszenzmaterialeffekt emittiert
wird und verringern demzufolge die Menge an Licht, die innerhalb
der Linse 23 geleitet wird. Das Licht, das durch die Photolumineszenz
innerhalb der Linse 23 erzeugt wird, dem erlaubt wird,
die Linse 23 zu verlassen, wird dann mit dem Austrittsstrahl
der Lichtquelle 26 durch den Reflektor 25 kombiniert.
Dies wird in 3 und 4 als aufwärts zeigende
Pfeile mit dunklem Ende in Kombination mit den Pfeilen mit offenem
Ende dargestellt. Dies hat den Effekt der weiteren Verschiebung
der Strahlchromatizität
des Austrittsstrahls von Lichtquelle 26, da das Licht,
das durch das Photolumineszenzmaterial emittiert wird, üblicherweise
eine andere mittlere Chromatizität
hat als der Ausstoß der Lichtquelle 26.
Etwas von diesem reflektierten Photolumineszenzlicht passiert dann
durch die Linse 23 und wird in den Illuminationsstrahl 31 des
Scheinwerfers eingebracht.
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4 zeigt
noch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform.
Zusätzlich
zu den Linsendesignmerkmalen aus 3, nämlich den
Vorsprüngen 32 und
Rillen 30, umfasst 4 einen
Kantenreflektor 34. Der Kanteneffekt, der durch Licht erzeugt
wird, welches aus dem Photolumineszenzmaterial emittiert wird, kann
weiterhin durch die Verwendung eines Kantenreflektors 34 an
der Linse zurück
in die Linse 23 gerichtet werden. Demzufolge umfasst zusätzlich zu 3 der
Scheinwerfer aus 4 weitere Designcharakteristika in
der Linse 23, welche Kantenreflektoren 34 sind,
die zumindest einen Teil des Lichtes reflektieren, das durch die
Linse 23 geleitet wird, welches die Kante erreicht. 4 zeigt
ein vereinfachtes Schema eines Scheinwerfers, bei dem das Licht,
welches in Richtung der äußeren Kante
gerichtet ist, durch Kantenreflektoren 34 zurück in die
Linse reflektiert wird. Der Kantenreflektor 34 ist eine
Reflektionsschicht, die allgemein eine Beschichtung ist, basierend
auf weißen
anorganischen Pigmenten, wie z.B. BaSO4,
TiO2, ZnO oder Glimmer. Metallische Beschichtungen
(wie z.B. solche, die auf Aluminium, Silber oder anderen hochreflektierenden
Metallen oder Legierungen basieren) sind ebenfalls möglich. Der
Kantenreflektor 24 kann auch aus einem thermoplastischen
Material hergestellt sein, enthaltend reflektierende Pigmente, wie
z.B. TiO2, BaSO4,
ZnO, Glimmer oder metallische Pigmente (einschließlich Aluminium,
Silber oder andere Metalle und Legierungen, die ausreichende Reflektivität haben,
um eine reflektierende Schicht zu bilden). Die reflektierende Schicht
benötigt
eine Reflektivität
von zumindest 30%, vorzugsweise 50% und stärker bevorzugt 70%.
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Es
soll bemerkt werden, dass diese Ausführungsform der Erfindung nicht
erfordert, dass der Kantenreflektor 34 an allen Kanten
oder der vollständigen
Kante der Linse 23 vorhanden ist. Der Kantenreflektor 34 kann
lediglich einen Teil der Kante oder Kanten der Linsen bedecken.
Weiterhin kann der Kantenreflektor 34 alle Kanten oder
die vollständige
Kante der Linse 23 bedecken. Demzufolge kann ein dekorativer
Kanteneffekt 33 nach wie vor auch sogar dann erhalten werden,
wenn die Verwendung eines Kantenreflektors 34 eingeschlossen
ist. Weiterhin können
die Verfahren, die in 3 und 4 gezeigt
sind, um die Strahlchromatizität weiter
zu verbessern, auf einer Fall-zu-Fall-Basis angewendet werden, abhängig von
der Art der verwendeten Lichtquelle, der Illuminationsstrahlchromatizität, die erwünscht ist
und der Menge an Kanteneffekt, die erwünscht ist. Zum Beispiel können die
Designmerkmale in Autoscheinwerfern in einer solchen Art angewendet werden,
dass die Gesamtstrahlphotometrie immer noch mit den SAE J1383- und
SAE J578-Standards übereinstimmen.
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Lichtquellen
(oder Birnen) können
in verschiedenen Kategorien klassifiziert werden: Standard-Halogen-,
Hochintensitäts-Halogen-(d.h.
Infrarotreflektions-Halogen-), Hochintensitätsgasentladungs- und Festphasenquellen
sind unter diesen Klassifikationen. Der folgende Abschnitt detailliert
solche Lichtquellen und ihre Technologien.
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Standard-Halogenbirne
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Eine
Halogenlampe beinhaltet eine hermetisch verschlossene lichtdurchlässige Hülle und
ein Wolframfilament innerhalb der Hülle. Eine Mischung wird in
die Hülle
eingebracht. Die Mischung beinhaltet Inertgas, eine Halogen enthaltende
Verbindung und eine Verbindung, die dazu fähig ist, Sauerstoff zu gettern. Wenn
Energie eingebracht wird, wird durch das strahlende Wolframfilament
innerhalb der Hülle
Licht im sichtbaren Bereich von Wellenlängen erzeugt.
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Eine
Halogenlampe hat eine röhrenförmige lichtdurchlässige Hülle, gebildet
aus Hochtemperaturaluminosilikatglas, Quarz oder anderem transparentem
Material. Ein Wolframfilament oder -spirale wird innerhalb der Hülle durch
Einspeisedrähte,
gebildet aus Molybdän,
getragen, die sich durch eine handelsübliche Quetschdichtung erstrecken.
Die Einspeisedrähte
können
sich von den entgegengesetzten Enden der Hülle her erstrecken, wie in
einer doppelendigen Lampe, oder von dem gleichen Ende der Hülle her,
wie in einer einendigen Lampe. Falls erwünscht können die Molybdän-Einspeisedrähte mittels
Schweißen,
Löten oder
anderen geeigneten Mitteln an weniger teure Metalle mit gleichem
oder größerem Durchmesser
angeschlossen werden, um elektrische Verbindung für das Filament
zur Verfügung
zu stellen und die Lampe auch zu tragen. Die Einfuhrdrähte sind
elektrisch mit einer Stromquelle über die Basis der Lampe verbunden,
um der Lampe Energie zu zu führen.
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Für Scheinwerfer
und andere Verwendungen, bei denen es erwünscht ist, den Lichtausstoß der Lampe
zu modifizieren, kann die Lampenhülle auf zumindest einer ihrer
inneren und äußeren Oberflächen mit
einer Beschichtung aus einem Filtermaterial beschichtet sein. Die
Beschichtung filtert einen Teil der Strahlung aus dem Licht des
Filaments, welches die Hülle
verlässt,
heraus. Im Falle einer „blauen" Lampe, wie z.B.
für einen Scheinwerfer,
filtert der Filter einen Teil des roten Lichts und des gelben Lichts,
was einen blauen Anschein ergibt. Infrarotfilter und UV-Filter können ebenfalls
verwendet werden. Die Lampenhülle
kann ebenfalls mit Filtermaterial dotiert sein.
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Hochintensitäts-Halogenlichtquelle und Infrarotreflektions-Halogenlichtquelle
(HIR):
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Hochintensitäts-Halogenlichtquellen
sind üblicherweise
doppelendige Wolfram- Halogen-IR-Lampen. Andere
Wolfram-Halogen-IR-Lampen können
ebenfalls verwendet werden, einschließlich einendigen Lampen. Die
Lampe hat eine röhrenförmige lichtdurchlässige Hülle, gebildet
aus Hochtemperaturaluminosilikatglas, Quarz oder anderem transparentem
Material. Ein Wolframfilament oder -spirale wird innerhalb der Hülle durch Einspeisedrähte getragen,
gebildet aus Molybdän,
die sich durch eine handelsübliche
Dichtung erstrecken. Die Einspeisedrähte können sich von einander gegenüberliegenden
Enden der Hülle
her erstrecken, wie es in doppelendigen Lampen der Fall ist, oder
von dem gleichen Ende der Hülle
her, wie in einer einendigen Lampe. Falls erwünscht können die Molybdän-Einspeisedrähte mittels
Schweißen,
Löten oder
anderer geeigneter Mittel mit weniger teuren Metallen mit gleichem
oder größerem Durchmesser
verbunden werden, um elektrische Verbindung für das Filament zur Verfügung zu
stellen und die Lampe auch zu tragen. Die Einspeisedrähte sind elektrisch
mit einer Kraftquelle (nicht gezeigt) über die Basis der Lampe verbunden,
um die Lampe mit Energie zu versorgen.
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Eine
Infrarotreflektions-Halogenbirne (HIR) ist eine Wolframfilament-Halogenbirne
mit einer speziellen haltbaren Infrarotreflektionsbeschichtung,
die auf die Birnenkapsel aufgebracht ist. Die Beschichtung macht die
Birne wirksamer bei der Herstellung von Licht und dem Fokussieren
von Wärmeenergie,
die anderenfalls zurück
auf dem Filament verloren gehen würde. Eine solche Beschichtung
kann durch Mehrschichtdünnfilmtechnologie
erzeugt werden, die IR-Wellenlängen
zurück
in Richtung auf das Filament reflektiert. Dieser Reflektionseffekt
erlaubt, das Filament bei einer höheren Temperatur zu betreiben,
während
weniger elektrische Energie verwendet wird.
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Hochintensitätsgasentladung (HID)
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Eine
Hochintensitätsgasentladungslampe
beinhaltet eine hermetisch verschlossene lichtdurchlässige Hülle und
Wolframelektroden innerhalb der Hülle. Eine Mischung wird in
die Hülle
eingebracht. Die Mischung beinhaltet Inertgas, Edelgas, Metallsalze,
darunter Seltenerdsalze, und kann auch Quecksilber und Halogen enthaltende
Verbindung enthalten. Wenn unter Energie gesetzt, wird Licht im
sichtbaren Bereich von Wellenlängen
durch einen Strahlungskörper
aus Gas innerhalb der Hülle
erzeugt. Andere Gasentladungslampen können ebenfalls verwendet werden.
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Eine
Hochintensitätsgasentladungslampe
hat eine röhrenförmige lichtdurchlässige Hülle, gebildet
aus Hochtemperaturaluminosilikatglas, Quarz, Keramik oder anderem transparentem
Material. Wolframelektroden werden innerhalb der Hülle durch
Einspeisedrähte
getragen, die aus Molybdän
gebildet werden, und die sich durch eine handelsübliche Dichtung erstrecken.
Falls erwünscht,
können
die Molybdän-Einspeisedrähte mittels
Schweißen,
Löten oder
anderen geeigneten Mitteln mit weniger teuren Metallen mit ähnlichem
oder größerem Durchmesser
verbunden werden, um elektrische Verbindung für das Filament zur Verfügung zu
stellen und auch um die Lampe zu tragen. Die Einspeisedrähte sind
elektrisch mit einer Kraftquelle über die Basis der Lampe verbunden,
um die Lampe mit Energie zu versorgen. Eine UV-Blockierabdeckung,
gebildet aus Hochtemperaturaluminosilikatglas oder anderem transparentem
UV-blockierenden
Material, kann um die Bogenröhre
herum angebracht sein.
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Für Scheinwerfer
und andere Verwendungen, wo es erwünscht ist, den Lichtausstoß der Lampe
zu modifizieren, kann die Lampenabdeckung auf zumindest einer ihrer
inneren und äußeren Oberflächen mit
einer Beschichtung aus einem Filtermaterial beschichtet sein. Die
Beschichtung filtert einen Teil der Strahlung von dem Licht des
Filaments, welches die Hülle
verlässt,
heraus. Die Lampenhülle
und/oder die Abdeckung können
ebenfalls mit Filtermaterial dotiert sein.
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Festphasenlichtquelle
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Eine
Licht emittierende Diode (LED) ist eine unteilbare diskrete Lichtquelleneinheit,
enthaltend (a) Halbleiter-n-p-Grenze(n), in welchen sichtbares Licht
erzeugt wird, wenn als Ergebnis einer angelegten Spannung ein Vorwärtsstrom
fließt.
Andere Festphasenlichtquellen können
ebenfalls verwendet werden.
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Die
Erfindung wird nun weiter mit Bezugnahme auf die folgenden, nicht
einschränkenden
Beispiele beschrieben.
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BEISPIEL 1:
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Polycarbonatformulierungen
(B) bis (E), wie unten in Tabelle 1 gezeigt, (Einheit: Gewichtsteile)
werden so ausgelegt, um die Möglichkeit
zu veranschaulichen, eine breite Palette von Lichtdurchlässigkeitscharakteristiken
für die
vorliegende Erfindung zu erzeugen. Ein Zwillingsschraubenextruder
wird für
den Kompoundierungsschritt mit Lexan® LS-2
Standard-Polycarbonat-Extrusionsbedingungen verwendet. Ein Standard-Polycarbonatprodukt
(LEXAN® LS2-111),
das in Automobilbeleuchtung und insbesondere Autoscheinwerfern verwendet
wird, wird als ein Vergleich ausgewählt. Platten mit einem Hochglanzfinish
(Abmessungen: 10,16 cm × 7,62
cm × 3,0
mm) werden für
jede Formulierung gemäß den Standardverarbeitungsbedingungen,
wie sie für
das Material in dem technischen Datenblatt definiert sind, geformt.
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Das
PC-Harz mit geringem Fluss, das verwendet wird, ist Polybisphenol
A-carbonat mit einem mittleren Molekulargewicht (MW)
von 29 900 (alle Molekulargewichte von PC in der Anmeldung werden
mit GPC bestimmt, d.h. Gelpermeationschromatographie, gegen absolute
Polycarbonatstandards): Das verwendete PC-Harz mit hohem Fluss ist
ein Polybisphenol A-carbonat mit einem mittleren Molekulargewicht
(MW) von 21 900. Der Wärmestabilisator ist Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit.
Das Entformungsmittel ist Pentaerythrittetrastearat. Der UV-Stabilisator
ist 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol. Pigmentblau
60 wird erhalten von BASF (BASF Heliogen Blau K6330). Lösungsviolett
36 wird erhalten von Bayer (Bayer Macrolex Violet 3R). OB-184 (d.h.
2,5-Bis(5'-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen)
wird erhalten von Ciba (Ciba Uvitex OB).
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Farbkoordinaten
werden an den Chips im Transmissionsmodus unter Verwendung eines
Gretag MacBeth 7000A-Spektrophotometers gemessen, wobei Illuminant
C und ein 2°-Beobachter ausgewählt werden. Das
Instrument wird in Übereinstimmung
mit den Herstellerspezifikationen unter Verwendung einer weißen Kalibrierungskachel
kalibriert. Ein großer
Sichtbereich und eine große
Apertur werden für
die Messungen verwendet. Andere Einstellungen beinhalten Specular
Component Included (SCI) und UV partially included (kalibriert für UVD65
mit einer UV-Kachel). Die MacBeth Optiview 5.2- Software nimmt die Daten auf und berechnet
die CIE 1931 (Yxy)-Farbkoordinaten für ein Illuminant C und einen
2°-Beobachter.
Die CIE 1931 (Yxy)-Farbkoordinaten sind in Tabelle 2 zusammen gefasst.
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Da
Y zu der Lichtdurchlässigkeit
der Platte bei 3,0 mm korrespondiert, bestätigen die Ergebnisse, dass Materialien
B bis E einen breiten Bereich der Lichtdurchlässigkeit innerhalb des für diese
Erfindung bevorzugten Bereiches abdecken. Zusätzlich muss bemerkt werden,
dass der x-Chromatizitätswert
inkrementell von A nach E abfällt.
Diese signifikante Verschiebung veranschaulicht eine zunehmende
Verschiebung von klar (A) zur blauesten Formulierung (E). Es soll
erwähnt
werden, dass die stärkste
Blauverschiebung mit einer relativ niedrigen Farbbeladung erhalten
wird: weniger als etwa 0,004% nicht-fluoreszierendes Färbemittel
und etwa 0,05% organischer Photolumineszenzfarbstoff.
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BEISPIEL 2:
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Um
die Eignung der gefärbten
Linsenanwendung für
Straßenverwendung
in einem Motorfahrzeug zu untersuchen, wird ein Autoscheinwerfer
in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung auf Strahlfarbe und Photometrie untersucht.
Wie zuvor in der Beschreibung erklärt, müssen alle Autoscheinwerfer,
die von den Fahrzeugherstellern eingebaut werden, einen akzeptables
Strahlenmuster erzeugen und Scheinwerferfarbverordnungen erfüllen.
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Ein
Scheinwerfer aus einem Vierscheinwerfersystem, bei welchem das Abblendlicht
um HB4 (ANSI 9006) herum ausgelegt ist, wird ausgewählt aufgrund
der Möglichkeit,
das optische System auch auf eine Hochlumen-HIR2 (ANSI 9012)-Lichtquelle
anzuwenden. Das HB4 und HIR2 haben identische Lichtmittenlängen und überlappende
Spiralgehäuse, was
die Quellen optisch von der Filamentbildperspektive her austauschbar
macht. Aufgrund des höheren
Lumenausstoßes
wird a priori nicht erwartet, dass der Scheinwerfer mit HIR2-Quelle
die Strahlmusterverordnung erfüllt,
jedoch wird erwartet, dass das resultierende Strahlmuster in einer
Annäherung
der ersten Ordnung passt.
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Der
Scheinwerfer ist einer vom optischen Reflektortyp und wird ohne
die klare Standardlinse zusammengebaut. Eine Kontrolllinse und zwei
Linsenpräparationen
mit verschiedenen Harzformulierungen, was die Linsen A bis C (siehe
Tabelle 2) ergibt, werden verwendet. Diese drei Linsen werden für Photometrie-
und Farbmessungen von beiden Scheinwerfern verwendet.
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Der
Messaufbau besteht aus einem LMT GO-H 1200 Goniophotometer mit Inline-Photometerkopf bei 18,29
m. Ein Hilfs-LMT C 1200-Tristimulus Colorimeter, angeschlossen an
einen CH-60 Präzisionscolorimeterkopf,
kann in Reihe mit dem Photometerkopf in einer Entfernung von 3,05
m vom Birnenzentrum montiert werden.
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Strahlintensität und Strahlfarbe
an jedem der Punkte, die in den US-Scheinwerferverordnungen (49CFR571.108)
für das
Abblendlicht des Scheinwerfers spezifiziert sind, werden mit beiden
Quellen und jeder der 3 Linsen gemessen, mit der Ausnahme, dass
der 10U-90U-Bereich von der Farbmessung ausgeschlossen wird.
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Ein
typischer Durchlauf für
eine gegebene Linsenvorschrift wird aus zwei Teilen bestehen. Zunächst wird
die Strahlphotometrie durch Beginn mit der Lampe in der Position,
die für
den Photometerkopf gedacht ist, abgelesen. Die Birnen werden mit
12,8V Energie versorgt. Nach Vervollständigung der Strahlphotometrie, wobei
die Lampe an ihrer Ausgangsposition endet, wird das Hilfs-Tristimulus-Colorimeter
an seinem Platz 3,05 m von der Scheinwerfermitte montiert und die
Strahlfarbe wird beginnend an der für die Lampe original vorgesehenen
Position unter Verwendung des gleichen Programms, das für die Strahlphotometrie
verwendet wurde, abgelesen.
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Sphärische
Photometriedaten bei 12,8V:
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Automobilaußenlinsen
werden aus Polycarbonatformulierungen (A) bis (E) geformt. Zusätzlich ist auch
ein blauer Kantenglüheffekt
sichtbar, der die Vorteile eines ästethischen Effekts zur verbesserten
Lichtleistung addiert.
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Die
Ergebnisse der Isocandela-Messung (integrierte Scheinwerferlumen)
und mittleren Strahlchromatizität
(x, y) aus der Strahlphotometrieuntersuchung werden in Tabelle 4
für die
HIR2- und HB4-Quellen und Linsenmaterial A bis E zusammengefasst.
Wie erwartet nimmt die Strahlintensität – wie durch die integrierten Lumen
veranschaulicht – als
eine Funktion der Lichtdurchlässigkeit
der Linse ab. Mit beiden Quellen kann, ausgehend von der klaren
Linse zu Linsenmaterial C, eine signifikante Strahlfarbverschiebung
gemessen werden, wie durch die Verschiebung im x-Chromatizitätswert veranschaulicht.
Dies zeigt klar, dass die Strahlfarbe in Richtung des blauen Bereiches
des SAE J578 „Weißlichtes" verschoben wird.
Der blaueste gemessene Strahl wird durch Kombination der HIR2-Birne
mit der Linse, die aus Material E geformt wurde, im Scheinwerfer
erhalten. Man muss jedoch bemerken, dass die Strahlfarbe, die aus
der Kombination von HIR2-Birne und Linse C resultiert, sehr nahe
an der Grenze der ECE-Regulation 99 HID-Spezifikation endet, was
andeutet, dass sie den exakten HID-Farbraum erfüllt, wenn Designmerkmale zu
der Linse zugefügt
werden. Als eine Referenz wird die Chromatizität einer kommerziellen HID-Birne
(Philips D2S-Birne) auf das CIE 1931-Diagramm aufgedruckt (x = 0,38
+/-0,025 und y =
0,39 +/- 0,015). Aus Tabelle 4 können
wir schließen,
dass die folgenden Kombinationen für das Linsen/Scheinwerferdesign,
die für
das Experiment verwendet wurden, bevorzugt sind:
Der Scheinwerfer,
ausgerüstet
mit einer HIR2-Quelle und einer Linse, geformt aus Material D, wird
einen Gesamtilluminationslichtausstoß von etwa 507 Lumen (integrierte
Lumen) und einen Chromatizitätswert
x von etwa 0,3966 und y von etwa 0,3962 haben.
-
Der
Scheinwerfer, ausgerüstet
mit einer HIR2-Quelle und einer Linse, geformt aus Material E, wird
einen Gesamtilluminationslichtausstoß von etwa 453 Lumen (integrierte
Lumen) und einen Chromatizitätswert
x von etwa 0,3851 und y von etwa 0,3925 haben.
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Es
ist bemerkenswert, dass die Kombinationen, die oben erwähnt wurden,
in die ECE-Regulation
99 HID-Spezifikationen und auch in die veröffentlichten Spezifikationen
für eine
der häufigsten
Standard-HID-Birnen (Philips D2S) fallen. Zusätzlich hat der Scheinwerfer,
der mit Linsenmaterial E ausgerüstet
ist, eine Chromatizität,
die extrem nahe an dem Beispiel für die HID-Birne ist, was die
gute Farbübereinstimmung
bestätigt. Weiterhin
wird vorhergesagt, dass der Lichtausstoß eines Scheinwerfers mit dieser
Linse etwa 10% höher
ist als ein Standard-HB4 (ANSI 9006), ausgerüstet mit einer klaren Linse
(A). Dieses Ergebnis zeigt, dass bei Verwendung dieser Erfindung
es möglich
ist, Scheinwerfer herzustellen, die dazu fähig sind, einen Lichtstrahl
zu emittieren, der die Chromatizität eines HID-Scheinwerfers erreicht,
während
verbesserter Lichtausstoß im
Vergleich zu einem Standardhalogensystem, wie z.B. der Kombination
HB4/klare Linse, zur Verfügung
gestellt wird. Es ist auch zu bemerken, dass blaue Halogenbirnen
(wie z.B. die Silverstar®-Birne) lediglich 1 000
Lumen emittieren, wenn sie bei 12,8 Volt gemäß ihrer Spezifikation betrieben
werden, was ähnlich
zu der HB4 ist. Als ein Ergebnis wird von solchen Birnen nicht erwartet,
dass sie besseren Gesamtilluminationslichtausstoß (integrierte Lumen) haben
als die Kombination HB4/klare Linse und daher unter der Leistung
der Scheinwerfer dieser Erfindung sein sollten.
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BEISPIEL 3:
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Polycarbonatformulierung
(F) (Beachte: Dies ist das gleiche wie Formulierung (D) in dem Ergebnisabschnitt
der US-Patentanmeldung Seriennummer 10/063 791, angemeldet 13. Mai
2002), die wie unten beschrieben so definiert wird, dass sie die
Möglichkeit
veranschaulicht, eine breite Palette von optischen Farbeffekten
für äußere Linsen
zu erzeugen. Ein Zwillingsschraubenextruder wird für den Kompoundierungsschritt mit
Standard-Lexan® LS-2
Polycarbonatextrusionsbedingungen verwendet. Farbchips 5,08 cm × 7,62 cm × 3,2 mm)
werden für
jede Formulierung geformt und Farbkoordinaten werden an den Chips
im Transmissionsmodus unter Verwendung eines MacBeth 7000A-Spektrophotometers
mit der Auswahl von Illuminat C und einem 2 Grad Beobachter gemessen.
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Eine
Polycarbonatharzzusammensetzung (F) wird hergestellt durch Vermischen
von: -65 Teilen Poly(bisphenol A-carbonat) mit einem mittleren Molekulargewicht
(MW) von 29 900, -35 Teilen Poly(bisphenol A-carbonat)
mit einem mittleren Molekulargewicht (MW)
von 21 900, -0,06 Teilen Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit,
-0,27 Teilen Pentaerythrittetrastearat, -0,27 Teilen 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol,
-0,05 Teilen 2,5-Bis(5'-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen
(Ciba Uvitex OC), -0,0001 Teilen C.I. Pigmentblau 60 (BASF Heliogen
Blau K6330), -0,00005 Teilen C.I. Lösungsviolett 36 (Bayer Macrolex
Violett 3R).
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Es
soll bemerkt werden, dass Linse (F) mehrere Designmerkmale hat (d.h.
Vorsprünge,
Rillen und Einschnitte) im Vergleich zu Linsen, die in Beispiel
2 geformt wurden. Wenn mit einer HB4 (ANSI 9006)-Lichtquelle ausgerüstet, ist
es offensichtlich, dass die Scheinwerferstrahlfarbe in Richtung
von weißerer/blauerer
Strahlfarbe verschoben ist. Zusätzlich
wird ein gefärbter
optischer Effekt von den betonenden Merkmalen der Linse (Vorsprüngen, Rillen
und Einschnitten) beobachtet.
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Äußere Automobillinsen
werden aus Polycarbonatformulierungen (F) geformt. Wenn die Linsen
in Automobilscheinwerfer eingebracht werden, wird es offensichtlich,
dass die Linsenstrahlfarbe weiß ist,
während ein
stark gefärbter
optischer Effekt beobachtet wird, der aus den Designmerkmalen der
Linse (Vorsprüngen, Linien
und Kanten) scheint.
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Eine
Linse, die aus Formulierung (F) geformt wird, wird mit einer Halogenbirne
kombiniert, um die SAE-Konformität
in einer Scheinwerferkonfiguration zu untersuchen. Natürlich farbiges
Lexan® LS-2-Harz
wird als eine Referenz verwendet, um die Lichtleistung gemäß SAE J1383
zu bewerten.
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Die
Ergebnisse des Isocandela-Tests (Gesamtfluss), Maximum-Candela (Punktintensität) und Strahlchromatizität (x, y)
sind in Tabelle 5 zusammengefasst. Es ist bemerkenswert, dass sowohl
der Maximum-Candela als auch die Isocandela bestätigen, dass die Linsen mit
optischem Effekt, kombiniert mit der Halogenbirne, einen vergleichbaren
Lichtausstoß bezüglich der
Intensität
ergeben, der innerhalb von +/-5% der Referenz (natürliche Farbe)
ist. Darüber
hinaus zeigt der Scheinwerfer mit der blauen Linse, hergestellt
aus Formulierung (F) einen sehr viel blaueren (d.h. weißeren) Strahl
im Vergleich zur Referenz, da der CIE 1931 x-Chromatizitätswert von
0,4424 auf 0,4040 verschoben ist. Dieses Ergebnis wird durch die
optische Bewertung der Strahlfarbe ebenfalls bestätigt.
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Dieses
Ergebnis im Vergleich zu Beispiel 2 zeigt die Wirkung der Designmerkmale
in einer Linse. Zusätzlich
zeigt es, dass es möglich
ist, Scheinwerfer zu erzeugen, welche die SAE-Standards erfüllen und
einen Strahlchromatizitätswert
x von weniger als 0,405 haben, sogar wenn nur eine sehr geringe
Menge an Nicht-Fluoreszenzfarbstoffbeladung von etwa 0,00015% in
Kombination mit einem organischen Photolumineszenzfarbstoff verwendet
wird.
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Im
Falle von Lichtquellen mit einer mittleren x-Chromatizität von mehr
als 0,405, was für
die meisten Halogenbirnen, HIR-Birnen und einige Festphasenquellen
und sehr wenige HID-Lampen der Fall ist, sind typischerweise Linsenzusammensetzungen
(D) und (E) aus Beispiel 2 die bevorzugten Zusammensetzungen. Dies
ist der Fall, da sie die signifikanteste Farbverschiebung zur Verfügung stellen,
sogar mit einer Linse, die eingeschränkte oder keine Designmerkmale
hat, wie z.B. Rillen oder Vorsprünge,
um den Strahl weiter zu verschieben. Wenn die Linse Designmerkmale
wie Rillen oder Vorsprünge
hat, wie in 3 und 4 veranschaulicht,
ist eine geringere Nicht-Fluoreszenzfarbstoffbeladung
erforderlich (sogar 0,00015%, gekoppelt an eine Fluoreszenzfarbstoffbeladung
von 0,05%, erzeugt die gewünschten
Ergebnisse). Weiterhin ist mit geeigneten Designmerkmalen, wie z.B.
Vorsprung oder Rillen, sogar eine geringe Farbladung wie in Linsenzusammensetzung
F aus Beispiel 3 erwähnt,
akzeptabel. Demzufolge kann ein Verhältnis von Fluoreszenzfarbstoff/Nicht-Fluoreszenzfarbstoff
von etwa 330 (Zusammensetzung F, Beispiel 3) die gewünschte Chromatizität erzeugen.
Jedoch korrespondieren die bevorzugten Farbstoffzusammensetzungen
in Verbindung mit eingeschränkten
oder keinen Designmerkmalen in der Linse zu Verhältnissen von etwa 19 (Zusammensetzung
D, Beispiel 2) und 13 (Zusammensetzung E, Beispiel 2). In jedem
Fall ist die bevorzugte Fluoreszenzfarbstoffbeladung von 0,005%
bis 0,5%, wobei 0,01% bis 0,25% stärker bevorzugt sind.
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In
dem Fall von Lichtquellen mit einer mittleren x-Chromatizität von weniger
als 0,405, nämlich
weißen Festphasenlichtquellen
und guten HID-Quellen, sind Formulierungen (B) und (C) gegenüber (D)
und (E) aus Beispiel 2 bevorzugt. Dies beruht auf der Tatsache,
dass Formulierungen (B) und (C) das Risiko der Verschiebung des
Strahls außerhalb
der SAE „Weißbox", wie oben definiert,
reduzieren. Das bevorzugte Nicht-Fluoreszenz- zu Fluoreszenzfarbstoff-Verhältnis ist > 20. Bevorzugte Fluoreszenzfarbstoffbeladung
ist weniger als oder gleich 0,1%.