DE69610245T2 - Kfz-Leuchte - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere auf einen Scheinwerfer oder eine andere Leuchte.
• Wie bekannt ist, umfassen heutige Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge eine Lichtquelle (Glühbirne), die einen Lichtstrahl erzeugt, einen Reflektor, der den von der Quelle erzeugten Lichtstrahl aufnimmt und innerhalb eines begrenzten vollen Winkels verteilt, sowie eine prismatische transparente Abdeckung, die aus mehreren streuenden Linsenelementen hergestellt ist, die den Lichtstrahl innerhalb eines breiteren vollen Winkels spreizen, gemäß den Kraftfahrzeug-Beleuchtungsbestimmungen.
• Beleuchtungsvorrichtungen dieser Art besitzen Nachteile, da sie zu einem erheblichen Verlust von Lichtfluß führen aufgrund einer suboptimalen Verteilung des Flusses, wobei das Licht gleichmäßig von der Linse gespreizt wird, ohne einen Lichtgradienten, der für eine gute Ausleuchtung erforderlich wäre.
• Der Reflektor, der herkömmlicherweise eine Parabolform besitzt und bei dem die Lichtquelle in deren Brennpunkt angeordnet ist, wurde in den letzten Jahren untersucht, wobei Vorschläge gemacht worden sind zum Erzeugen von Lichtstrahlen mit einer spezifischen Verteilung, die für den Typ der erforderlichen Beleuchtung besser geeignet ist. Es wurden z. B. Reflektoren mit nicht- parabolischen Oberflächen vorgeschlagen, die aus unterschiedlichen Abschnitten hergestellt sind, die miteinander verbunden sind, wobei an den Tangenten Unstetigkeiten vorhanden sind. Die Oberflächen sind jedoch kompliziert und bringen nicht immer die gewünschte Leistung.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die den von der Quelle erzeugten Lichtstrahl innerhalb eines weiten Feldes verteilen kann, entsprechend den Spezifikationen der bestehenden Bestimmungen, ohne daß die Verwendung einer streuenden Linse erforderlich ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 strukturiert.
• Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im folgenden lediglich anhand eines nicht einschränkenden Beispiels eine bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welcher:
• Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist;
• Fig. 2 eine Schrägansicht der horizontalen und vertikalen Abschnitte des Reflektors der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 3 die Modifikation der Abschnitte zeigt, die vom horizontalen Abschnitt zum vertikalen Abschnitt des vorliegenden Reflektors verlaufen; und
• Fig. 4 und 5 die Verteilung des Lichtflusses zeigen, der vom horizontalen Abschnitt bzw. vertikalen Abschnitt erzeugt wird.
• Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Erfindung, die eine Lichtquelle 2 (Glühbirne) und einen Reflektor 3 umfaßt. Es ist keine prismatische transparente Abdeckung vorhanden.
• Der Reflektor 3 ist hier gedanklich in vier Abschnitte 4 unterteilt, die den vier Viertel-Flächen entsprechen, die durch eine horizontale Schnittlinie 5 und durch eine vertikale Schnittlinie 6 begrenzt sind. Gemäß der folgenden Beschreibung wird zuerst die Oberfläche eines Abschnitts 4 erzeugt, woraufhin die drei anderen Abschnitte durch Spiegelung erzeugt werden, so daß sie gemeinsam die vollständige Oberfläche bilden.
• Fig. 2 zeigt eine Kurve 5, die den horizontalen Schnitt definiert, und eine Kurve 6, die den vertikalen Schnitt des Reflektors 3 definiert; ferner ist die Führungslinie 7 für die Transformation gezeigt, mit der die horizontale Kurve 5 in die vertikale Kurve 6 überführt wird (oder umgekehrt).
• Genauer, um die Oberfläche des Reflektors 3 gemäß der Erfindung zu erzeugen, werden die horizontale Kurve 5 und die vertikale Kurve 6 zuerst erzeugt derart, daß sie die gewünschte Verteilung des Lichts ergeben, wodurch bereits die endgültige Ausgangsverteilung der Beleuchtungsvorrichtung 1 gegeben ist.
• Beispiele der Verteilung von Licht, die für Kraftfahrzeugleuchten für die den horizontalen Schnitt definierende Kurve 5 und die den vertikalen Schnitt definierende Kurve 6 geeignet sind, sind in den Fig. 4 und 5 gezeigt.
• Die Kurven 5 und 6 können entweder graphisch auf einem Computer erzeugt werden, beginnend mit den Basiskurven wie z. B. Parabelkurven und allmählicher graphischer Modifizierung derselben, bis die gewünschte Verteilung erhalten wird, oder beginnend mit nicht rationalen parametrischen Kurven, die durch Gleichungen des folgenden Typs beschrieben werden:
• P(t) = biBi,n(t)
• oder rationalen Kurven mit Gleichungen des folgenden Typs:
• R(t) = ( wbiBin(t))/ wBin(t)
• wobei bi die Koordinaten der Scheitel der Polygone sind, Bi(t) Bernstein- Funktionen sind und w Gewichtungen sind.
• Bekannte Beispiele der zwei Typen von Kurven, die oben angegeben sind, sind B-Spline- und Bexier-Kurven (rational und irrational), Nurbs-Kurven und dergleichen.
• Sobald die Kurven 5 und 6 vorbereitet worden sind, wird die Oberfläche eines Abschnitts 4 des Reflektors 3 erzeugt durch Verschieben der Kurve 5, die dem horizontalen Schnitt entspricht, längs der Führungskurve 7 und Ändern ihrer Form, wenn sie sich derart bewegt, daß sie allmählich in die Kurve 6 übergeht, die dem vertikalen Schnitt entspricht. Dieses Verschieben, das vorzugsweise auf einem Computer unter Verwendung eines Graphikdesignprogramms (CAD) durchgeführt wird, bewegt sich das innere Ende der Kurve 5 (in Fig. 2 mit 10 bezeichnet) in Richtung zum inneren Ende 11 der Kurve 6 längs der Führungskurve 7. In ähnlicher Weise wird das äußere Ende 12 der Kurve 5 auf das innere Ende 13 der Kurve 6 zubewegt, und alle Zwischenpunkte der Kurve 5 werden auf die entsprechenden Zwischenpunkte der Kurve 6 zubewegt. Die allmähliche Transformation der Kurve 5 in die Kurve 6, bei der die vielen Zwischenquerschnitte erzeugt werden, ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, wobei die Kurven 5 und 6 und einige der Zwischenkurven 15 der Transformation erkennbar sind. Um deutlicher zu zeigen, wie die allmähliche und kontinuierliche Transformation stattfindet, sind in Fig. 3 die inneren Enden 10 und 11 der Kurven 5 und 6 und der Zwischenkurven 15 einander überlagert gezeigt, die äußeren Enden 12, 13 der Kurven 5 und 6 durch kurze Abstände getrennt gezeigt und die Anfangs- und Endpositionen der Zwischenkurven nicht gezeigt, da sie praktisch einander überlagern und daher nicht einzeln sichtbar sind.
• Die Oberfläche 4, die auf diese Weise graphisch erzeugt wird, wird anschließend gespiegelt, um die anderen drei Oberflächenabschnitte 4 zu erzeugen (axiale Symmetrie).
• Die resultierende vollständige Oberfläche ergibt einen Lichtstrahl, der nicht parallel ist, sondern erweitert und im Raum gespreizt ist. Es besteht folglich keine Notwendigkeit für eine externe Streulinse. Ferner bringt das Weglassen der Streulinse drei Vorteile: Es beseitigt das Streulicht, das bei bekannten Beleuchtungsvorrichtungen durch Streuen mittels der externen Linse in Bereiche verursacht wurde, in denen weniger Licht erwünscht ist, es verbessert das optische Erscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung, und es senkt die Kosten der Beleuchtungsvorrichtung sowohl hinsichtlich des Linsenmaterials als auch des Gießens der Linse.
• Mit der vorgeschlagenen Lösung kann außerdem eine bessere Leistung erhalten werden, da es möglich ist, leicht hohe photometrische Werte zu erreichen. Außerdem kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit den erforderlichen Abmessungen hergestellt werden, wobei die Abmessungen sogar reduziert werden können.
• Es ist schließlich klar, daß die hier beschriebene und dargestellte Beleuchtungsvorrichtung modifiziert und geändert werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Genauer können die Basis-Kurven, die zum Konstruieren der Oberfläche verwendet werden, verschieden sein, vorausgesetzt, daß sie das Licht in der gewünschten Weise verteilen, und können mathematisch oder graphisch mittels eines Computers erzeugt werden, die Oberfläche kann ferner aus einer anderen Anzahl von Abschnitten bestehen, wie z. B. drei, wobei einer mit dem beschriebenen Verfahren erzeugt wird und die beiden anderen durch Spiegelung erzeugt werden, tatsächlich kann die Oberfläche sogar nur den mittels der Transformation erzeugten Abschnitt erfassen, wenn dieser Abschnitt bereits das Licht in der gewünschten Weise verteilen kann.

Claims (6)

1. Beleuchtungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die mit einer Lichtquelle (2) versehen ist, die einen Lichtstrahl erzeugen kann, und einem Reflektor (3), der den Lichtstrahl im Raum verteilen kann, wobei der Reflektor (3) ein nicht-parabolischer Reflektor mit einer kontinuierlichen komplexen Reflexionsoberfläche ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reflexionsoberfläche des Reflektors (3) wenigsten einen Oberflächenabschnitt (4) umfaßt, der durch eine erste und eine zweite Schnittlinie (5, 6) begrenzt ist, wobei die Schnittlinien (5, 6) so konfiguriert sind, daß sie den Lichtfluß in der gewünschten Weise gemäß den Bestimmungen auf der in Frage kommenden Schnittlinie direkt verteilen, wobei der wenigstens eine Oberflächenabschnitt (4) aus den Schnittlinien (5, 6) durch eine Transformation der ersten Schnittlinie (5) in die zweite Schnittlinie (6) erzeugt ist, die mittels Verschieben eines Endes (10) der ersten Schnittlinie (5) längs einer Führungslinie (7) zu einem entsprechenden Ende (11) auf der zweiten Schnittlinie (6) derart durchgeführt ist, daß jeder Punkt der ersten Schnittlinie kontinuierlich zu einem entsprechenden Punkt der zweiten Schnittlinie bewegt wird.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie keine prismatische Streulinseneinrichtung besitzt.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schnittlinie (5) eine horizontale Schnittlinie ist und die zweite Schnittlinie (6) eine vertikale Schnittlinie ist, wobei die Linien aufeinander senkrecht stehen.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Oberflächenabschnitte (4) umfaßt, die durch Spiegelung des einen oder von mehreren Oberflächenabschnitten (4) erzeugt sind.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schnittlinie (5, 6) durch rationale oder irrationale parametrische Kurven beschrieben sind.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schnittlinie (5, 6) graphisch durch manuelle Verformung parabolischer Basis-Kurven erzeugt sind.