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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeugscheinwerfer nach dem Projektionsprinzip nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Ein solcher Scheinwerfer ist durch die
DE 43 15 401 A1 bekannt. Dieser Scheinwerfer weist eine Lichtquelle und einen Reflektor auf, durch den von der Lichtquelle ausgesandtes Licht als ein konvergierendes Lichtbündel reflektiert wird. Im Strahlengang des vom Reflektor reflektierten Lichtbündels ist eine Blende angeordnet, durch die ein Teil des Lichtbündels abgeschirmt wird. In Lichtaustrittsrichtung nach der Blende ist eine Linse angeordnet, durch die eine Oberkante der Blende als Helldunkelgrenze des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichtbündels abgebildet wird. Durch die Helldunkelgrenze wird eine Blendung des Gegenverkehrs vermieden. Zwischen der Blende und der Linse ist wenigstens ein Reflexionselement angeordnet, durch das Licht in wenigstens einen mit Abstand oberhalb der Helldunkelgrenze angeordneten Bereich reflektiert wird. Hierdurch wird eine ausreichende Beleuchtung hoch angebrachter Verkehrs- und Hinweisschilder erreicht. Bei dem bekannten Scheinwerfer ist das Reflexionselement im Strahlengang des vom Reflektor reflektierten Lichtbündels nahe der optischen Achse angeordnet und durch dieses wird ein Teil des vom Reflektor reflektierten Lichtbündels durch Reflexion derart umgelenkt, dass es den wenigstens einen Bereich oberhalb der Helldunkelgrenze beleuchtet. Durch das Reflexionselement wird somit direkt vom Reflektor reflektiertes Licht genutzt, wobei es schwierig ist, das Reflexionselement so anzuordnen, dass durch dieses der Strahlengang des vom Reflektor reflektierte Lichtbündels darüber hinaus nicht nachteilig beeinflusst wird. Durch das vom Scheinwerfer ausgesandte Lichtbündel wird unter Umständen ein Bereich in geringer bis mittlerer Entfernung vor dem Fahrzeug stark beleuchtet, was für die Orientierung des Fahrzeuglenkers nachteilig ist.
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Aus der
DE 198 60 669 A1 ist ein Projektions-Fahrzeugscheinwerfer mit einer oberhalb der optischen Achse angeordneten Abschirmvorrichtung und einem Zusatzreflektor bekannt. Die Abschirmvorrichtung reduziert die Beleuchtungsintensität im Fahrzeugvorfeld. Der Zusatzreflektor reflektiert von der Abschirmvorrichtung abgeschattetes Licht an der Linse des Projektionssystems vorbei auf die Straße.
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Aus der
US 5 307 247 A ist ein Fahrzeugscheinwerfer mit einem zwischen Blende und Linse angeordneten Reflexionselement bekannt, das zur Ausleuchtung eines Bereiches oberhalb der Helldunkelgrenze dient.
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Vorteile der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Scheinwerfer mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch das Abschirmelement eine Verringerung der Beleuchtungsstärke in geringer bis mittlerer Entfernung vor dem Fahrzeug ermöglicht ist, wodurch die Augen des Fahrzeuglenkers besser auf den Fernbereich dicht unterhalb der Helldunkelgrenze vor dem Fahrzeug adaptieren und die Orientierung des Fahrzeuglenkers verbessert wird.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für eine Beleuchtung oberhalb der Helldunkelgrenze mittels des Abschirmelements Licht genutzt wird, das sonst nicht durch die Linse hindurchtreten würde. Vorteilhaft ist auch, dass der Strahlengang des vom Reflektor reflektierten Lichtbündels nicht nachteilig beeinflusst wird.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen Scheinwerfer in einem vertikalen Längsschnitt, 2 den Scheinwerfer in einem Querschnitt entlang Linie II-II in 1 und 3 einen mit Abstand vor dem Scheinwerfer angeordneten Meßschirm bei Beleuchtung durch vom Scheinwerfer ausgesandtes Licht.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Ein in den 1 und 2 dargestellter Scheinwerfer für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, ist nach dem Projektionsprinzip aufgebaut. Der Scheinwerfer dient zur Erzeugung eines abgeblendeten Lichtbündels, insbesondere eines Abblendlichtbündels. Der Scheinwerfer weist einen Reflektor 10 auf, der beispielsweise eine ellipsoide oder eine ellipsoidähnliche Form aufweist. Der Reflektor 10 weist in seinem Scheitelbereich eine Öffnung 12 auf, in die eine Lichtquelle 14 eingesetzt ist. Die Lichtquelle 14 kann eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe sein und weist entsprechend eine Glühwendel oder einen Lichtbogen als Leuchtkörper 16 auf. Der Leuchtkörper 16 der Lichtquelle 14 ist etwa im Bereich des inneren Brennpunkts des Reflektors 10 auf der optischen Achse 11 des Reflektors 10 angeordnet. Durch den Reflektor 10 wird von der Lichtquelle 14 ausgesandtes Licht als ein konvergierendes Lichtbündel reflektiert.
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Im Strahlengang des vom Reflektor 10 reflektierten Lichtbündels ist eine Blende 18 angeordnet, die sich unterhalb der optischen Achse 11 erstreckt. Die Blende 18 kann beispielsweise etwa im Bereich des äußeren Brennpunkts des Reflektors 10 liegen. Die Blende 18 kann hierbei etwa in der Ebene des in Lichtaustrittsrichtung 13 weisenden Vorderrands des Reflektors 10 angeordnet sein. Durch die Blende 18 wird ein Teil des vom Reflektor 10 reflektierten Lichtbündels abgeschirmt, während ein anderer Teil des Lichtbündels an der Blende 18 vorbeigelangt. Das an der Blende 18 vorbeigelangende Lichtbündel weist eine durch die Oberkante 20 der Blende 18 bestimmte Helldunkelgrenze auf. In Lichtaustrittsrichtung 13 nach der Blende 18 ist eine Linse 26 angeordnet, durch die die Oberkante 20 der Blende 18 als Helldunkelgrenze des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichtbündels abgebildet wird. Die Linse 26 kann aus Glas oder Kunststoff bestehen. Die Linse 26 ist als Sammellinse ausgebildet und weist beispielsweise eine entgegen Lichtaustrittsrichtung 13 weisende zumindest annähernd ebene Innenseite 27 und eine in Lichtaustrittsrichtung 13 weisende konvex gekrümmte Außenseite 28 auf. Die konvex gekrümmte Außenseite 28 der Linse 26 weist vorzugsweise eine asphärische Krümmung auf und kann auch in mehrere unterschiedliche gekrümmte Segmente unterteilt sein. Die Innenseite 27 der Linse 26 kann auch konkav oder konvex gekrümmt ausgebildet sein. Die Linse 26 ist in einem tubusförmigen Trägerelement 30 an dessen in Lichtaustrittsrichtung 13 weisenden Endbereich gehalten, wobei das Trägerelement 30 an seinem entgegen Lichtaustrittsrichtung 13 weisenden Endbereich am Reflektor 10, insbesondere an dessen Vorderrand, befestigt ist. Die Blende 18 kann zusammen mit dem Trägerelement 30 am Reflektor 10 befestigt sein.
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In 2 ist der Scheinwerfer in einem Querschnitt dargestellt. Die Oberkante 20 der Blende 18 weist unterschiedliche Abschnitte 21, 22 auf, die sich etwa in einer die optische Achse 11 enthaltenden vertikalen Mittelebene 23 treffen. Das dargestellte Ausführungsbeispiel des Scheinwerfers ist für Rechtsverkehr vorgesehen, so daß vor dem Fahrzeug die eigene Verkehrsseite rechts ist und die Gegenverkehrsseite links ist. Die Abschnitte 21, 22 der Oberkante 20 der Blende 18 sind derart angeordnet, daß die Helldunkelgrenze auf der eigenen Verkehrsseite vor dem Fahrzeug höher angeordnet ist als auf der Gegenverkehrsseite. Beispielsweise verläuft der Abschnitt 21 der Oberkante 20 der Blende 18 zumindest annähernd horizontal und auf Höhe einer die optische Achse 11 enthaltenden horizontalen Mittelebene 24. Der Abschnitt 22 verläuft beispielsweise ausgehend von der vertikalen Mittelebene 23 nach unten geneigt. Der Winkel, unter dem der Abschnitt 22 zur horizontalen Mittelebene 24 geneigt verläuft, beträgt vorzugsweise etwa 15°. Die Oberkante 20 der Blende 18 wird durch die Linse 26 höhen- und seitenverkehrt abgebildet, so daß der Abschnitt 21 einen horizontalen Helldunkelgrenzenabschnitt auf der Gegenverkehrsseite bildet und der Abschnitt 22 einen ansteigenden Helldunkelgrenzenabschnitt auf der eigenen Verkehrsseite bildet. Die Helldunkelgrenze des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichtbündels weist damit einen Verlauf auf wie er in europäischen Vorschriften vorgegeben ist. Alternativ kann der Abschnitt 22 der Oberkante 20 der Blende 18 wie in 2 mit gestrichelter Linie angedeutet auch zumindest annähernd horizontal und tiefer als der Abschnitt 21 verlaufen, wobei die beiden Abschnitte 21, 22 durch einen vertikalen oder geneigten Zwischenabschnitt miteinander verbunden sind.
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In 3 ist ein mit Abstand vor dem Scheinwerfer angeordneter Meßschirm 80 dargestellt, der durch das vom Scheinwerfer ausgesandte Licht beleuchtet wird. Der Meßschirm 80 repräsentiert die Projektion einer vor dem Scheinwerfer liegenden Fahrbahn, die entsprechend beleuchtet würde. Die horizontale Mittelebene des Meßschirms 80 ist mit HH bezeichnet und die vertikale Mittelebene ist mit VV bezeichnet. Die horizontale Mittelebene HH und die vertikale Mittelebene VV schneiden sich in einem Punkt HV. Das vom Reflektor 10 reflektierte, an der Blende 18 vorbeigelangende, durch die Linse 26 hindurchtretende und aus dem Scheinwerfer austretende Licht beleuchtet den Meßschirm 80 in einem Bereich 82. Der Bereich 82 ist nach oben durch die Helldunkelgrenze begrenzt, die durch die Oberkante 20 der Blende 18 erzeugt wird. Die Helldunkelgrenze weist auf der Gegenverkehrsseite einen horizontalen Abschnitt 83 auf, der durch den Abschnitt 21 der Oberkante 20 der Blende 18 erzeugt wird. Auf der eigenen Verkehrsseite weist die Helldunkelgrenze einen ansteigenden Abschnitt 84 auf, der durch den Abschnitt 22 der Oberkante 20 der Blende 18 erzeugt wird. Die Verteilung der Beleuchtungsstärke im Bereich 82 ist durch mehrere Linien 85 gleicher Beleuchtungsstärke verdeutlicht. Im Bereich 82 ist in einer Zone 86 dicht unterhalb der Helldunkelgrenze 83, 84 und etwas rechts der vertikalen Mittelebene VV die höchste Beleuchtungsstärke vorhanden. Oberhalb der Helldunkelgrenze 83, 84 wird der Meßschirm 80 durch das an der Oberkante 20 der Blende 18 vorbeigelangende Licht nicht oder nur sehr schwach beleuchtet. Die Schärfe der Abbildung der Oberkante 20 der Blende 18 als Helldunkelgrenze 83, 84 ist unter anderem abhängig von den Abbildungseigenschaften der Linse 26. Es ist vorteilhaft, die Helldunkelgrenze 83, 84 mit einer gewissen Unschärfe zu erzeugen, um einen zu starken Kontrast zu vermeiden, der störend sein könnte.
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Erfindungsgemäß ist zwischen der Blende 18 und der Linse 26 wenigstens ein Abschirmelement 40 angeordnet, das teilweise in den Strahlengang des vom Reflektor 10 reflektierten und an der Blende 18 vorbeigelangenden Lichtbündels ragt, so daß durch das Abschirmelement 40 ein Teil des Lichtbündels abgeschirmt wird. Das Abschirmelement 40 ist mit Abstand unterhalb der optischen Achse 11 angeordnet und kann beispielsweise in einem unteren Umfangsbereich des Trägerelements 30 gehalten oder einstückig mit diesem ausgebildet sein. Durch das Abschirmelement 40 wird ein Teil des Lichtbündels teilweise abgeschirmt, der eine Beleuchtung in geringer bis mittlerer Entfernung vor dem Fahrzeug bewirken würde. In 3 ist eine Zone 88 markiert, die durch den vom Abschirmelement 40 teilweise abgeschirmten Teil des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichtbündels beleuchtet würde. Durch die teilweise Abschirmung des Lichtbündels durch das Abschirmelement 40 wird die Beleuchtungsstärke in der Zone 88 verringert. Dies ist vorteilhaft, da bei einer Beleuchtung der Zone 88 mit hoher Beleuchtungsstärke die Augen des Fahrzeuglenkers zu sehr auf Bereiche in geringer bis mittlerer Entfernung vor dem Fahrzeug adaptieren würden und somit der Fernbereich dicht unterhalb der Helldunkelgrenze 83, 84 subjektiv als schwach beleuchtet empfunden würde. Bei reduzierter Beleuchtungsstärke in der Zone 88 adaptieren die Augen des Fahrzeuglenkers in den Fernbereich dicht unterhalb der Helldunkelgrenze 83, 84, wodurch die Orientierung des Fahrzeuglenkers verbessert wird.
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Das Abschirmelement 40 ist vorzugsweise derart angeordnet, daß dessen Kanten durch die Linse 26 nicht scharf abgebildet werden, um einen gleichmäßigen Übergang zwischen der Zone 88 und dem übrigen Bereich 82 ohne starke Änderung der Beleuchtungsstärke zu erreichen. Das Abschirmelement 40 kann beispielsweise wie in 2 dargestellt eine etwa rechteckige Form oder eine beliebige andere Form aufweisen. Die Anordnung, Größe und Form des Abschirmelements 40 werden abhängig von der erforderlichen Lage, Größe und Beleuchtungsstärkeverteilung des Bereichs 90 und der erforderlichen Lage, Größe und Verringerung der Beleuchtungsstärke in der Zone 88 bestimmt.
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Um eine ausreichende Beleuchtung oberhalb der Helldunkelgrenze 83, 84 zu erreichen kann vorgesehen sein, daß das Abschirmelement 40 auf seiner der Linse 26 zugewandten, in Lichtaustrittsrichtung 13 weisenden Seite eine Reflexionsfläche 42 aufweist. Das Abschirmelement 40 kann beispielsweise aus Blech bestehen. Das vom Reflektor 10 reflektierte und an der Blende 18 vorbeigelangende Lichtbündel tritt zum größten Teil durch die Linse 26 hindurch, wobei jedoch auch ein geringer Anteil des Lichtbündels an der Innenseite 27 der Linse 26 reflektiert wird und nicht durch die Linse 26 hindurchtritt. Ein Teil des an der Innenseite 27 der Linse 26 reflektierten Lichts trifft auf die Reflexionsfläche 42 des Abschirmelements 40 und wird durch diese derart reflektiert, daß es durch die Linse 26 hindurchtritt und oberhalb der Helldunkelgrenze 83, 84 des vom Reflektor 10 reflektierten, an der Blende 18 vorbeigelangenden und durch die Linse 26 hindurchtretenden Lichtbündels verläuft. Die Linse 26 kann auf ihrer Innenseite 27 zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung 29 versehen sein, die teilweise reflektierend ist und teilweise lichtdurchlässig. Durch die Beschichtung 29 kann erreicht werden, daß an der Innenseite 27 der Linse 26 ein höherer Lichtanteil reflektiert wird, der durch das Abschirmelement 40 genutzt werden kann, als ohne Beschichtung. Durch die Beschichtung 29 kann eine Erwärmung der Linse 26 und/oder einer in Lichtaustrittsrichtung 13 nach der Linse 26 angeordneten Abdeckscheibe 31 verringert werden, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn die Linse 26 und/oder die Abdeckscheibe 31 aus Kunststoff besteht.
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Das vom Abschirmelement 40 reflektierte, durch die Linse 26 hindurchtretende und aus dem Scheinwerfer austretende Licht beleuchtet auf dem Meßschirm 80 wenigstens einen in 3 dargestellten Bereich 90. Der Bereich 90 ist vorzugsweise mit einem Abstand h oberhalb der Helldunkelgrenze 83, 84 angeordnet, so daß zwischen den Bereichen 82 und 90 eine Zone mit sehr geringer Beleuchtungsstärke vorhanden ist, um eine Blendung entgegenkommender Fahrzeuglenker sicher zu vermeiden. Jedoch werden in größerer Höhe angeordnete Verkehrs- oder Hinweisschilder, die im Bereich 90 liegen, ausreichend beleuchtet. Die Lage, die Form und die Verteilung der Beleuchtungsstärke im Bereich 90 ist abhängig von der Anordnung, das heißt die Lage des Abschirmelements 40 bzw. von dessen Reflexionsfläche 42 in Richtung der optischen Achse 11 sowie senkrecht zu dieser und die Neigung des Abschirmelements 40. Außerdem sind die Form und die Verteilung der Beleuchtungsstärke im Bereich 90 abhängig von der Größe und Form des Abschirmelements 40 bzw. dessen Reflexionsfläche 42. Je größer das Abschirmelement 40 ist, desto mehr Licht wird durch dieses erfaßt und reflektiert, so daß der Bereich 90 größer sein kann und die Beleuchtungsstärke im Bereich 90 höher sein kann. Die Reflexionsfläche 42 des Abschirmelements 40 kann zumindest annähernd eben ausgebildet sein oder konkav oder konvex gekrümmt. Bei einer konkaven Krümmung der Reflexionsfläche 42 des Abschirmelements 40 kann eine Konzentration des durch diese reflektierten Lichts im Bereich 90 mit entsprechend hoher Beleuchtungsstärke erreicht werden. Durch die ungerichtete Lichtreflexion an der ebenen Seite 27 der Linse 26 erfolgt im Allgemeinen auch durch die Reflexionsfläche 42 des Abschirmelements 40 keine gerichtete Lichtreflexion sondern eine gestreute Lichtreflexion, so daß im Bereich 90 eine gleichmäßige Verteilung der Beleuchtungsstärke ohne ausgeprägtes Maximum vorhanden ist.