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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer,
der zur Ausbildung eines vorbestimmten Lichtverteilungsmusters ausgebildet
ist. Spezieller betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer, der
mehrere Leuchteneinheiten verwendet, bei denen lichtemittierende
Dioden als Lichtquellen vorgesehen sind, einschließlich einer
Leuchteneinheit des Projektortyps, einer Leuchteneinheit des Direktprojektortyps,
und einer Leuchteneinheit des Reflexionstyps.
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Lichtemittierende Dioden wurden als
Lichtquellen von Fahrzeugbegrenzungsleuchten wie beispielsweise
Rückleuchten
verwendet. So wird beispielsweise in der JP-A-2002-50214 eine Fahrzeugbegrenzungsleuchte
beschrieben, in welcher mehrere Leuchteneinheiten vorgesehen sind,
die jeweils als Lichtquelle eine lichtemittierende Diode verwenden.
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Die JP-A-2001-266620 beschreibt einen Fahrzeugscheinwerfer.
Der Scheinwerfer ist so ausgebildet, dass ein gewünschtes
Lichtverteilungsmuster durch selektives Leuchten eines Abschnittes mehrere
lichtemittierender Dioden ausgebildet wird, die matrixförmig angeordnet
sind.
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Die Ausbildung der Leuchte, die in
der JP-A-2001-266620 beschrieben wird, ermöglicht die Änderung der Form eines Lichtverteilungsmusters durch
Unterteilung in einen Beleuchtungsbereich und einen unbeleuchteten
Bereich, jedoch treten hierbei Schwierigkeiten in bezug auf die
Ausbildung eines Lichtverteilungsmusters mit einer gewünschten
Verteilung der Lichtintensität
auf.
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Eine andere mögliche Leuchtenkonstruktion kann
bei dem Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden, wie sie beispielsweise
in der JP-A-2002-50214 beschrieben wird, bei welcher mehrere Leuchteneinheiten
vorgesehen sind, und jede Einheit als Lichtquelle eine lichtemittierende
Diode verwendet. In einem derartigen Fall treten jedoch folgende
Probleme auf.
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Die bloße Verwendung mehrerer identischer Leuchteneinheiten
auf die in JP-A-2002-50214 geschilderte Art und Weise führt dazu,
dass Lichtverteilungsmuster, die durch Abstrahlung von Licht von den
jeweiligen Leuchteneinheiten erzeugt werden, identisch zueinander
ausgebildet werden, in bezug auf die Mustergeometrie und die Verteilung
der Lichtintensität.
Daher tritt das Problem auf, dass kein Lichtverteilungsmuster eines
Fahrzeugscheinwerfers ausgebildet werden kann, das als vereinigtes
Lichtverteilungsmuster in Form einer gewünschten Mustergeometrie und
einer gewünschten
Verteilung der Lichtintensität
erhalten wird.
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Die Erfindung wurde angesichts der
voranstehenden Umstände
entwickelt, und mit ihr wird angestrebt, einen Fahrzeugscheinwerfer
zur Verfügung zu
stellen, der so ausgebildet ist, dass ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster
ausgebildet wird, und die Ausbildung eines Lichtverteilungsmusters
mit gewünschter
Mustergeometrie und gewünschter
Verteilung der Lichtintensität
ermöglicht
werden kann, selbst wenn ein lichtemittierendes Halbleiterelement als
Lichtquelle des Scheinwerfers eingesetzt wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird
angestrebt, das Ziel dadurch zu erreichen, dass eine Anordnung eingesetzt
wird, bei welcher mehrere Leuchteneinheiten vorgesehen sind, welche
lichtemittierende Halbleiterelemente als Lichtquellen verwenden, und
mehrere Arten von Leuchteneinheiten mit unterschiedlichen Abstrahlungsmodi
verwenden.
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Im einzelnen ist ein Fahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung
so ausgebildet, dass er ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster
erzeugt, und aufweist:
mehrere Leuchteneinheiten, welche lichtemittierende Halbleiterelemente
als Lichtquellen verwenden, wobei
als die mehreren Leuchteneinheiten
zumindest zwei Arten von Leuchteneinheiten eingesetzt werden, die unter
einer Leuchteneinheit des Projektortyps ausgewählt sind, die so ausgebildet
ist, dass sie von einer Lichtquelle abgegebenes Licht, das in Vorwärtsrichtung
gesammelt werden soll, mit Hilfe eines Reflektors reflektiert, und
das reflektierte Licht in Vorwärtsrichtung
der Leuchte mit Hilfe einer vor dem Reflektor vorgesehenen Projektorlinse
abstrahlt, unter einer Leuchteneinheit des Direktreflexionstyps,
die so ausgebildet ist, dass sie von der Lichtquelle abgegebenes
Licht in Vorwärtsrichtung
der Leuchte mit Hilfe einer Kondensorlinse richtet, die vor der
Lichtquelle vorgesehen ist, und unter einer Leuchteneinheit des Reflexionstyps,
die so ausgebildet ist, dass sie von der Lichtquelle abgegebenes
Licht in Vorwärtsrichtung
der Leuchte mit Hilfe eines Reflektors reflektiert.
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Der hier verwendete Begriff „Fahrzeug"
kann jede Art von Transporteinrichtung bezeichnen, beispielsweise
ein Kraftfahrzeug, ein Schienenfahrzeug usw.
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Der Begriff „vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster"
kann ein Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster oder ein Fernlicht-Lichtverteilungsmuster
bezeichnen.
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Der Begriff „lichtemittierendes Halbleiterelement"
ist nicht auf einen speziellen Typ beschränkt. So kann beispielsweise
eine lichtemittierende Diode eingesetzt werden, eine Laserdiode,
oder ein entsprechendes Element. Weiterhin ist der Aufbau des „lichtemittierenden
Halbleiterelementes" nicht auf einen speziellen Aufbau beschränkt. So
kann beispielsweise in einem Gehäuse
ein einzelner lichtemittierender Chip vorgesehen sein, oder mehrere lichtemittierende
Chips.
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Die „Leuchteneinheit des Projektortyps",
die „Leuchteneinheit
des Direktprojektionstyps", und die „Leuchteneinheit des Reflexionstyps"
sind nicht auf irgendwelche speziellen Leuchtenkonstruktionen beschränkt. Ein
frei wählbare
Anzahl an Leuchteneinheiten kann vom selben Typ sein.
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Wie aus den vorstehenden Anmerkungen deutlich
geworden sein sollte, ist ein Fahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung
mit mehreren Leuchteneinheiten versehen, welche lichtemittierende
Halbleiterelemente als Lichtquellen verwenden, wobei als die mehreren
Leuchteneinheiten zumindest zwei Arten von Leuchteneinheiten verwendet werden,
die unter einer Leuchteneinheit des Projektortyps, einer Leuchteneinheit
des Direktprojektionstyps, und einer Leuchteneinheit des Reflexionstyps ausgewählt sind.
Hiermit lassen sich die folgenden Auswirkungen erzielen.
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Im einzelnen ermöglicht der Einsatz von Leuchteneinheiten
mit unterschiedlichen Abstrahlmoden, beispielsweise einer Leuchteneinheit
des Projektortyps, einer Leuchteneinheit des Direktprojektionstyps,
und einer Leuchteneinheit des Reflexionstyps, dass einfach Lichtverteilungsmuster
mit unterschiedlichen Lichtverteilungseigenschaften ausgebildet
werden können.
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Soweit zumindest zwei Arten von Leuchteneinheiten,
ausgewählt
aus diesen drei Arten von Leuchteneinheiten, eingesetzt werden,
und die Lichtverteilungseigenschaften von Lichtverteilungsmustern,
die von den jeweiligen Leuchteneinheiten ausgebildet werden sollen,
optimal eingestellt werden, um einen Anteil eines gewünschten
Lichtverteilungsmusters eines Fahrzeugscheinwerfers auszubilden, kann
ein Lichtverteilungsmuster eines Fahrzeugscheinwerfers erhalten
werden, welches eine gewünschte
Mustergeometrie und eine gewünschte Verteilung
der Lichtintensität
aufweist, also als ein vereinigtes Lichtverteilungsmuster.
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Gemäß der Erfindung kann der Fahrzeugscheinwerfer,
der so ausgebildet ist, dass er ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster
erzeugt, ein Lichtverteilungsmuster in Form einer gewünschten Mustergeometrie
und einer gewünschten
Verteilung der Lichtintensität
ausbilden, selbst wenn ein lichtemittierendes Halbleiterelement
als Lichtquelle des Scheinwerfers verwendet wird.
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Der Fahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung
ist so ausgebildet, dass er mehrere Leuchteneinheiten aufweist,
wobei jede Einheit ein lichtemittierendes Halbleiterelement als
Lichtquelle verwendet. Daher kann jede Leuchteneinheit verkleinert
ausgebildet werden. Hierdurch wird das Ausmaß der Freiheit in bezug auf
die Form eines Fahrzeugscheinwerfers erhöht, was es wiederum ermöglicht,
den Fahrzeugscheinwerfer kompakt auszubilden.
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Die Leuchteneinheit des Projektortyps
ist so ausgebildet, dass sie ein auf einer hinter der Projektorlinse
liegenden Brennebene auf erzeugtes Bild nach vorn projiziert, so
dass sich einfach eine Abschneidelinie mit hohem Kontrastverhältnis erzeugen lässt. Wenn
Licht in Form eines Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters mit Hilfe
der voranstehend geschilderten Anordnung abgestrahlt wird, kann
das Auftreten von nach oben gerichteten Licht minimiert werden,
das für
eine Blendung verantwortlich ist, soweit eine Abschneidelinie des
Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters mit Hilfe der Leuchteneinheit
des Projektortyps erzeugt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Vorderansicht eines Fahrzeugscheinwerfers gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht eines Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters, das auf einer
gedachten vertikalen Leinwand erzeugt werden soll, die sich 25 Meter
vor einer Leuchte befindet, mit Hilfe der Abstrahlung von Licht,
das von dem Fahrzeugscheinwerfer abgegeben wird;
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3 eine
Seitenquerschnittsansicht einer Leuchteneinheit des Projektortyps
des Fahrzeugscheinwerfers als einzelner Gegenstand;
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4 eine
ebene Querschnittsansicht der Leuchteneinheit des Projektortyps;
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5 eine
Perspektivansicht eines Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand mit Hilfe von Abstrahlung des Lichtes erzeugt
werden soll, das in Vorwärtsrichtung
von der Leuchteneinheit des Projektortyps abgegeben wird, zusammen
mit der Leuchteneinheit, gesehen von hinten;
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6 eine
Seitenquerschnittsansicht einer Leuchteneinheit des Direktprojektionstyps
des Fahrzeugscheinwerfers als einzelner Gegenstand;
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7 eine
ebene Querschnittsansicht der Leuchteneinheit des Direktprojektionstyps;
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8 eine
Perspektivansicht eines Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand mit Hilfe der Abstrahlung des Lichtes erzeugt
werden soll, das in Vorwärtsrichtung
von der Leuchteneinheit des Direktprojektionstyps abgegeben wird,
zusammen mit der Leuchteneinheit, gesehen von hinten;
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9 eine
Perspektivansicht eines Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand mit Hilfe der Abstrahlung des Lichtes erzeugt
werden soll, das in Vorwärtsrichtung
von einer anderen Leuchteneinheit des Direktprojektionstyps abgegeben
wird, zusammen mit der Leuchteneinheit, gesehen von hinten;
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10 eine
Seitenquerschnittsansicht einer Leuchteneinheit des Reflexionstyps
des Fahrzeugscheinwerfers als einzelnen Gegenstand;
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11 eine
ebene Querschnittsansicht der Leuchteneinheit des Reflexionstyps;
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12 eine
Perspektivansicht eines Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand mit Hilfe der Abstrahlung des Lichtes erzeugt
werden soll, das in Vorwärtsrichtung
von der Leuchteneinheit des Reflexionstyps abgegeben wird, zusammen
mit der Leuchteneinheit, gesehen von hinten; und
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13 eine
Perspektivansicht eines Fernlicht-Lichtverteilungsmusters, das auf der
gedachten, vertikalen Leinwand mit Hilfe der Abstrahlung des Lichtes
erzeugt werden soll, das in Vorwärtsrichtung von
dem Fahrzeugscheinwerfer abgegeben wird, wenn der Fahrzeugscheinwerfer
als Fernlicht-Scheinwerfer ausgebildet ist.
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1 ist
eine Vorderansicht eines Fahrzeugscheinwerfers 10 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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Der Fahrzeugscheinwerfer 10 ist
ein Abblendlicht-Scheinwerfer.
Der Scheinwerfer ist so ausgebildet, dass er elf Leuchteneinheiten 20, 40A, 40B und 60 in
drei Reihen innerhalb einer Leuchtenkammer aufnimmt, die durch einen
transparente, lichtdurchlässige
Abdeckung 12 und einen Leuchtenkörper 14 gebildet wird.
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2 ist
eine Perspektivansicht eines Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters PL, das auf
einer gedachten, vertikalen Leinwand erzeugt wird, die sich an einem
Ort 25 Meter vor einer Leuchte befindet, mit Hilfe des
Lichtes, das von dem Fahrzeugscheinwerfer 10 abgegeben
wird.
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Das Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster
PL ist ein linkes Lichtverteilungsmuster, das eine horizontale Abschneidelinie
CL1 und eine schräge
Abschneidelinie CL2 aufweist, die am oberen Ende des Lichtverteilungsmusters
vorhanden sind. Die Position eines Abknickpunktes E, welcher den
Punkt darstellt, an dem sich die Abschneidelinien CL1 und CL2 schneiden,
ist auf einen Ort eingestellt, der etwa 0,5° bis 0,6° niedriger liegt als ein Punkt
H-V, der einen Brennpunkt darstellt, der vor der Leuchte liegt.
Eine „heiße Zone"
HZ, eine Fläche
mit hoher Intensität, wird
in dem Abblendlicht- Lichtverteilungsmuster
PL so ausgebildet, dass sie einen Punkt umgibt, der etwas links
von dem Abknickpunkt E liegt.
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Das Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster
PL wird als vereinigtes Lichtverteilungsmuster ausgebildet, aus
einem Abschneidelinien-Ausbildungsmuster Pa, einem Ausbildungsmuster
Pb für
die heiße
Zone, und einem Ausbildungsmuster Pc für einen diffusen Bereich.
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Da Abschneidelinien-Ausbildungsmuster
Pa ist ein Lichtverteilungsmuster, das zur Ausbildung der horizontalen
Abschneidelinie CL1 und der schrägen Abschneidelinie
CL2 verwendet wird. Das Abschneidelinien-Ausbildungsmuster Pa wird
durch die drei Leuchteneinheiten 20 erzeugt, die in der
mittleren Reihe vorhanden sind.
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Das Ausbildungsmuster Pb für die heiße Zone
ist ein vergleichsweise kleines Lichtverteilungsmuster, das zur
Ausbildung der heißen
Zone HZ verwendet wird, und wird aus drei kleinen Lichtverteilungsmustern
Pb1, welche gerade obere Ränder
aufweisen, die zur horizontalen Abschneidelinie CL1 ausgerichtet
sind, und zwei kleinen Lichtverteilungsmustern Pb2 gebildet, welche
gerade obere Ränder aufweisen,
die zur schrägen
Abschneidelinie CL2 ausgerichtet sind. Die drei kleinen Lichtverteilungsmuster
Pb1 werden mit Hilfe der Abstrahlung von Licht erzeugt, das von
den drei Leuchteneinheiten 40A abgegeben wird, die in jeder
zweiten Position in der unteren Reihe vorgesehen sind. Die beiden
kleinen Lichtverteilungsmuster Pb2 werden mit Hilfe der übrigen zwei
Leuchteneinheiten 40B erzeugt, die in der unteren Reihe
vorgesehen sind.
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Das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich
ist ein Lichtverteilungsmuster, das dazu eingesetzt wird, einen
diffusen Bereich des Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters PL zu
erzeugen. Das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich ist
an einem Ort unterhalb der horizontalen Abschneidelinie CL1 als
Lichtverteilungsmuster vorgesehen, das größer ist als das Abschneidelinien-Ausbildungsmuster Pa.
Das Ausbildungsmuster Pc für
den diffusen Bereich wird mit Hilfe der drei Leuchteneinheiten 60 erzeugt,
die in der oberen Reihe vorgesehen sind.
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Jede der Leuchteneinheiten 20,
die als Abschneidelinien-Ausbildungseinheiten
dienen, ist als Leuchteneinheit des Projektortyps ausgebildet, und weist
eine Lichtquelleneinheit 22 und eine davor angeordnete
Projektionslinse 24 auf. Die Leuchteneinheiten 40A, 40B,
die als Ausbildungseinheiten für
die heiße
Zone dienen, sind als Leuchteneinheiten des Direktprojektionstyps
ausgebildet, wobei die Leuchteneinheit 40A eine Lichtquelleneinheit 42A und
eine davor angeordnete Kondensorlinse 44A aufweist, und
die Leuchteneinheit 40B eine Lichtquelleneinheit 42B und
eine vor dieser angeordnete Kondensorlinse 44B. Die Leuchteneinheit 60,
die als Ausbildungseinheit für
den diffusen Bereich dient, ist als Leuchteneinheit des Reflektortyps
ausgebildet, und weist eine Lichtquelleneinheit 62 und
eine davor angeordnete, transparente, lichtdurchlässige Platte 64 auf.
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Die jeweiligen Leuchteneinheiten 20, 60 sind so
angeordnet, dass die optischen Achsen Ax der Leuchteneinheiten 20, 60 in
Längsrichtung
des Fahrzeugs verlaufen. Die Leuchteneinheiten 40A, 40B sind
so angeordnet, dass die optischen Achsen Ax dieser Leuchteneinheiten
in Richtungen verlaufen, die etwas von der Längsrichtung des Fahrzeugs abweichen,
für jede
Leuchteneinheit. Genauer gesagt verlaufen die jeweiligen optischen
Achsen Ax der Leuchteneinheiten 20, 40A, 40B und 60 in
Richtungen, die um etwa 0,5° bis
0,6° in
bezug auf die horizontale Richtung nach unten geneigt sind.
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Die Projektionslinsen 24 haben
eine horizontal abgeflachte Form, wenn man die Leuchte vorn vorne
betrachtet. Die Kondensorlinsen 44A, 44B sind kreisförmig, wenn
die Leuchte von vorne betrachtet wird. Die lichtdurchlässige Platte 64 weist
eine horizontale, ebene, ovale Form auf, wenn die Leuchte von vorne
aus betrachtet wird. Eine innere Platte 16 ist innerhalb
der Leuchtenkammer vorgesehen, und so ausgebildet, dass sie die
Projektionslinsen 24, die Kondensorlinsen 44A, 44B und
die lichtdurchlässige Platte 64 umgibt.
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Als nächstes wird jeweils speziell
der Aufbau der jeweiligen Leuchteneinheiten 20, 40A, 40B und 60 beschrieben.
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Zuerst wird der Aufbau der Leuchteneinheit 20 des
Projektortyps geschildert.
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3 ist
eine Seitenquerschnittsansicht der Leuchteneinheit 20 als
einzelner Gegenstand. 4 ist
eine ebene Querschnittsansicht der Leuchteneinheit.
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Wie gezeigt, ist die Lichtquelleneinheit 22 der Leuchteneinheit 20 mit
einer lichtemittierenden Diode 32 versehen, die als Lichtquelle
dient, mit einem Reflektor 34, und mit einem Lichtsteuerteil 36.
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Die lichtemittierende Diode 32 ist
eine weißes
Licht aussendende Diode, die einen einzigen lichtemittierenden Chips 32a aufweist,
der Abmessungen von etwa 1 mm im Quadrat aufweist. Die lichtemittierende
Diode 32 ist auf der optischen Achse Ax angeordnet, und
wird auf einem Substrat 38 gehaltert, und ist in eine Richtung
orientiert, die nach 15° rechts
der optischen Achse Ax in bezug auf die Richtung vertikal nach oben
verläuft.
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Der Reflektor 34 ist ein
im wesentlichen kuppelförmiges
Teil, der an einem Ort angeordnet ist, der höher liegt als die lichtemittierende
Diode 32. Der Reflektor 34 weist eine reflektierende
Oberfläche 34a auf,
zum Reflektieren des Lichtes, das von der lichtemittierenden Diode 32 abgegeben
wird, so dass dieses in der Nähe
der optischen Achse Ax gesammelt wird. Die reflektierende Oberfläche 34a ist
so ausgebildet, dass die Entfernung von der lichtemittierenden Diode 32 bis
zu reflektierenden Oberfläche 34a in Vertikalrichtung
einen Wert von etwa 10 mm aufweist.
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Die reflektierende Oberfläche 34a weist
die Form einer wesentlich abgeflachten Kugel auf, bei welcher die
optische Achse Ax die Zentrumsachse ist. Im einzelnen ist die reflektierende
Oberfläche 34a so
ausgebildet, dass ihr Querschnittsprofil einschließlich der
optischen Achse Ax eine im wesentlichen abgeflachte Form aufweist.
Eine Exzentrizität ist
so gewählt,
dass sie vom vertikalen Querschnitt zum horizontalen Querschnitt
hin allmählich
größer wird.
Hier ist eine hintere Spitze einer Abflachung, welche jeden Querschnitt
bildet, auf einen einzigen Ort eingestellt. Die lichtemittierende
Diode 32 ist an einem ersten Brennpunkt F1 einer Abflachung
angeordnet, welchen einen Vertikalquerschnitt der reflektierenden
Oberfläche 34a bildet.
Die reflektierende Oberfläche 34a ist
so angeordnet, dass sie das von der lichtemittierenden Diode 32 abgegebene
Licht so reflektiert, dass dieses in der Nähe der optischen Achse Ax gesammelt
wird. Hierbei wird das Licht im wesentlichen auf einem zweiten Brennpunkt
F2 der Abflachung gesammelt, innerhalb des vertikalen Querschnittes,
der die optische Achse Ax enthält.
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Die Projektorlinse 24 der
Leuchteneinheit 20 ist als Plankonvexlinse ausgebildet,
die eine konvexe vordere Oberfläche
und eine ebene hintere Oberfläche
aufweist. Die obere und die untere Seite der Projektorlinse 24 sind
abgeschrägt.
Die Projektorlinse 24 ist so auf der optischen Achse Ax
angeordnet, dass ein hinterer Brennpunkt F3 etwas hinter dem zweiten Brennpunkt
F2 der reflektierenden Oberfläche 34a des
Reflektors 34 liegt. Ein Bild auf einer Brennebene, welche
den hinteren Brennpunkt F3 enthält,
wird als invertiertes Bild nach vorne projiziert.
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Das Lichtsteuerteil 36 ist
ein plattenförmiges Teil,
das unterhalb des Reflektors 34 vorgesehen ist, und im
wesentlichen die Form einer Zick-Zack-Leiste aufweist, wenn die
Leuchte von vorne betrachtet wird. Eine Lichtsteueroberfläche 36a,
bei welcher eine solche Bearbeitung durchgeführt wurde, dass die Oberfläche reflektiert,
ist auf der oberen Oberfläche
des Lichtsteuerteils 36 vorgesehen. Das Lichtsteuerteil 36 reflektiert
einen Anteil des Lichtes nach oben, das von der reflektierenden
Oberfläche 34a reflektiert
wird, mit Hilfe der Lichtsteueroberfläche 36a. Daher führt das
Lichtsteuerteil 36 einen Steuervorgang durch, um das Licht,
das von der Projektorlinse 24 nach oben abgegeben wird,
in Licht umzuwandeln, das von der Projektorlinse 24 nach
unten abgegeben wird, wodurch der Nutzungsfaktor des Lichtflusses
des Lichtes erhöht
wird, das von der lichtemittierenden Diode 32 abgegeben
wird.
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Im einzelnen weist die Lichtsteueroberfläche 36a eine
horizontale Abschneideausbildungsoberfläche 36a1 auf, die
in Horizontalrichtung und links von der optischen Achse Ax verläuft, und
eine schräge Abschneideausbildungsoberfläche 36a2,
die gegenüber
der optischen Achse Ax nach unten verläuft, schräg nach rechts, in einem Winkel
von 15°.
Ein Vorderrand der Lichtsteueroberfläche 36a (also eine Trennlinie,
die zwischen der Lichtsteueroberfläche 36a und einer
Vorderendoberfläche 36b des
Lichtsteuerteils 36 verläuft), ist so ausgebildet, dass
sie durch den hinteren Brennpunkt F3 der Projektorlinse 34 hindurchgeht.
Bei dem von der lichtemittierenden Diode 32 abgegebenen
Licht gelangt ein Anteil des Lichtes, das von der reflektierenden
Oberfläche 34a des
Reflektors 34 reflektiert wird, in die Lichtsteueroberfläche 36a des
Lichtsteuerteils 36. Das übrige Licht gelangt ohne Änderung
in die Projektorlinse 24. Hierbei wird das Licht, das zur
Lichtsteueroberfläche 36a gelangt
ist, nach oben durch die Lichtsteueroberfläche 36a reflektiert,
so dass es in die Projektorlinse 24 gelangt. Das Licht
wird dann als nach unten gerichtetes Licht von der Projektorlinse 24 abgestrahlt.
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Die Vorderendoberfläche 36b des
Lichtsteuerteils 36 ist so ausgebildet, dass die Enden
in Querrichtung der Vorderendoberfläche nach vorne gekrümmt sind,
gesehen in der Ebene, so dass sie der Feldkrümmung der Projektorlinse 24' entsprechen.
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Ein Substrathalterungsabschnitt 36c ist
am hinteren Ende des Lichtsteuerteils 36 vorgesehen. Das
Substrat 38 wird auf dem Lichtsteuerteil 36 mit Hilfe
des Substrathalterungsabschnittes 36c befestigt. Ein Unterrandabschnitt
des Reflektors 34 ist an dem Lichtsteuerteil 36 befestigt.
Die Lichtquelleneinheit 22A ist auf dem Leuchtenkörper 14 entlang
der Projektorlinse 24 mit Hilfe einer nicht dargestellten Stütze befestigt.
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5 ist
eine Perspektivansicht des Abschneidelinien-Ausbildungsmusters Pa, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand mit Hilfe des Lichtes erzeugt werden soll, das
von der Leuchteneinheit 20 in Vorwärtsrichtung abgegeben wird,
entlang der Leuchteneinheit 20, gesehen von hinten aus.
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Wie dargestellt ist das Abschneidelinien-Ausbildungsmuster
Pa als ein Lichtverteilungsmuster ausgebildet, welches die horizontale
Abschneidelinie CL1 und die schräge
Abschneidelinie CL2 aufweist, die an einem oberen Rand des Musters
vorgesehen sind, und ein bestimmtes Ausmaß eines Diffusionswinkels aufweisen,
mit einer vergleichsweise gleichförmigen Verteilung der Lichtintensität.
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Hierbei werden die horizontale und
die schräge
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 deutlich als umgekehrte Bilder der
horizontalen Abschneide-Ausbildungsoberfläche 36a1 und der schrägen Abschneide-Ausbildungsoberfläche 36a2 erzeugt, die beide
die Lichtsteueroberfläche 36a des
Lichtsteuerteils 36 bilden, in Form vorderer Ränder.
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Die Lichtverteilungskurve des Lichtes,
das von der lichtemittierenden Diode abgegeben wird, weist üblicherweise
eine Verteilung der Lichtintensität auf, wobei die maximale Lichtintensität vor der lichtemittierenden
Diode auftritt, und die Lichtintensität entsprechend dem Winkel in
bezug auf die Richtung der Vorderseite der lichtemittierenden Diode
abnimmt. Bei der Ausführungsform
ist die lichtemittierende Diode 32 in eine Richtung orientiert,
die um 15° rechts
von der optischen Achse Ax verläuft,
in bezug auf die Vertikalrichtung nach oben. Daher wird ein Bereich
unterhalb der schrägen
Abschneidelinie CL2 in dem Abschneidelinien-Ausbildungsmuster Pa, also ein Bereich
A, in 5 mit gestrichelten
Linien dargestellt, hell beleuchtet. Daher weist das Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster
PL des nach links abgegebenen Lichtes bessere Beleuchtungseigenschaften
auf, und zwar beträchtlich.
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Bei der Ausführungsform sind drei Leuchteneinheiten 20 vorgesehen.
Hierbei entspricht das Abschneidelinien-Ausbildungsmuster Pa in dem in 2 gezeigten Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster PL
einer Dreifachüberlagerung
des in 5 gezeigten Abschneidelinien-Ausbildungsmusters
Pa.
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Als nächstes wird die Ausbildung
der Leuchteneinheit 40A des Direktprojektionstyps beschrieben.
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6 ist
eine Seitenquerschnittsansicht der Leuchteneinheit 40A als
einzelner Gegenstand. 7 ist
eine ebene Querschnittsansicht der Leuchteneinheit.
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Wie dargestellt ist die Lichtquelleneinheit 42A der
Leuchteneinheit 40A mit einer lichtemittierenden Diode 52A versehen,
die als Lichtquelle dient, und mit einer Abschirmung 54A.
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Die lichtemittierende Diode 52A ist
entsprechend ausgebildet wie die lichtemittierende Diode 32 der
Leuchteneinheit 20. Die lichtemittierende Diode 52A ist
an einem Halterungsteil 56 über ein Substrat 58 befestigt,
während
ein lichtemittierender Chip 52Aa in Vorwärtsrichtung
des Scheinwerfers auf der optischen Achse Ax ausgerichtet ist.
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Die Abschirmung 54A ist
ein plattenförmiges Teil,
das entlang einer Vertikalebene verläuft, die orthogonal der optischen
Achse Ax liegt, vor der lichtemittierenden Diode 52A, und
in deren Nähe.
Ein oberer Rand 54Aa der Abschirmung 54A ist so
an dem Halterungsteil 56 befestigt, dass die optische Achse Ax
in Horizontalrichtung durchquert wird.
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Eine Vorderoberfläche der Kondensorlinse 44A der
Leuchteneinheit 40A ist als Plankonvexlinse ausgebildet,
die eine konvexe Vorderoberfläche
und eine ebene hintere Oberfläche
aufweist. Die Kondensorlinse 44A ist so auf der optischen
Achse Ax angeordnet, dass der hintere Brennpunkt F4 der Kondensorlinse 44A an
einem Schnittpunkt zwischen dem oberen Rand 54Aa der Abschirmung 54A und
der optischen Achse Ax liegt.
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In der Leuchteneinheit 40A wird
das von der lichtemittierenden Diode 52A abgegebene Licht
in im wesentlichen kollimiertes Licht umgewandelt, welches sich
etwas näher
an der optischen Achse Ax mit Hilfe der Kondensorlinse 44A sammelt,
so dass das Licht hierdurch reflektiert wird und in Vorwärtsrichtung
abgestrahlt wird. Unter jenen Lichtstrahlen, die von der lichtemittierenden
Diode 52A abgegeben werden, wird jener Lichtstrahl, der
sich in bezug auf die optische Achse Ax nach unten ausbreitet, durch die
Abschirmung 54A abgeschirmt, um hierdurch die Abgabe von
sich nach oben ausbreitendem Licht vor der Leuchte zu verhindern.
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8 ist
eine Perspektivansicht, welche das kleine Lichtverteilungsmuster
Pb1 zeigt, das auf der gedachten, vertikalen Leinwand mit Hilfe
des Lichtes erzeugt werden soll, das in Vorwärtsrichtung von der Leuchteneinheit 40A abgegeben
wird, zusammen mit der Leuchteneinheit 40A, gesehen von
hinten aus.
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Wie dargestellt ist das kleine Lichtverteilungsmuster
Pb1 als ein im wesentlichen halbkreisförmiges, punktförmiges Lichtverteilungsmuster
ausgebildet, welches einen geraden oberen Rand entlang der horizontalen
Abschneidelinie CL1 aufweist.
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Bei der Ausführungsform sind die drei Leuchteneinheiten 40A so
angeordnet, dass die optischen Achsen Ax der Leuchteneinheiten geringfügig voneinander
in Horizontalrichtung abweichen. Dies führt dazu, dass die drei kleinen
Lichtverteilungsmuster Pb1 so ausgebildet werden, dass sie einander
teilweise überlappen,
entlang der horizontalen Abschneidelinie CL1 in der Nähe des Abknickpunktes
E.
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9 ist
eine Perspektivansicht des kleinen Lichtverteilungsmusters Pb2,
das auf der gedachten, vertikalen Leinwand mit Hilfe des Lichtes
erzeugt werden soll, das in Vorwärtsrichtung
von der Leuchteneinheit 40B abgegeben werden soll, zusammen mit
der Leuchteneinheit 40B, gesehen von hinten aus.
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Wie dargestellt ist, wie im Falle
der Lichtquelleneinheit 42A der Leuchteneinheit 40A,
die Lichtquelleneinheit 42B der Leuchteneinheit 40B mit
einer lichtemittierenden Diode 52B versehen, die als Lichtquelle
dient, und mit einer Abschirmung 54B. Die Lichtquelleneinheit 42B unterscheidet
sich jedoch in der Hinsicht von der Lichtquelleneinheit 42A,
dass ein oberer Rand 54Ba der Abschirmung 54B die
optische Achse Ax schräg
kreuzt; also in einer Richtung, die in bezug auf die Horizontalrichtung
um 15° nach
unten gerichtet ist.
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Daher ist der obere Rand 54Ba der
Abschirmung 54B geneigt angeordnet. Daher wird das kleine Lichtverteilungsmuster
Pb2 als ein im wesentlichen halbkreisförmiges, punktförmiges Lichtverteilungsmuster
erzeugt, welches einen geraden oberen Rand entlang der schrägen Abschneidelinie
CL2 aufweist.
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Bei der Ausführungsform sind die beiden Leuchteneinheiten 40B so
angeordnet, dass die optischen Achsen Ax der Leuchteneinheiten voneinander
in Schrägrichtung
etwas voneinander abweichen. Daher werden die beiden kleinen Lichtverteilungsmuster
Pb2 so ausgebildet, dass sie einander entlang der schrägen Abschneidelinie
CL2 in der Nähe des
Abknickpunktes E teilweise überlappen.
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Wie aus 2 hervorgeht, wird das Ausbildungsmuster
Pb für
die heiße
Zone als verteiltes Lichtverteilungsmuster erzeugt, aus den drei
kleinen Lichtverteilungsmustern Pb1 und den zwei kleinen Lichtverteilungsmustern
Pb2, so dass es einen Punkt etwas links von dem Abknickpunkt E unterhalb
der horizontalen bzw. der schrägen
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 umgibt. Daher wird die Sicht in einem
entfernten Bereich auf der Straßenoberfläche vor
dem Fahrzeug sichergestellt.
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Als nächstes wird die Ausbildung
der Leuchteneinheit 60 des Reflektortyps geschildert.
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10 ist
eine Seitenquerschnittsansicht der Leuchteneinheit 60 als
einzelner Gegenstand. 11 ist
eine ebene Querschnittsansicht der Leuchteneinheit.
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Wie dargestellt, weist die Lichtquelleneinheit 62 der
Leuchteneinheit 60 eine lichtemittierende Diode 72 auf,
die als Lichtquelle dient, sowie einen Reflektor 74.
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Die lichtemittierende Diode 72 weist
einen entsprechenden Aufbau auf wie die lichtemittierende Diode 32 der
Leuchteneinheit 20. Die lichtemittierende Diode 72 ist
nach oben in Vertikalrichtung auf der optischen Achse Ax orientiert,
und ist in diesem Zustand an einem Halterungsteil 76 über ein
Substrat 78 befestigt.
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Der Reflektor 74 ist an
einer Position oberhalb der lichtemittierenden Diode 72 angeordnet,
und weist eine reflektierende Oberfläche 74a mit im wesentlichen
Parabelform auf. Die reflektierende Oberfläche 74a ist so ausgebildet,
dass mehrere diffus reflektierende Elemente 74s in einem
Rotationsparaboloid in Form verdrehter Streifen ausgebildet sind, wobei
bei dem Rotationsparaboloid die optische Achse Ax die Zentrumsachse
ist, und der Ort etwas hinter dem lichtemittierenden Chip 72a der
lichtemittierenden Diode 72 auf der optischen Achse Ax
der Brennpunkt F5 ist. Die jeweiligen, diffus reflektierenden Elemente 74s sind
so eingestellt, dass der rechte und der linke Winkel der diffusen
Reflexion voneinander verschieden sind. Ein unterer Endabschnitt
des Reflektors 74 ist an dem Halterungsteil 76 befestigt.
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In der Leuchteneinheit 60 wird
das von der lichtemittierenden Diode 72 abgegebene Licht
in Vorwärtsrichtung
reflektiert, als etwas nach unten gerichtete rechte Lichtstrahlen
und nach links diffus ausgebildete Lichtstrahlen, von dem Reflektor 74,
die auf diese Art und Weise reflektierten Lichtstrahlen werden in
Vorwärtsrichtung
der Leuchte über
die lichtdurchlässige
Platte 64 abgestrahlt.
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12 ist
eine Perspektivansicht des Ausbildungsmusters Pc für den diffusen
Bereich, das auf der gedachten vertikalen Leinwand mit Hilfe des
Lichtes erzeugt werden soll, das in Vorwärtsrichtung von der Leuchteneinheit 60 abgestrahlt
wird, zusammen mit der Leuchteneinheit 60, gesehen von
hinten aus.
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Wie dargestellt wird das Ausbildungsmuster Pc
für den
diffusen Bereich an einer Position unterhalb der horizontalen Abschneidelinie
CL1 abgestrahlt, so dass es in Querrichtung und weit in bezug auf
eine Linie V-V ausgebreitet ist, die eine vertikale Linie darstellt,
die durch H-H hindurchgeht, wodurch ein breiter Bereich der Straßenoberfläche von
dem Fahrzeug beleuchtet wird. Die diffus reflektierenden Elemente 74s,
welche die reflektierende Oberfläche 74a des
Reflektors 74 bilden, sind so eingestellt, dass der rechte
und der linke Winkel der diffusen Reflexion voneinander verschieden
sind. Das Ausbildungsmuster Pc für
den diffusen Bereich wird daher zu einem Lichtverteilungsmuster,
dessen Lichtintensität
allmählich
zum Rand des Musters hin abnimmt.
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Bei der Ausführungsform sind die drei Leuchteneinheiten 60 vorgesehen.
Daher entspricht das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich in dem
in 2 gezeigten Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster
PL einer Dreifachüberlagerung
des Ausbildungsmusters Pc für
den diffusen Bereich, das in 12 gezeigt
ist.
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Wie voranstehend im einzelnen beschrieben,
ist der Fahrzeugscheinwerfer 10 gemäß dieser Ausführungsform
so ausgebildet, dass er die mehreren Leuchteneinheiten 20, 40A, 40B und 60 aufweist, bei
denen als Lichtquellen lichtemittierende Dioden 32, 52A, 52B und 72 verwendet
werden. Es kann der Versuch unternommen werden, die jeweiligen Leuchteneinheiten 20, 40A, 40B und 60 kompakt
auszubilden. Daher kann das Ausmaß der Freiheit in bezug auf
die Wahl der Form des Fahrzeugscheinwerfers 10 vergrößert werden,
so dass versucht werden kann, den Fahrzeugscheinwerfer kompakt auszubilden.
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Weiterhin verwendet die Ausführungsform als
die mehreren Leuchteneinheiten drei Arten von Leuchteneinheiten
mit unterschiedlichen Abstrahlungsarten; also die Leuchteneinheit 20 des
Projektortyps, die Leuchteneinheiten 40A, 40B des Direktprojektionstyps,
und die Leuchteneinheit 60 des Reflexionstyps. Hierdurch
können
folgende Auswirkungen erzielt werden.
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Im einzelnen wird das Abschneidelinien-Ausbildungsmuster
Pa durch die Leuchteneinheit 20 des Projektortyps erzeugt,
die dazu geeignet ist, ein Lichtverteilungsmuster zu erzeugen, bei
dem ein gewisser Anteil an diffusem Licht mit relativ gleichförmiger Verteilung
der Lichtintensität
vorhanden ist. Weiterhin wird das Ausbildungsmuster Pb für die heiße Zone
durch die Leuchteneinheiten 40A, 40B des Direktprojektionstyps
erzeugt, die zur Ausbildung eines punktförmigen Lichtverteilungsmusters
geeignet sind. Das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich wird
durch die Leuchteneinheit 60 des Reflektortyps erzeugt,
die zur Ausbildung eines Lichtverteilungsmusters geeignet ist, bei
welchem diffuses Licht über
einen großen
Winkelbereich vorhanden ist. Das Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster
PL, das aus diesen Mustern als ein vereinigtes Lichtverteilungsmuster
erzeugt wird, kann einfach so ausgebildet werden, dass es eine gewünschte Mustergeometrie
und eine gewünschte
Verteilung der Lichtintensität
zeigt.
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Die Leuchteneinheit 20 des
Projektortyps ist so ausgebildet, dass sie ein Bild in Vorwärtsrichtung projiziert,
das auf einer Brennebene ausgebildet wird, die hinter der Projektorlinse 24 liegt,
und daher können
das Abschneidelinien-Ausbildungsmuster Ph und die horizontale bzw.
schräge
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 mit hohem Kontrastverhältnis ausgebildet
werden. Das Auftreten von nach oben gerichtetem Licht, das für eine Blendung
verantwortlich ist, kann daher minimiert werden.
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Weiterhin wird bei der Ausführungsform
das Ausbildungsmuster Pb für
die heiße
Zone als vereinigtes Lichtverteilungsmuster ausgebildet, das aus den
drei kleinen Lichtverteilungsmustern Pb1 und den zwei kleinen Lichtverteilungsmustern
Pb2 besteht, wobei die Lichtverteilungsmuster Pb1 so ausgebildet
sind, dass sie einander teilweise in der Nähe des Abknickpunktes E überlappen,
und entlang der horizontalen Abschneidelinie CL1, und die Lichtverteilungsmuster
Pb2 so ausgebildet sind, dass sie einander teilweise in der Nähe des Abknickpunktes
E entlang der schrägen
Abschneidelinie CL2 überlappen.
Das Ausbildungsmuster Pb für
die heiße
Zone ist so ausgebildet, dass es einen Punkt umgibt, der etwas links
von dem Abknickpunkt E liegt, an einem Ort unterhalb der horizontalen
und schrägen
Abschneidelinien CL1, CL2. Daher kann eine ausreichende Sicht in
einem entfernten Bereich auf der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug sichergestellt werden.
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Bei dem Fahrzeugscheinwerfer 10 gemäß der Ausführungsform
wurden die elf Leuchteneinheiten 20, 40A, 40B und 60 so
beschrieben, dass sie in drei Spalten angeordnet sind. Selbstverständlich kann
die Gesamtanzahl an Leuchteneinheiten, oder die Anzahl und Anordnung
der Leuchteneinheiten 20, 40A, 40B und 60 je
nach Erfordernis geändert
werden., entsprechend der Mustergeometrie und der Verteilung der
Lichtintensität
eines gewünschten
Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters PL1.
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Bei der Ausführungsform erzeugt die Leuchteneinheit 60 des
Reflexionstyps das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich mittels
Verwendung der mehreren diffus reflektierenden Elemente 74s,
die auf der reflektierenden Oberfläche 74a des Reflektors 74 vorgesehen
sind. Statt dessen kann das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen
Bereich auch dadurch erzeugt werden, dass die reflektierende Oberfläche 74a als
Rotationsparaboloid ausgebildet wird, und ein diffuses Linsenelement
auf der lichtdurchlässigen
Platte 64 vorgesehen wird.
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Weiterhin wurde die Ausführungsform
anhand eines Falles beschrieben, bei welchem der Fahrzeugscheinwerfer 10 ein
Abblendlichtscheinwerfer ist. Selbst wenn der Fahrzeugscheinwerfer 10 ein Fernlichtscheinwerfer
ist, ermöglicht
jedoch die Verwendung mehrerer Arten von Leuchteneinheiten mit unterschiedlichen
Abstrahlmodi die Erzeugung eines Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters,
das eine Verteilung der Lichtintensität aufweist, deren Lichtintensität allmählich vom
Zentrum zur Peripherie hin abnimmt.
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Wie in 13 gezeigt,
kann beispielsweise ein Fernlicht-Lichtverteilungsmuster PH erzeugt werden,
das eine Verteilung der Lichtintensität aufweist, bei welcher die
Lichtintensität
vom Zentrum zur Peripherie abnimmt, in Reihenfolge einer heißen Zone HZ,
eines mittleren, diffusen Bereiches Zm, und eines weiten, diffusen
Bereichs Zw. Hierbei wird die heiße Zone HZ mit Hilfe der Abstrahlung
von Licht erzeugt, das von der Leuchteneinheit des Direktprojektionstyps
abgegeben wird, und wird der mittlere, diffuse Bereich Zm mit Hilfe
der Abstrahlung von Licht erzeugt, das von der Leuchteneinheit 20 des
Projektortyps abgegeben wird. Weiterhin wird der weit diffuse Bereich
Zw mit Hilfe der Leuchteneinheit des Reflexionstyps erzeugt.
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Beim Fernlicht-Scheinwerfer ist es
nicht erforderlich, eine Abschneidelinie vorzusehen. Selbst wenn
zwei Arten von Leuchteneinheiten geeignet aus drei Arten von Leuchteneinheiten
ausgewählt werden,
die aus der Leuchteneinheit des Projektortyps, der Leuchteneinheit
des Direktprojektionstyps, und der Leuchteneinheit des Reflexionstyps
bestehen, kann daher ein Fernlicht-Lichtverteilungsmuster einfach mit gewünschter
Mustergeometrie und der gewünschten
Verteilung der Lichtintensität
erzeugt werden.