DE4121673A1 - HEADLIGHT SYSTEM FOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Scheinwerfersystem für Fahrzeuge, insbe sondere Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem einen Gasentladungs strahler als Lichtquelle sowie ein optisches System enthaltenden Lampenhaus, mindestens einem Scheinwerfer zur Abbildung der Licht quelle in einem auszuleuchtenden Raum und einer Schalteinrichtung zur Regelung des Lichtaustritts aus dem Scheinwerfer.The invention relates to a headlight system for vehicles, in particular special motor vehicles, with at least one gas discharge spotlight as a light source and an optical system containing Lamp house, at least one spotlight to illustrate the light source in a room to be illuminated and a switching device Control of the light emission from the headlight.
Bekannte Scheinwerfersysteme verwenden eine in einem Lampengehäuse an geordnete Lichtquelle, wobei das Lampengehäuse optische Bauelemente wie Spiegel und Linsen als optisches System aufweist, das durch eine Lichtaustrittsöffnung mittels einer Schalteinrichtung in einem zu be leuchtenden Raum eine fest vorgegebene Leuchtdichteverteilung (Fern- und Abblendlicht) erzeugt. Als Lichtquelle sind sogenannte Halogen lampen (H4-Lampen) üblich, deren Leuchtdichte im Falle von kleinen Lichtaustrittsflächen oftmals nicht ausreicht. Hohe Leuchtdichten werden mit Gasentladungslampen bzw. -strahlern, sogenannten Höchst drucklampen oder Kurzbogenlampen, erzielt. Die lange Anlaufphase bis zum Erreichen des richtigen Dampfdruckes sowie die unzureichende Schaltbarkeit (Fernlicht/Abblendlicht) haben eine Verwendung dieser Lampen als Lichtquellen in Scheinwerfersystemen für Fahrzeuge im allgemeinen verhindert.Known headlight systems use one in a lamp housing orderly light source, the lamp housing optical components such as mirrors and lenses as an optical system, which by a Light exit opening to be in one by means of a switching device luminous room a fixed predetermined luminance distribution (distant and low beam). So-called halogen is the light source lamps (H4 lamps) are common, their luminance in the case of small Light exit areas are often not sufficient. High luminance are using gas discharge lamps or so-called Höchst pressure lamps or short-arc lamps. The long start-up period to achieve the correct vapor pressure as well as the insufficient one Switchability (high beam / low beam) have a use of this Lamps as light sources in headlight systems for vehicles in generally prevented.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Scheinwerfersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerseits die hohen Leucht dichten an sich bekannter Kurzbogenlampen als Scheinwerfersystem von Fahrzeugen problemlos nutzt und andererseits eine Veränderung der aus dem Scheinwerfersystem austretenden Lichtmenge innerhalb der einzelnen Schaltarten (Abblendlicht/Fernlicht) ermöglicht, wobei die Austritts fläche bei insgesamt geringeren Abmessungen des Scheinwerfers wesent lich verkleinert ist.The invention has for its object a headlight system to create the kind mentioned above, on the one hand the high luminosity seal short arc lamps known per se as a headlight system from Vehicles without problems and on the other hand a change from the amount of light emerging from the headlight system within the individual Switching modes (low beam / high beam) allows the exit area with overall smaller headlight dimensions is reduced.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterent wicklungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. According to the invention, this task with the characteristic features of claim 1 solved. Advantageous configurations and further windings result from the subclaims.
Aufgrund der Übertragung des Lichtstromes von der Lichtquelle zum Scheinwerfer mittels Lichtleitern und der Anordnung eines optischen Schalters kann die Verwendung eines Gasentladungsstrahlers höchster Lichtausbeute (Kurzbogenlampe) in Scheinwerfersystemen für Fahrzeuge realisiert werden. Dabei wird die Lichtquelle bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs, im allgemeinen also beim Starten des Motors, einge schaltet. Dadurch, daß das Scheinwerfersystem in drei Baueinheiten unterteilt wird und mittels der Lichtleiter eine flexible Zuordnung derselben vornehmbar ist, kann beispielsweise das Lampenhaus an nahezu beliebigen Stellen im Fahrzeug installiert werden.Due to the transmission of the luminous flux from the light source to Headlights using optical fibers and the arrangement of an optical Switch can be the highest use of a gas discharge lamp Luminous efficacy (short arc lamp) in headlight systems for vehicles will be realized. The light source is used during commissioning of the vehicle, generally when the engine is started switches. Because the headlight system in three units is divided and a flexible assignment using the light guide the same can be undertaken, for example, the lamp house almost anywhere in the vehicle.
Damit verbunden ist ein kleines Volumen des eigentlichen Schein werfers, der im wesentlichen nur aus einer gefaßten Linse und den Lichtaustrittsenden der Lichtleiter gebildet ist und dessen Aus trittsfläche wesentlich kleiner gehalten werden kann.Associated with this is a small volume of the actual bill thrower, which consists essentially of only one lens and the Light exit ends of the light guide is formed and its off footprint can be kept much smaller.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung genügt es bei nur einem Scheinwerfer, am Lampenhaus zwei gegenüberliegende Licht leiter-Ankopplungen für Abblendlicht und Fernlicht vorzusehen, wobei beim Ausschalten des Fernlichts eine Rückreflektion in das Lampenhaus und eine Einkopplung in den Lichtleiter für das Abblendlicht erfolgt, wenn der Lichtleiter für das Fernlicht mit einem entsprechenden optischen Schalter versehen ist. Auf diese Weise kann das Abblendlicht im Bedarfsfall verstärkt werden. Es versteht sich, daß ein weiteres Lichtleiterpaar des Lampenhauses für einen weiteren Scheinwerfer in gleicher Weise genutzt werden kann.According to an advantageous embodiment of the invention, it suffices only one headlight, two opposite lights on the lamp housing provide head couplings for low and high beam, where a reflection back into the lamp house when the high beam is switched off and coupling into the light guide for the low beam takes place, if the light guide for the high beam with an appropriate optical switch is provided. In this way, the low beam be reinforced if necessary. It is understood that another Light guide pair of the lamp house for another headlight in can be used in the same way.
Als optische Schalter sind Ein/Aus- bzw. Umschalter auf Glasfaserbasis mit zwei Schaltpositionen vorgesehen. Dabei wird entweder das Licht aus dem Eingang in den Ausgang übertragen (Schaltstellung 1) oder aus dem Eingang in denselben zurückreflektiert (Schaltstellung 2), oder aber es werden wahlweise Ausgang 1 und 2 an den Eingang gekoppelt.Fiber optic on / off or changeover switches with two switch positions are provided as optical switches. Either the light is transmitted from the input to the output (switch position 1) or reflected back from the input (switch position 2), or alternatively outputs 1 and 2 are coupled to the input.
Mit einem zweiten Lampenhaus kann die Sicherheit des Scheinwerfer systems erhöht werden, wenn die Lichtleiter in der oben beschriebenen Weise im zweiten Lampenhaus verlegt werden. Bei Ausfall einer Lampe werden die Scheinwerfer lediglich etwas dunkel, beide strahlen jedoch noch Licht ab.With a second lamp house, the safety of the headlights can systems can be increased if the light guide described in the above Way in the second lamp house. If a lamp fails the headlights only get a little dark, but both shine still light off.
Als Spiegellinsen sind vorzugsweise Kaltlichtspiegel verwendet; da durch wird erreicht, daß ein erheblicher Teil der von der Lichtquelle ausgestrahlten IR-Strahlung nicht auf die Lichtleiter fokussiert wird.Cold light mirrors are preferably used as mirror lenses; there is achieved by a significant portion of that from the light source emitted IR radiation is not focused on the light guide.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können vor dem Austrittsende des Lichtleiters transparente Formteile an denselben an gekoppelt sein, deren Lichtaustritt ein Brennpunkt der Linse liegt. Dies ergibt eine bestimmte Lichtverteilung in dem auszuleuchtenden Raum. So führt die Ankopplung eines etwa trapezförmigen Formteils zu einem elliptischen Lichtkegel mit symmetrischer Lichtverteilung. Ge wünschte Asymmetrie in der Form des Lichtkegels oder des Lichtschwer punktes läßt sich durch geeignet ausgebildete Formteile und/oder Lichtleiterankopplungen leicht erzeugen.According to an advantageous development of the invention, before Exit end of the light guide to transparent molded parts on the same be coupled, the light exit of which is a focal point of the lens. This results in a certain light distribution in the one to be illuminated Room. This leads to the coupling of an approximately trapezoidal shaped part an elliptical cone of light with symmetrical light distribution. Ge wanted asymmetry in the shape of the light cone or the light beam point can be formed by suitably trained molded parts and / or Easily create fiber optic couplings.
Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch in zwei Ausführungs beispielen dargestellt und wird nachfolgend erläutert.The invention is shown schematically in two embodiments in the drawing examples and is explained below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfersystems mit zwei Lampenhäusern, Fig. 1 is a schematic representation of a headlamp system according to the invention with two lamp housings,
Fig. 2 eine vereinfachte Ansicht eines Lampenhauses im Längsschnitt, Fig. 2 is a simplified view of a lamp housing in longitudinal section;
Fig. 3a eine Schemadarstellung eines ersten optischen Schalters, Fig. 3a shows a schematic representation of a first optical switch,
Fig. 3b eine Schemadarstellung eines zweiten optischen Schalters, FIG. 3b is a schematic representation of a second optical switch,
Fig. 4 eine Schemadarstellung einer anderen Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Scheinwerfersystems mit einem Lampenhaus, Fig. 4 is a schematic representation of another form of execution of a headlamp system according to the invention with a lamp house,
Fig. 5a ein Formteil in perspektivischer Ansicht, FIG. 5a is a molded part in a perspective view;
Fig. 5b ein anderes Formteil in perspektivischer Ansicht, und Fig. 5b another molded part in a perspective view, and
Fig. 5c eine Ausbildung einer Formteil-Ankopplung in schematischer Draufsicht. Fig. 5c is a formation of a molded part coupling in schematic plan view.
Das in Fig. 1 gezeigte Scheinwerfersystem besteht aus zwei Lampen häusern 10, 10′, die an einem beliebigen Platz eines hier nicht ge zeigten Fahrzeuges installiert sind. Aus jedem der Lampenhäuser 10, 10′ treten flexible Lichtleiter 11, 11′ aus, die Licht über einen optischen Schalter 12 in zwei Hauptscheinwerfer 13, 13′ leiten. Zwei weitere Lichtleiter 11′′, 11′′′ versorgen zusätzliche Scheinwerfer 13′′, 13′′′. So können die zwei Hauptscheinwerfer 13, 13′ für die Ausleuch tung eines Raumes mit Fernlicht und die beiden zusätzlichen Schein werfer 13′′, 13′′′ für Abblendlicht vorgesehen sein. Die Anzahl der verwendeten Lampenhäuser richtet sich nach der benötigten Lichtmenge und den Sicherheitsanforderungen.The headlight system shown in Fig. 1 consists of two lamp houses 10 , 10 ', which are installed at any location of a vehicle not shown here. From each of the lamp houses 10 , 10 'emerge flexible light guides 11 , 11 ', which conduct light via an optical switch 12 in two headlights 13 , 13 '. Two further light guides 11 '', 11 '''supply additional headlights 13 '', 13 '''. Thus, the two main headlights 13 , 13 'for illuminating a room with high beam and the two additional headlights 13 '', 13 ''' can be provided for low beam. The number of lamp houses used depends on the amount of light required and the safety requirements.
Das Lampenhaus 10 nach Fig. 2 weist insgesamt vier Spiegellinsen 14, 14′ auf, von denen die beiden senkrecht ober- und unterhalb der Zeichenebene liegenden nicht dargestellt sind. Das Licht der als Lichtquelle 15 verwendeten Kurzbogenlampe wird in vier Glasfasern 16, 16′ eingekoppelt, von denen hier wiederum nur zwei gezeigt sind. Diese sind an ihrem der Lichtquelle 15 zu gerichteten Ende mit je einer Linse 17, 17′ versehen. Auf diese Weise wird der Leuchtfleck der Lichtquelle 15 im Verhältnis 2:1 vergrößert abgebildet, wodurch ein Raumwinkel von 2,7 sr in jede Glasfaser koppelbar ist, die sich am Ort des Bildes befindet. Die Anordnung der Spiegellinsen 14, 14′ und der Linsen 17, 17′ ist derart getroffen, daß eine 1:1-Abbildung von einer Lichtleiter-Eintrittslinse zur gegenüberliegenden erfolgt.The lamp housing 10 of FIG. 2 has a total of four mirror lenses 14, 14 'on which two vertically above and below the plane of lying of which are not shown. The light of the short arc lamp used as the light source 15 is coupled into four glass fibers 16 , 16 ', of which only two are shown here. These are provided at their end of the light source 15 each with a lens 17 , 17 '. In this way, the luminous spot of the light source 15 is shown enlarged in a ratio of 2: 1, as a result of which a solid angle of 2.7 sr can be coupled into each glass fiber that is located at the location of the image. The arrangement of the mirror lenses 14 , 14 'and the lenses 17 , 17 ' is such that a 1: 1 image from one optical fiber entrance lens to the opposite takes place.
Der in Fig. 3a gezeigte fiberoptische Schalter 12 weist zwei Schalt stellungen auf. In der einen Schaltstellung wird das Licht aus dem Eingang E in den Ausgang A übertragen. In der anderen Schaltstellung wird das Licht aus dem Eingang E in denselben zurückreflektiert. Der Schalter gemäß Fig. 3b ist ein Umschalter, bei dem wahlweise Ausgang A1 und A2 an den Eingang E gekoppelt sind.The fiber optic switch 12 shown in Fig. 3a has two switching positions. In one switch position, the light is transferred from input E to output A. In the other switch position, the light from input E is reflected back into it. The switch according to Fig. 3b is a change-over switch are coupled to the input E to selectively output A 1 and A 2.
Beim in Fig. 4 gezeigten Scheinwerfersystem werden für einen Schein werfer 13 zwei am Lampenhaus 10 gegenüberliegende Lichtleiter-Ankopp lungen eingesetzt. Der eine Lichtleiter 18 führt unmittelbar zum Ab blendlicht, der andere 19 über den optischen Schalter 12 der in Fig. 3a gezeigten Art zum Fernlicht. Beim Ausschalten des Fernlichts wird das dort hingeleitete Licht zurück in das Lampenhaus reflektiert und dort in den Abblend-Lichtleiter 18 eingekoppelt, so daß das Abblend licht verstärkt wird.In the headlamp system shown in FIG. 4, two light guide couplings opposite one another are used for a headlamp 13 at the lamp house 10 . One light guide 18 leads directly to glare, the other 19 via the optical switch 12 of the type shown in Fig. 3a to high beam. When the main beam is switched off, the light directed there is reflected back into the lamp house and coupled there into the low-beam light guide 18 , so that the low-beam light is amplified.
Zur Erzielung einer bestimmten Lichtverteilung im auszuleuchtenden Raum ist das Austrittsende des Lichtleiters 11 mit Vorteil mit einem transparenten Formteil 20, 20′, versehen (Fig. 5a und b). Der Licht austritt desselben befindet sich im Scheinwerfer 13 am Austrittsende des Lichtleiters 11, im Lampenhaus 10, 10′. Für die Erzeugung eines elliptischen Lichtkegels ist ein trapezförmiges Formteil 20 gemäß Fig. 5a geeignet, während das Formteil 20′ (Fig. 5b) einen asymmetrischen Lichtkegel ergibt. Die Ankopplung der Formteile an den Lichtleiter ist schematisch in Fig. 5c gezeigt.To achieve a certain light distribution in the room to be illuminated, the exit end of the light guide 11 is advantageously provided with a transparent molded part 20 , 20 '( Fig. 5a and b). The light exits the same is in the headlight 13 at the exit end of the light guide 11 , in the lamp house 10 , 10 '. A trapezoidal shaped part 20 according to FIG. 5a is suitable for generating an elliptical light cone, while the shaped part 20 '( FIG. 5b) results in an asymmetrical light cone. The coupling of the molded parts to the light guide is shown schematically in FIG. 5c.
Die Umschaltung des optischen Schalters 12 kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch mittels eines hier nicht gezeigten Sensors anstelle einer Umschaltung durch den Fahrer erfolgen. Dieser Sensor kann an einer das reflektierte Licht bevorzugt beaufschlagenden Stelle des Fahrzeugs angebracht sein.According to a further embodiment of the invention, the switchover of the optical switch 12 can also take place by means of a sensor (not shown here) instead of a switchover by the driver. This sensor can be attached to a point of the vehicle which preferably acts on the reflected light.
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