[0001] Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer,
mit einem Strahlenleitsystem, in dem auf eine von der Lichtquelle unabhängig angeordnete,
mindestens im wesentlichen die aus der Leuchte austretende Lichtmenge erfassende Projektionslinse
gegebenenfalls lediglich eine Abdeckscheibe folgt sowie gegebenenfalls an der der
Projektionslinse abgewandten Seite der Lichtquelle ein Reflektor vorgesehen ist.
[0002] Der Sehraum des Lenkers eines Kraftfahrzeuges ist sehr breit und verhältnismäßig
niedrig. Auch von diesem Sehraum ist nur ein gewisser Bereich ausleuchtbar, da der
Gegenverkehr nicht geblendet werden darf. Das klassische Scheinwerfersystem, das außer
der Lichtquelle aus zwei optischen Systemen, nämlich einem Parabolreflektor (Homofokalreflektor)
und der Abdeckscheibe besteht, eignet sich zu diesem Zweck nur mit gewissen Einschränkungen,
da die Riffelung der Abdeckscheibe (d.h. ihre Aufgliederung in Einzellinsengruppen)
das einzige Mittel zur Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung bietet, wenn man
von der Ausbildung des Reflektors als Rechteckreflektor absieht. Hier ist auch zu
bedenken, daß die Abdeckscheibe oft aus baulichen Gründen windschief zur optischen
Achse des Scheinwerfers stehen muß.
[0003] Eine weitere Entwicklung, die der Erzielung einer entsprechenden Ausleuchtung hinderlich
gegnübersteht, ist die aus stilistischen und aerodynamischen Gründen angestrebte
Verkleinerung der Lichtaustrittsfläche.
[0004] Um eine trotzdem entsprechende Leuchtdichte zu erzielen, wurden die sogenannten PE-
bzw. DE-Systeme vorgeschlagen, wobei PE für Polyellipsoid und DE für dreidimensionales
Ellipsoid steht.
[0005] Diese Systeme sind in Analogie zu einem Diaprojektor aufgebaut, bei dem das Objekt
(das Dia) über ein Objektiv, das im wesentlichen eine Sammellinse ist, abgebildet
wird. Demgemäß weisen die PE- bzw. DE-Systeme ebenfalls eine Sammellinse auf, die
zwischen der Lichtquelle und der Abdeckscheibe angeordnet ist. Um zum Unterschied
vom Diaprojektor eine spezifische Lichtverteilung zu gewährleisten, wobei u.a. die
Hell/Dunkelgrenze beim Fahrzeugscheinwerfer ein sehr wesentlicher Faktor ist, sind
diese Systeme mit einem besonderen Ellipsoidreflektor und einer Blende ausgestattet,
die im Bereich des zweiten Brennpunktes des Ellipsoids angeordnet ist und als Hell/Dunkelgrenze
abgebildet wird.
[0006] Die PE- bzw. DE-Systeme haben bis jetzt allerdings in der Praxis trotz ihrer optischen
Vorzüge keine Verläßlichkeit ergeben, wobei insbesondere das Überhitzungs- und Justierungsproblem
eine bedeutende Rolle spielen. Die gekrümmte Objektblende - auch Petzval-Schale genannt
- muß nämlich genauestens justiert werden und nimmt eine große Menge an Lichtenergie,
die dabei für den angestrebten Zweck verlorengeht, in Form von Wärmeenergie auf, was
zur Verformung und Dejustierung der Blende und zur Überhitzung des Scheinwerfers führt.
Außerdem ergeben sich Probleme auf Grund des Umstandes, daß die Blendenkante auf Grund
ihrer Anordnung im Bereich des zweiten Brennpunktes des Ellipsoidreflektors starke
Farbsäume an der Hell/Dunkelgrenze erzeugt.
[0007] Die DE-OS 24 61 918 betrifft ein Scheinwerfersystem mit Reflektor, Projektionslinse
und dazwischen angeordneter Blende, wobei die beschriebenen und dargestellen Projektionslinsen
in üblicher Weise ausgebildet sind. Lediglich Fig. 5 zeigt eine Ausführung ohne eingezeichneter
Blende, bei der eine unscharfe Hell/Dunkelgrenze dadurch gebildet ist, daß kein zur
Lichtquelle symmetrischer Reflektor, sondern ein elliptischer Hohlspiegelabschnitt
vorgesehen ist, dessen zum Glühfaden parallele Kante als Hell/Dunkelgrenze abgebildet
wird. Bei dieser Anordung ist aber u.a. die Grundforderung laut Anspruch 1 der DE-OS
24 61 918, nämlich daß die Fläche der Austrittspupille in keiner Richtung größer als
2 cm² ist, nicht erfüllbar auf Grund des Umstandes, daß Direktlicht von der Horizontallampe
in die Streulinse eintritt. Zur Erfüllung diese Forderung muß eine Blende vorgesehen
sein, die in den anderen Figuren jeweils aufscheint. Fig. 5 ist also als unvollständig
anzusehen; ihre Offenbarung ist stets im Rahmen der Gesamtoffenbarung zu sehen.
[0008] Die DE-OS 32 41 826 betrifft das bekannte PE-System mit einem elliptischen Reflektor
mit zwei Brennpunkten (F₁,F₂) und einer Sammellinse, wobei eine Strahlenblende im
zweiten Brennpunkt F₂ angeordnet ist sowie der Brennpunkt der Sammellinse ebenfalls
mit F₂ zusammenfällt. Gemäß dieser Druckschrift geht es darum, kritische Zonen am
elliptischen Reflektor zu ermitteln und diese durch Oberflächenbehandlung nicht re
flektierend oder weniger reflektierend zu machen, bzw. ihre Form zu ändern.
[0009] Die FR-A 2501333 betrifft ein optisches System, das vom gegenständlichen optischen
System, wo auf die Projektionslinse lediglich gegebenenfalls eine Abdeckscheibe folgt,
somit die Projektionslinse das Abbildungsmuster erzeugt, gänzlich verschieden ist.
Soweit dort überhaupt Projektionslinsen verwendet werden, folgen auf diese reinen
Zerstreuerlinsen Blendenkanten sowie Umlenkspiegel, die das Licht gegen den Reflektor
umleiten, von wo es erst in Richtung Abdeckscheibe reflektiert wird. Dementsprechend
ist auch eine im Hinblick auf das Abbildungsmuster abschnittsweise unterschiedliche
Krümmung der Projektionslinsen nicht vorgesehen; sie projizieren das Licht nicht nach
außerhalb des Scheinwerfers.
[0010] Die GB-PS 1 570 805 betrifft einen Scheinwerfer mit einem konkaven Reflektor, der
in der Horizontalebene lichtdurchlässig ausgebildet ist, so daß dort vom Reflektor
nicht abgelenktes Licht einen Lichtstrahl bildet, der gegenüber dem Hauptlichstrahl
geneigt ist. Insbesondere ist der Reflektor geteilt. Dabei können nach verschiedenen
Ausführungsformen Glühlampen vorgesehen sein, bei denen an einem üblichen Kolben ein
Bikonvexlinsenabschnitt als Stirnteil zur Erfassung des Nahbereichs der optischen
Achse vorgsehen ist. Diese Stirnteile erfassen lediglich einen Teil des ausgestrahlten
Lichts und weisen überdies zwar zwei unterschiedlich gekrümmte Konvexbereiche auf,
die aber in sich gleich gekrümmt sind. Auch die ebenfalls möglichen linsenartigen
Ausbildungen der Abdeckscheibe erfassen lediglich im wesentlichen den Nahbereich der
optischen Achse.
[0011] Endlich betrifft die DE-OS 32 00 796 die Ausbildung einer Abblendkappe für Abblendscheinwerfer,
bei denen ein üblicher Reflektor (insbesondere Parabolreflektor), eine Lampe und
zwischen Lampe und Reflektor diese Abblendkappe vorgesehen ist. Die Abblendkappe weist
eine zur Lichtquelle hin konkave Fläche auf, in der Bereiche unterschiedlicher Krümmung
aneinander anschließen.
[0012] Es wurde nunmehr überraschenderweise gefunden, daß bei Verwendung einer Projecktionslinse
die Anordnung einer Objektblende nicht notwendig ist, somit die genannten Probleme
ausschaltbar sind.
[0013] Demgemäß ist die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte vor allem dadurch gekennzeichnet,
daß eine abschnittsweise mit unterschiedlichen Flächenkrümmungen versehene Projektionslinse,
die insbesondere in Richtung auf die Lichtquelle von einer gekrümmten Fläche begrenzt
ist, ohne Zwischenschaltung einer Blende zwischen Lichtquelle und Projektionslinse
und vorzugsweise gegenüber der Lichtquelle verstellbar angeordnet ist.
[0014] Die gewünschte Lichtverteilung wird dabei durch die entsprechende abschnittsweise
unterschiedliche Oberflächenkrümmung der Projektionslinsenflächen erzielt. Mit anderen
Worten ist die Projektionslinse im Hinblick auf das gewünschte Abbildungsmuster, d.h.
die Form des erzeugten Lichtflecks und dessen Leuchtdichteverteilung, korrigiert.
Bei Verwendung eines Reflektors wird dabei vorteilhaft die Projektionslinse auch
auf den Lichteintritt abgestimmt. Dabei ist die durch Gußverfahren erzielbare Genauigkeit
ausreichend. Abschnittsweise unterschiedliche Oberflächenkrümung bedeutet somit, daß
an mindestens einer der Flächen, die die Oberfläche der Projektionslinse bilden, Krümmungen
vorliegen, die sich voneinander unterscheiden.
[0015] Ein wesentlicher Vorteil bei der Erzielung des gewünschten Abbildungsmusters wird
erreicht, wenn die Projektionslinse dabei Flachbereiche zur Strahlenbündelung durch
Totalreflexion aufweist.
[0016] Zur Begrenzung des Lichtaustritts werden dabei vorteilhaft Randbereiche der Projektionslinse
lichtundurchlässig abgedeckt. Dies kann günstig durch die Projektionslinsenhalterung
oder durch die Leuchtenmaske selbst erfolgen, d.h. durch den äußeren Leuchtenrand.
[0017] Eine Abdeckscheibe ist dabei nicht unbedingt erforderlich, so daß die Projektionslinse
dann die Leuchtenstirnfläche bildet. Eine Abdeckscheibe kann aber in gewissen Fällen
vorteilhaft sein.
[0018] Vorzugsweise ist die Projektionslinse, zusammen mit und/oder gegenüber ihrer Halterung
mit Bezug auf die Lichtquelle zur Justierung verstellbar. Hier ist keine optische
Genauigkeit - wie sie bei einer Blende unumgänglich ist - erforderlich. Dies ist insbesondere
eine räumliche Verstellbarkeit; je nach Bauart kann aber eine Kipp-, Schwenk- oder
Verschiebungsverstellung ausreichen.
[0019] Auf Grund des Umstandes, daß bei der erfindungsgemäßen Leuchte - bis auf Abdeckungen
im Randbereich - die volle Lichtmenge zur Beleuchtung zur Verfügung steht, ist auch
ein Reflektor nicht unbedingt erforderlich, wohl aber vorteilhaft.
[0020] Ein besonders günstig anwendbarer Reflektor ist dadurch gekennzeichnet, daß im Nahbereich
der Lichtquelle, insbesondere im Bereich der stärksten Reflektorkrümmung, der Reflektor
mindestens zwei unabhängig voneinander gekrümmte, vorzugsweise bezüglich der Lichtquelle
symmetrisch angeordnete, von der Lichtquelle weggewölbte Abschnitte aufweist bzw.
aus diesen Abschnitten gebildet ist.
[0021] Diese Abschnitte weisen vorteilhaft Kugeloberflächenprofile, vorzugsweise mit gleichem
Radius, auf und sind günstig aneinanderstoßend angeordnet, wobei vorzugsweise eine
Stoßkante gebildet ist, die von der optischen Achse der Fahrzeugleuchte geschnitten
wird.
[0022] Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte werden insbesondere Lichtquellen so eingesetzt,
daß deren Glühfaden im wesentlichen im rechten Winkel zur optischen Achse der Leuchte,
vorzugsweise zumindest in einer Projektion parallel zu einer Lichtaustrittsbegrenzungskante,
verläuft. So verläuft vorteilhaft der Glühfaden parallel zur Fahrbahn im rechten
Winkel zur optischen Achse der Leuchte. Als Beispiel dazu wird eine H₁-Glühlampe,
die eine Axialwendel aufweist, von der Seite her oder eine H₃-Glühlampe, die eine
Transversalwendel aufweist, von oben oder unten her eingesetzt.
[0023] Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Leuchte mit an einen gekrümmten Reflektorbereich
nach oben und unten anschließenden abgeflachten Reflektorbereichen, insbesondere als
Rechteckleuchte, ausgebildet.
[0024] Der Reflektor kann auch außerhalb des Bereiches der gewölbten Abschnitte mit Stufen
versehen sein.
[0025] Insbesondere ist die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte als Doppelleuchte mit unabhängigen
Lichtquellen, die vorzugsweise jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten der
Doppelleuchte eingesetzt sind, ausgebildet. Dies bezieht sich vor allem auf übereinander
angeordnete Leuchten, bei denen eine Glühlampe von oben und die andere von unten eingesetzt
ist. Der Einsatz beider Lampen von hinten oder seitlich ist gleichfalls möglich.
[0026] Weiterhin kann im Bereich der Lichtquelle mindestens eine Abschirmung zur Vermeidung
der Weiterleitung von am Lichtquellenkolben und/oder -sockel auftretenden Reflexionen
an die Projektionslinse vorgesehen sein.
[0027] Die gezielte Strahlenbündelung gestattet es, die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte
für alle Belange der Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung, insbesondere für Abblend-, Nebel-
oder Fernscheinwerfer, aber auch für Positions- oder Bremsleuchten oder Rückfahrscheinwerfer,
einzusetzen.
[0028] Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben, in der Fig. 1 einen Vertikalschnitt und Fig. 2 einen Horizontalschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer sowie Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch
eine Variante des Scheinwerfers nach den Fig. 1 und 2 darstellt.
[0029] In den Figuren ist ein Rechteckscheinwerfer mit einer Halterung 1, einem Reflektor
2, einer Glühlampe 3 und einer Abdeckscheibe 4 dargestellt. Man erkennt, daß die Abdeckscheibe
4 windschief zur optischen Achse 5 des Scheinwerfers angeordnet ist, d.h. sie ist
sowohl gegenüber der vertikalen als auch der horizontalen Reflektorsymmetrieebene
geneigt.
[0030] Die Glühlampe 3 ist von unter her eingesetzt, ihre Wendel 6 steht horizontal und
in der Horizontal-Projektion parallel zur oberen und unteren Lichtaustrittsbegrenzunskante
des Scheinwerfers.
[0031] Der Reflektor 2 ist ein Parabolreflektor, der im Bereich seiner stärksten Krümmung
zwei zur optischen Achse 5 symmetrisch angeordnete, von der Glühlampe 3 weggewölbte
Abschnitte 7,7ʹ aufweist, deren Stoßkante 8 von der optischen Achse 5 geschnitten
wird. Die gewölbten Abschnitte 7,7ʹ weisen ein Kugeloberflächenprofil mit gleichen
Radien auf.
[0032] Zwischen der Glühlampe 3 und der Abdeckscheibe 4 ist eine Projektionslinse 9 in
einer Linsenhalterung 10 vorgesehen. Die Projektionslinse 9 ist eine flache Keillinse,
die sowohl an der Lichteintrittsseite als auch an der Lichtaustrittsseite von der
Glühlampe 3 weggewölbt ist; sie erfüllt somit die Funktion einer kombinierten Sammel-
und Streulinse. Dabei ist die Lichteintrittsseitenwölbung eine Zylinderfläche, die
Lichtaustrittsseitenwölbung eine korrigierte Toroidfläche. In Fig. 1 erkennt man,
daß der untere Flachbereich der Projektionslinse 9 kürzer ist als deren oberer Flachbereich.
Die Flachbereiche der Projektionslinse 9 dienen u.a. der Strahlenbündelung durch
Totalreflexion.
[0033] Die Linsenhalterung 10 ist gegenüber der Glühlampe 3 verstellbar vorgesehen, wobei
dargestellt ist, daß die Linsenhalterung oben fest mit dem Reflektorkörper 2 verbunden
und unten eine Schraubverstellung mit Druckfeder 11 vorgesehen ist.
[0034] Weiterhin erkennt man, daß die Projektionslinse 9 gegenüber der optischen Achse 5
zweifach asymmetrisch angeordnet ist. Eine einfach asymmetrische oder eine symmetrische
Anordnung ist gleichfalls möglich.
[0035] In Fig. 3 erkennt man, daß der Reflektor 2 außerhalb der gewölbten Abschnitte 7,7ʹ
mit einer zusätzlichen Stufe 12 versehen ist. Die Stufe 12 kann auch beidseitig der
Glühlampe 3 angeordnet sein und dient zur Bündelung von Randstrahlen in bevorzugten
Bereichen.
[0036] In den Figuren sind verschiedene Strahlengänge eingezeichnet. Gegebenenfalls können
Bereiche der Projektionslinse 9 verspiegelt sein, insbesondere die oberen und unteren
Flachbereiche. Dies gilt ebenso für Teile der Halterung 10, insbesondere im Bereich,
wo von den gewölbten Abschnitten 7,7ʹ des Reflektors 2 gebündeltes Licht auftrifft.
[0037] Wie aus Fig. 1 erkennbar, können die Abdeckscheiben, wenn sie verwendet werden, auch
eine entsprechende Riffelung aufweisen.
[0038] Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellen Ausführungsform ist eine Abschirmung 13
dargestellt, die den Lampenschaft und den unteren Teil des Lampenkolbens etwa halbkreisförmig
umfaßt, ihn aber auch - insbesondere im Kolbenbereich - ganz umgreifen kann. Diese
Abschirmung kann dazu eingesetzt werden, zu verhindern, daß Reflexionen, die am Lampenkolben
(z.B. durch den Kolbeneinzug der dargestellten H3-Lampe) und/oder am Lampensockel
auftreten, als zweite und dritte Brennpunkte der Lampe erscheinen und an die Reflexionslinse
abgestrahlt werden.
[0039] Gemäß der Erfindung kann somit die jeweils gewünschte Lichtverteilung und Leuchtdichte
ohne die Anordnung erwärmungsempfindlicher Hell/Dunkelblenden erzielt werden; weiterhin
ist die Herstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Reflektors weitaus einfacher
als die eines PE- bzw. DE-Reflektors. Die Justierung des optischen Systems ist gleichfalls
weitaus weniger aufwendig und anfällig gegenüber der bei den PE- bzw. DE-Systemen.
[0040] Endlich besteht beim erfindungsgemäßen Leuchtensystem - wenn überhaupt - auch nicht
die Notwendigkeit, einen bifokalen Reflektor vorzusehen; die Baulänge eines erfindungsgemäßen
Scheinwerfers ist also weitaus geringer als die von PE- bzw. DE-Scheinwerfern.
1. Fahrzeugleuchte, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, mit einem Strahlenleitsystem,
in dem auf eine von der Lichtquelle unabhängig angeordnete,mindestens im wesentlichen
die aus der Leuchte austretende Lichtmenge erfassende Projektionslinse gegebenenfalls
lediglich eine Abdeckscheibe folgt sowie gegebenenfalls an der der Projektionslinse
abgewandten Seite der Lichtquelle ein Reflektor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine abschnittsweise mit unterschiedlichen Flächenkrümmungen versehene Projektionslinse,
die insbesondere in Richtung auf die Lichtquelle von einer gekrümmten Fläche begrenzt
ist, ohne Zwischenschaltung einer Blende zwischen Lichtquelle und Projektionslinse
und vorzugsweise gegenüber der Lichtquelle verstellbar angeordnet ist.
2. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionslinse
Flachbereiche zur Strahlenbündelung durch Totalreflexion aufweist.
3. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Projektionslinse
Randbereiche lichtundurchlässig abgedeckt sind.
4. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Randbereiche der Projektionslinse
durch deren Halterung abgedeckt sind.
5. Farzeugleuchte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Randbereiche
der Projektionslinse durch eine Leuchtenmaske abgedeckt sind.
6. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Reflektor vorgesehen ist, der im Nahbereich der Lichtquelle, insbesondere im
Bereich der stärksten Reflektorkrümmung, mindestens zwei unabhängig voneinander gekrümmte,
vorzugsweise bezüglich der Lichtquelle symmetrisch angeordnete, von der Lichtquelle
weggewölbte Abschnitte aufweist bzw. aus diesen Abschnitten gebildet ist.
7. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte Kugeloberflächenprofile,
vorzugsweise mit gleichem Radius, aufweisen.
8. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte
aneinanderstoßend angeordnet sind, wobei vorzugsweise eine Stoßkante gebildet ist,
die von der optischen Achse der Fahrzeugleuchte geschnitten wird.
9. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Lichtquelle mit einem Glühfaden im wesentlichen im rechten Winkel zur optischen
Achse der Leuchte, vorzugsweise zumindest in einer Projektion parallel zu einer Lichtaustrittsbegrenzungskante,
vorgesehen ist.
10. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fahrzeugleuchte mit an einen gekrümmten Reflektorbereich nach oben und unten anschließenden
abgeflachten Reflektorbereichen, insbesondere als Rechteckleuchte, ausgebildet ist.
11. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Reflektor außerhalb des Bereiches der gewölbten Abschnitte mit Stufen versehen
ist.
12. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fahrzeugleuchte als Doppelleuchte mit unabhängigen Lichtquellen, die jeweils
an einander gegenüberliegenden Seiten der Doppelleuchte eingesetzt sind, ausgebildet
ist.
13. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
im Bereich der Lichtquelle mindestens eine Abschirmung zur Vermeidung der Weiterleitung
von am Lichtquellenkolben und/oder -sockel auftretenden Reflexionen an die Projektionslinse
vorgesehen ist.