EP2151144A2 - Scheinwerfer für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Scheinwerfer für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP2151144A2
EP2151144A2 EP08748980A EP08748980A EP2151144A2 EP 2151144 A2 EP2151144 A2 EP 2151144A2 EP 08748980 A EP08748980 A EP 08748980A EP 08748980 A EP08748980 A EP 08748980A EP 2151144 A2 EP2151144 A2 EP 2151144A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
headlight according
lens
elements
headlight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP08748980A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roman Nyderle
Thomas Preussner
Torsten Kopte
Volker Kirchhoff
Sabine DREIHÖFER
Ralf Rochotzki
Dieter Jestel
Matthias Kalwa
Klaus-Dieter Steinborn
Michael Falz
Bernd Bücken
Barbara Gebhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2151144A2 publication Critical patent/EP2151144A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/30—Ventilation or drainage of lighting devices
    • F21S45/33—Ventilation or drainage of lighting devices specially adapted for headlamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings

Definitions

  • the invention relates to a headlight for a motor vehicle.
  • headlights in the sense of the invention includes all lighting devices of a motor vehicle for generating light or for generating optical signals for other road users such as front and reverse lights, fog lights, headlamps of additional lighting, headlamps for parking lights, brake lights or indicators.
  • incandescent lamps or so-called halogen lamps have been used as illuminants for motor vehicle headlights. Their thermal radiation was sufficient to melt ice on a headlight surface or to prevent frost or dew deposition. Recently, however, more and more of these bulbs are displaced in the automotive field by the use of LEDs, which have a lower energy consumption. This lower energy requirement is not least due to a lower heat radiation of these components.
  • DE 197 24 098 A1 discloses a headlight for a motor vehicle, in which a heating device is formed on the inside of the headlight pane.
  • the heater may be, for example, an electrically conductive metal layer, which generates heat when current flows and ensures in this way that, for example, the icy headlight lens can be defrosted.
  • a disadvantage of such a solution is that the light transmission of a metal layer is insufficient and thus the luminous efficacy of such a headlamp is severely limited.
  • the invention is therefore the technical problem of a headlamp for a motor vehicle and to provide a method for its production, by means of which the disadvantages of the prior art are overcome.
  • the headlight cover disc should have a high transmission in the visible light wave range and de-icing of the headlight cover disc even with the use of LEDs as a light source be possible.
  • An inventive headlight for a motor vehicle comprises a cover plate, which as part of a housing closes an enclosed by the housing interior to the environment, wherein on the interior side facing the lens cover a layer system comprising a lower layer, followed by a metal layer and an upper layer is deposited.
  • the lower layer and / or the upper layer consists either of a nitride of the elements Al or Si or of an oxide of the elements Si, Ti Al, Zn, Sn, In, Nb, Zr, Ta or of a mixed oxide at least two of aforementioned elements.
  • the transmission is reduced by about 40% compared to an uncoated lens.
  • a headlamp according to the invention cause the lower and the upper layer, which have a lower refractive index of light compared to the enclosed metal layer, a reduction in the transmission of light in the wavelength range of 500 to 700 nm compared to an uncoated lens of not more than 20%. Often this reduction is even less than 10%. The light output of a headlamp is thereby significantly increased.
  • the metal layer sandwiched between the lower and upper layers may be used as a heating element when flowed through by a current.
  • a lens can de-iron or can be counteracted a rime or Tauablagerung.
  • An embodiment in which the upper and / or lower layer is formed as a nitride also includes those variants in which the layer has an oxygen content and is thus formed as an oxynitride.
  • the oxygen content may in turn have a gradient in the course of the layer thickness.
  • the upper layer and / or the lower layer is deposited as oxide or mixed oxide, then it may also be doped with one or more of the elements Al, F, B, P, Ce, Sn, Zn or S.
  • layer thicknesses of 20 nm to 70 nm are suitable in order to ensure a high transmission of the layer system.
  • the lens of a headlamp according to the invention may consist of glass or of a transparent plastic, such as PC, PMMA or APEC and have a thickness of about 0.5 to 5 mm.
  • the metal layer of the layer system also functions as a heating element, elements which conduct the electric current well, such as Ag, Al, Cu, Au, Pd or Pt are suitable as a layer former.
  • the metal layer which preferably has a layer thickness of 5 nm to 20 nm, can be formed only from one of these elements or an alloy of these elements.
  • the layer system has a sheet resistance R D of 1 to 100 ⁇ / ⁇ .
  • R D sheet resistance
  • a layer system is therefore deposited with a sheet resistance R D of 5 to 20 ⁇ / G on a lens.
  • the metal layer is to be used as a heating element, it is necessary to provide the metal layer with electrical contacts.
  • conductive contact elements such as contact strips with electrical Contact to the metal layer be attached.
  • the contact strips are preferably arranged in edge regions and on opposite sides of the cover disk. Modern designs of headlamps entail that the outer shape of a lens does not have a simple rectangular structure.
  • the metal layer is therefore formed inhomogeneous with respect to the layer thickness in dependence on the geometry of a cover disk such that approximately constant resistance values are achieved between opposing contact strips.
  • the layer system can be subdivided on the surface of a lens into segments which can have any geometric shape, each segment being contacted separately and being subjected to electrical parameters for heating separately.
  • the layer system segments are formed from each other electrically insulated.
  • the layer system in the individual segments can also be formed with a constant thickness and the electrical parameters with which a segment is subjected to heating, be set according to the resistance value of the associated segment. If a homogeneous layer is to be formed, it is advantageous if the fluctuation range of the layer thickness is less than ⁇ 20%. If the layer system is divided into segments, however, the layer thicknesses can also vary from segment to segment.
  • the transmission in the visible light range and / or in the infrared range can also vary from segment to segment. This is advantageous, for example, when a sensor, such as an infrared sensor, is to be arranged behind a segment and requires certain transmission values. In this case, it may also be necessary that no coating of a cover disk takes place at all in a segment region. Since in a motor vehicle headlamp more and more of the visual impression is important, a contact strip, which is located on the metal layer, by an additional and decorative metal layer, which may for example consist of steel or chrome, be covered.
  • an adhesion layer may be deposited between the end plate and the lower layer.
  • Such an adhesive layer may for example consist of an oxide of the elements Al, Ti or Cr.
  • a cover layer which may be, for example, a plasma polymerization layer or a lacquer layer, on the upper layer.
  • a cover layer may be formed, for example, as a diffusion barrier layer to prevent corrosion, or it may serve to stabilize the layer system.
  • a cover layer can have an additional reflection-reducing effect.
  • the color location of the light passing through the lens is within the white range prescribed in ECE R1 12.
  • An inventive method for producing a headlamp for a motor vehicle, with a lens, which closes as part of a housing enclosed by the housing interior to the environment, is characterized in that on the interior side facing the lens cover a layer system comprising a lower layer, followed by a metal layer and an upper layer, is deposited by vacuum deposition, wherein the lower layer and / or the upper layer either as a nitride of the elements Al or Si or as an oxide or a mixed oxide of the elements Si, Ti Al, Zn, Sn, In, Nb, Zr or Ta is deposited.
  • the oxide or the mixed oxide doped with one or more of the elements Al, F, B, P, Ce, Sn, Zn or S and the metal layer of one or more of the elements Ag, Al, Cu, Au, Pd or Pt are deposited.
  • the lower and upper layers should be deposited with a thickness of 20 nm to 70 nm and the metal layer with a thickness of 5 nm to 20 nm.
  • both CVD methods and PVD methods such as vapor deposition or sputtering
  • vapor deposition or sputtering are suitable.
  • sputtering processes feeds.
  • a sputtering device without a magnetic field generating device can be used, in which the target is adapted to the shape of the lens.
  • a sputtering device having a magnetic field generating device can be used and either the sputtering device can be moved relative to the cover disk surface to be coated or the cover disk can be moved relative to the sputtering device to cover all surface sections of the cover disk with a homogeneous coating or even a deliberately inhomogeneous one To provide coating.
  • Another alternative is to coat the lens in segments. This can be done, for example, by using a coating device and after the coating of a segment, the lens is repositioned and then the next segment is coated. However, it is also possible to arrange a plurality of coating devices in such a way that several and possibly also all segments are coated simultaneously.
  • both an adhesive layer between the cover disk and the lower layer and a cover layer on the upper layer can be deposited.
  • Fig. 2 is a schematic front view of the lens of an inventive
  • Tab. 1 shows the layer materials with their layer thicknesses and a determined sheet resistance for the respective layer system.
  • the abbreviations used in Tab. 1 are "ITO” for indium tin oxide and "AZO" for aluminum zinc oxide. All layers were deposited by magnetron sputtering, using a single DC magnetron for Ag and ITO layers and a double magnetron with a center frequency of 25 kHz for AZO, TiO 2 and Nb 2 O 5 layers ,
  • the transparency of the four coated samples is plotted over a range of wavelengths relative to an uncoated PC substrate. It can be seen from the curves shown that all four coated PC substrates in the relevant wavelength range from 500 nm to 700 nm have a transparency of at least 90%. opposite to an uncoated PC substrate, which in turn means that the four layer systems cause a reduction in transparency of less than 10%, which is why a lens with one of these layer systems allows excellent luminous efficiency.
  • a cover plate 1 of a motor vehicle headlight according to the invention is shown schematically in Fig. 2 in a front view.
  • a layer system according to Example 1 from Table 1 with a homogeneous layer thickness distribution has been deposited on the lens 1.
  • the layer system is divided into elongated segments 2, wherein the individual segments 2 of the layer system are formed electrically insulated from each other.
  • the Ag layer in each segment 2 is provided with a contact strip 3.
  • the contact strips are arranged in an edge region of the cover plate 1, which is covered in the installed state by other components of the associated headlight housing and / or the motor vehicle body.
  • the layer system in the segments 2 can also be deposited with different layer thickness such that the layer system in the segments 2 between the contact strips 3 have an at least approximately the same electrical resistance value. Then the contact strips 3 of the individual segments 2 can be acted upon with the same electrical parameters.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug mit einer Abschlussscheibe, welche als Bestandteil eines Gehäuses einen durch das Gehäuse eingeschlossenen Innenraum zur Umgebung hin abschließt, wobei auf der zum Innenraum gerichteten Seite der Abschlussscheibe ein Schichtsystem, umfassend eine untere Schicht, gefolgt von einer Metall-Schicht und einer oberen Schicht, mittels Vakuumverfahren abgeschieden ist, wobei die untere Schicht und/oder die obere Schicht entweder als ein Nitrid der Elemente AI oder Si oder als ein Oxid oder ein Mischoxid der Elemente Si, Ti AI, Zn, Sn, In, Nb, Zr oder Ta abgeschieden ist.

Description

Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug. Der Begriff Scheinwerfer im erfindungsgemäßen Sinn umfasst alle Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeuges zum Erzeugen von Licht oder zum Erzeugen optischer Signale für andere Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Front- und Rückfahrscheinwerfer, Nebelscheinwerfer, Scheinwerfer einer Zusatzbeleuchtung, Scheinwerfer für Standlicht, Bremslicht oder Blinkeinrichtungen.
Viele Jahrzehnte wurden Glühlampen oder so genannte Halogenlampen als Leuchtmittel für Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet. Deren Wärmestrahlung war dabei hinreichend, um Eis auf einer Scheinwerferoberfläche zu schmelzen bzw. eine Reif- oder Tauablagerung zu verhindern. In jüngerer Zeit werden jedoch auch im Kraftfahrzeugbereich immer mehr dieser Leuchtmittel durch den Einsatz von LEDs verdrängt, welche einen geringeren Energiebedarf aufweisen. Dieser geringere Energiebedarf beruht nicht zuletzt auf einer geringeren Wärmeabstrahlung dieser Bauelemente.
Wird diese geringere Wärmeabstrahlung hinsichtlich der Energiebilanz eines Scheinwerfers begrüßt, so resultieren daraus jedoch auch neue Aufgabenstellungen, wie beispielsweise hinsichtlich vereister Scheinwerfer oder der Kondenswasserbildung innerhalb eines Scheinwerfers, die es zu lösen gilt.
Stand der Technik
Aus DE 197 24 098 A1 ist ein Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem auf der Innenseite der Scheinwerferscheibe eine Heizvorrichtung ausgebildet ist. Die Heizvorrichtung kann beispielsweise eine elektrisch leitende Metallschicht sein, welche bei Stromdurchfluss Wärme erzeugt und auf diesem Wege sicherstellt, dass beispielsweise die vereiste Scheinwerferscheibe abgetaut werden kann. Ein Nachteil einer derartigen Lösung besteht darin, dass die Lichtdurchlässigkeit einer Metallschicht nur ungenügend und somit die Lichtausbeute eines solchen Scheinwerfers stark eingeschränkt ist. Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, mittels denen die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll die Scheinwerferabschlussscheibe eine hohe Transmission im sichtbaren Lichtwellenbereich aufweisen und eine Enteisung der Scheinwerferabschlussscheibe auch bei Einsatz von LEDs als Leuchtmittel möglich sein.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 29. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Abschlussscheibe, welche als Bestandteil eines Gehäuses einen durch das Gehäuse eingeschlossenen Innenraum zur Umgebung hin abschließt, wobei auf der zum Innenraum gerichteten Seite der Abschlussscheibe ein Schichtsystem, umfassend eine untere Schicht, gefolgt von einer Metall-Schicht und einer oberen Schicht, abgeschieden ist. Dabei besteht die untere Schicht und/oder die obere Schicht entweder aus einem Nitrid der Elemente Al oder Si oder aus einem Oxid der Elemente Si, Ti Al, Zn, Sn, In, Nb, Zr, Ta bzw. aus einem Mischoxid mindestens zweier der vorgenannten Elemente.
Bei bekannten Scheinwerfern, bei denen nur eine dünne Metallschicht auf der Innenseite der Abschlussscheibe aufgetragen wird, reduziert sich die Transmission gegenüber einer unbeschichteten Abschlussscheibe um etwa 40 %. Bei einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer bewirken hingegen die untere und die obere Schicht, welche einen geringeren Licht- Brechungsindex gegenüber der eingeschlossenen Metall-Schicht aufweisen, eine Reduktion der Transmission von Licht im Wellenlängenbereich von 500 bis 700 nm gegenüber einer unbeschichteten Abschlussscheibe von maximal 20 %. Oftmals ist diese Reduktion sogar kleiner als 10 %. Die Lichtausbeute eines Scheinwerfers wird dadurch erheblich gesteigert.
Die zwischen der unteren und der oberen Schicht eingeschlossene Metall-Schicht kann als Heizelement verwendet werden, wenn diese von einem Strom durchflössen wird. Auf diese Weise lässt sich eine Abschlussscheibe enteisen bzw. kann einer Reif- oder Tauablagerung entgegengewirkt werden. Eine Ausführungsform, bei der die obere und/oder untere Schicht als Nitrid ausgebildet ist, schließt auch solche Varianten mit ein, bei denen die Schicht einen Sauerstoffanteil aufweist und somit als Oxynitrid ausgebildet ist. Dabei kann der Sauerstoffanteil wiederum einen Gradienten im Schichtdickenverlauf aufweisen.
Ist die obere Schicht und/oder die untere Schicht als Oxid oder Mischoxid abgeschieden, so kann diese auch mit einem oder mehreren der Elemente AI, F, B, P, Ce, Sn, Zn oder S dotiert sein.
Für die untere und die obere Schicht sind Schichtdicken von 20 nm bis 70 nm geeignet, um eine hohe Transmission des Schichtsystems zu gewährleisten.
Die Abschlussscheibe eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers kann aus Glas oder auch aus einem transparenten Kunststoff, wie beispielsweise PC, PMMA oder APEC bestehen und eine Dicke von etwa 0,5 bis 5 mm aufweisen.
Da die Metall-Schicht des Schichtsystems auch als Heizelement fungiert, sind Elemente, die den elektrischen Strom gut leiten, wie Ag, AI, Cu, Au, Pd oder Pt als Schichtbildner geeignet. Dabei kann die Metall-Schicht, welche vorzugsweise eine Schichtdicke von 5 nm bis 20 nm aufweist, nur aus einem dieser Elemente oder einer Legierung dieser Elemente ausgebildet sein.
Mit ausschlaggebend für die Heizleistung eines Schichtsystem ist dessen Flächenwiderstand. Bei einer Ausführungsform weist das Schichtsystem einen Flächenwiderstand RD von 1 bis 100 Ω/α auf. Um eine hohe Heizleistung zu erzielen wäre es zwar günstiger, einen möglichst hohen Flächenwiderstand anzustreben. Da aber bei einem Kraftfahrzeug üblicherweise nur ein Bordnetz mit 12 V zur Verfügung steht, ergibt sich bei dieser Spannung ein angestrebter Flächenwiderstand von etwa 8 Ω/o, um eine optimale Heizleistung zu erzielen. Vorteilhafterweise wird ein Schichtsystem deshalb mit einem Flächenwiderstand RD von 5 bis 20 Ω/G auf einer Abschlussscheibe abgeschieden.
Soll die Metall-Schicht als Heizelement verwendet werden, ist es erforderlich die Metall- Schicht mit elektrischen Kontakten zu versehen. Hierzu können auf oder unter der Metall- Schicht leitfähige Kontaktelemente wie beispielsweise Kontaktstreifen mit elektrischem Kontakt zur Metall-Schicht angebracht werden. Die Kontaktstreifen werden vorzugsweise in Randbereichen und an gegenüberliegenden Seiten der Abschlussscheibe angeordnet. Moderne Gestaltungen von Scheinwerfern bringen es mit sich, dass die äußere Form einer Abschlussscheibe keine einfache Rechteckstruktur mehr aufweist. Angenommen, die Metall-Schicht einer Abschlussscheibe wäre an der oberen Seite und an der unteren Seite mit einem Kontaktstreifen versehen, so wären beide Kontaktstreifen bei heutigen Scheinwerfen im Verlaufe der Breite eines Scheinwerfers mit unterschiedlichem Maß beabstandet, woraus bei homogener Dicke der Metall-Schicht über die Breite des Scheinwerfers betrachtet ein unterschiedlicher elektrischer Widerstand zwischen den Kontaktstreifen und folglich eine unterschiedliche Heizwirkung resultieren würde.
Bei einer Ausführungsform ist die Metall-Schicht deshalb in Abhängigkeit von der Geometrie einer Abschlussscheibe bezüglich der Schichtdicke derart inhomogen ausgebildet, dass annähernd gleich bleibende Widerstandswerte zwischen gegenüberliegenden Kontaktstreifen erzielt werden.
Alternativ kann das Schichtsystem auf der Oberfläche einer Abschlussscheibe in Segmente, die jegliche geometrische Form aufweisen können, unterteilt sein, wobei jedes Segment separat kontaktiert ist und separat mit elektrischen Parametern zum Heizen beaufschlagt wird. Vorraussetzung hierfür ist jedoch, dass die Schichtsystemsegmente voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sind. In diesem Fall kann das Schichtsystem in den einzelnen Segmenten auch mit gleich bleibender Dicke ausgebildet sein und die elektrischen Parameter, mit denen ein Segment zum Heizen beaufschlagt wird, entsprechend dem Widerstandswert des zugehörigen Segments eingestellt werden. Soll eine homogene Schicht ausgebildet werden, ist es vorteilhaft, wenn die Schwankungsbreite der Schichtdicke kleiner als ±20 % ist. Ist das Schichtsystem in Segmente unterteilt, können jedoch auch die Schichtdicken von Segment zu Segment variieren.
Ebenfalls variieren kann von Segment zu Segment die Transmission im sichtbaren Licht- bereich und/oder im Infrarotbereich. Dies ist zum Beispiel dann vorteilhaft, wenn ein Sensor, wie beispielsweise ein Infrarotsensor, hinter einem Segment angeordnet werden soll und bestimmte Transmissionswerte erfordert. Hierbei kann es auch erforderlich sein, dass in einem Segmentbereich überhaupt keine Beschichtung einer Abschlussscheibe erfolgt. Da bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer auch immer mehr der optische Eindruck Bedeutung erlangt, kann ein Kontaktstreifen, der sich an der Metallschicht befindet, durch eine zusätzliche und dekorative Metallschicht, die beispielsweise aus Stahl oder Chrom bestehen kann, abgedeckt sein.
Zur Verbesserung der Hafteigenschaften des Schichtsystems kann weiterhin zwischen Abschlussscheibe und der unteren Schicht eine Haftschicht abgeschieden werden. Eine solche Haftschicht kann beispielsweise aus einem Oxid der Elemente AI, Ti oder Cr bestehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform befindet sich noch eine Deckschicht, die beispielsweise eine Plasmapolymerisationsschicht oder eine Lackschicht sein kann, auf der oberen Schicht. Eine derartige Deckschicht kann zum Beispiel als Diffusionssperrschicht ausgebildet sein, um Korrosion zu verhindern, oder diese kann zur Stabilisierung des Schichtsystems dienen. Des Weiteren kann eine Deckschicht eine zusätzliche reflexionsvermindernde Wirkung auf- weisen.
Eine weitere Anforderung für Kraftfahrzeugscheinwerfer besteht hinsichtlich des visuellen Farbeindrucks, den das Licht eines Scheinwerfers erzeugt. Bei einer Ausführungsform liegt deshalb der Farbort des durch die Abschlussscheibe tretenden Lichts in dem in ECE R1 12 vorgeschriebenen Weißbereich.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Scheinwerfers für ein Kraftfahrzeug, mit einer Abschlussscheibe, welche als Bestandteil eines Gehäuses einen durch das Gehäuse eingeschlossenen Innenraum zur Umgebung hin abschließt, zeichnet sich dadurch aus, dass auf der zum Innenraum gerichteten Seite der Abschlussscheibe ein Schichtsystem, umfassend eine untere Schicht, gefolgt von einer Metall-Schicht und einer oberen Schicht, mittels Vakuumverfahren abgeschieden wird, wobei die untere Schicht und/oder die obere Schicht entweder als ein Nitrid der Elemente Al oder Si oder als ein Oxid oder ein Mischoxid der Elemente Si, Ti AI, Zn, Sn, In, Nb, Zr oder Ta abgeschieden wird.
Dabei kann das Oxid oder das Mischoxid mit einem oder mehreren der Elemente AI, F, B, P, Ce, Sn, Zn oder S dotiert und die Metall-Schicht aus einem oder mehreren der Elemente Ag, AI, Cu, Au, Pd oder Pt abgeschieden werden. Um eine hohe Transmission des Schichtsystems zu erzielen, sollten die untere und obere Schicht mit einer Dicke von 20 nm bis 70 nm und die Metall-Schicht mit einer Dicke von 5 nm bis 20 nm abgeschieden werden.
Zum Abscheiden der Schichten des Schichtsystems auf der Abschlussscheibe sind sowohl CVD-Verfahren als auch PVD-Verfahren, wie das Bedampfen oder Sputtern geeignet. Mit letzterem lassen sich insbesondere dünne Schichten von nur weinigen Nanometem Dicke mit gleich bleibenden Schichteigenschaften abscheiden. Auch für den Fall, dass eine Abschlussscheibe sehr stark konkav zum Innenraum hin ausgebildet ist, lassen sich mit Sputter- Verfahren Beschickungen realisieren. So kann beispielsweise eine Sputter- einrichtung ohne Magnetfeld erzeugende Einrichtung verwendet werden, bei welcher das Target an die Form der Abschlussscheibe angepasst ist.
Alternativ kann auch eine Sputtereinrichtung mit Magnetfeld erzeugender Einrichtung ver- wendet werden und während des Beschichtungsvorgangs entweder die Sputtereinrichtung relativ zur zu beschichtenden Abschlussscheibenoberfläche bewegt werden oder die Abschlussscheibe relativ zur Sputtereinrichtung bewegt werden, um alle Oberflächenabschnitte der Abschlussscheibe mit einer homogenen Beschichtung oder auch einer gewollt inhomogenen Beschichtung zu versehen.
Eine weitere Alternative besteht darin, die Abschlussscheibe segmentweise zu beschichten. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem eine Beschichtungseinrichtung verwendet wird und nach dem Beschichten eines Segments die Abschlussscheibe neu positioniert und anschließend das nächste Segment beschichtet wird. Es können aber auch mehrere Beschichtungseinrichtungen derart angeordnet werden, dass mehrere und gegebenenfalls auch alle Segmente gleichzeitig beschichtet werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl eine Haftschicht zwischen der Abschlussscheibe und der unteren Schicht als auch eine Deckschicht auf der oberen Schicht abge- schieden werden.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen: Fig. 1 eine graphische Darstellung der Transmission verschiedener Schichtsysteme in
Abhängigkeit von der Wellenlänge; Fig. 2 eine schematische Frontdarstellung der Abschlussscheibe eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugfrontscheinwerfers.
In Versuchsreihen wurden vier verschiedene Schichtsysteme jeweils auf einem 4 mm dicken Kunststoff-Substrat aus dem Material PC abgeschieden und hinsichtlich deren Ersetzbarkeit bei Kraftfahrzeugscheinwerfern untersucht. In Tab. 1 sind die Schichtmaterialien mit deren Schichtdicken und ein ermittelter Flächenwiderstand für das jeweilige Schichtsystem angegeben.
Tab. 1
Dabei stehen die in Tab. 1 verwendeten Kürzel „ITO" für Indium-Zinn-Oxid und „AZO" für Aluminium-Zink-Oxid. Alle Schichten wurden mittels Magnetron-Sputtem abgeschieden, wobei für Ag- und ITO-Schichten ein DC-Einzel-Magnetron und für AZO-, TiO2- und Nb2O5- Schichten ein Doppel-Magnetron mit einer Mittelfrequenz von 25 kHz verwendet wurde.
Aus Tab. 1 ist ersichtlich, dass für alle vier Schichtsysteme ein Flächenwiderstand gemessen wurde, der nahe am Optimum von etwa 8 Ω/D liegt, weshalb die vier Schichtsysteme sehr gute Heizleistungen gewährleisten.
In Fig. 1 ist die Transparenz der vier beschichteten Proben im Verhältnis zu einem un- beschichteten PC-Substrat über einem Wellenlängenbereich aufgetragen. Aus den dargestellten Kurven ist ersichtlich, dass alle vier beschichteten PC-Substrate im relevanten Wellenlängenbereich von 500 nm bis 700 nm eine Transparenz von mindestens 90 % gegenüber einem unbeschichteten PC-Substrat aufweisen, was im Umkehrschluss bedeutet, dass die vier Schichtsysteme eine Transparenzminderung von weniger als 10 % bewirken, weshalb eine Abschlussscheibe mit einem dieser Schichtsysteme eine hervorragende Leuchtwirkung ermöglicht.
Eine Abschlussscheibe 1 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugfrontscheinwerfers ist in Fig. 2 schematisch in einer Frontansicht dargestellt. Auf der zum Innenraum des Scheinwerfers gerichteten Seite ist auf der Abschlussscheibe 1 ein Schichtsystem gemäß Beispiel 1 aus Tab. 1 mit homogener Schichtdickenverteilung abgeschieden worden. Dabei ist das Schichtsystem in längliche Segmente 2 unterteilt, wobei die einzelnen Segmente 2 des Schichtsystems voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sind.
An der Ober- und Unterseite der Abschlussscheibe 1 ist die Ag-Schicht in jedem Segment 2 mit einem Kontaktstreifen 3 versehen. Dabei sind die Kontaktstreifen in einem Randbereich der Abschlussscheibe 1 angeordnet, der im eingebauten Zustand von anderen Bauteilen des zugehörigen Scheinwerfergehäuses und/oder der Kraftfahrzeugkarosserie abgedeckt wird.
An jedem Segment wird zwischen den zugehörigen beiden Kontaktstreifen 3 eine elektrische Spannung angelegt, wodurch ein Stromfluss insbesondere durch die Ag-Schicht erfolgt und somit Wärme erzeugt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Länge der Segmente 2 und der homogenen Schichtdicke weisen die einzelnen Segmente einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand zwischen den Kontaktstreifen 3 auf. Deshalb werden die Kontaktstreifen der einzelnen Segmente mit unterschiedlichen elektrischen Parametern beaufschlagt, um eine gleichmäßige Wärmeentwicklung auf der Abschluss- Scheibenoberfläche zu erzeugen.
Alternativ kann das Schichtsystem in den Segmenten 2 auch mit unterschiedlicher Schichtdicke derart abgeschieden werden, dass das Schichtsystem in den Segmenten 2 zwischen den Kontaktstreifen 3 einen zumindest annähernd gleichen elektrischen Widerstandswert aufweisen. Dann können die Kontaktstreifen 3 der einzelnen Segmente 2 auch mit gleichen elektrischen Parametern beaufschlagt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug mit einer Abschlussscheibe, welche als Bestandteil eines Gehäuses einen durch das Gehäuse eingeschlossenen Innenraum zur Um- gebung hin abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zum Innenraum gerichteten Seite der Abschlussscheibe ein Schichtsystem, umfassend eine untere Schicht, gefolgt von einer Metall-Schicht und einer oberen Schicht, abgeschieden ist, wobei die untere Schicht und/oder die obere Schicht aus a) einem Nitrid der Elemente AI oder Si oder b) einem Oxid oder einem Mischoxid der Elemente Si, Ti AI, Zn, Sn, In, Nb, Zr oder Ta besteht.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe aus Glas besteht.
3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe aus einem transparenten Kunststoff besteht.
4. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxid oder Mischoxid der unteren Schicht und/oder oberen Schicht mit einem oder mehreren der Elemente Al, F, B, P, Ce, Sn, Zn oder S dotiert ist.
5. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die untere Schicht und die obere Schicht eine Dicke von 20 nm bis
70 nm aufweisen.
6. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht aus einem oder mehreren der Elemente Ag, AI, Cu, Au, Pd oder Pt besteht.
7. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht eine Dicke von 5 nm bis 20 nm aufweist.
8. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem einen Flächenwiderstand RD von 1 bis 100 Ω/G aufweist.
9. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission der Abschlussscheibe im Wellenlängenbereich von 500 bis 700 nm durch das Schichtsystem um maximal 20 % verringert ist.
10. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Schichtsystem auf der Oberfläche der Abschlussscheibe in
Segmente unterteilt ist.
1 1. Scheinwerfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sind.
12. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Abschlussscheibe unterhalb oder oberhalb der Metallschicht mindestens ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement mit elektrischem Kontakt zur Metallschicht angeordnet ist.
13. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der oberen Schicht eine Deckschicht aufgetragen ist.
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