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WO1993001068A1 - Scheinwerfersystem für fahrzeuge - Google Patents

Scheinwerfersystem für fahrzeuge Download PDF

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WO1993001068A1
WO1993001068A1 PCT/EP1992/001152 EP9201152W WO9301068A1 WO 1993001068 A1 WO1993001068 A1 WO 1993001068A1 EP 9201152 W EP9201152 W EP 9201152W WO 9301068 A1 WO9301068 A1 WO 9301068A1
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WO
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light
headlight
lamp
light guide
switch
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PCT/EP1992/001152
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French (fr)
Inventor
Joachim Tiedeke
Andreas Perger
Eduard Rille
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Leica Geosystems AG
Original Assignee
Wild Heerbrugg AG
Leica Heerbrugg AG
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60QARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/0011Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor with light guides for distributing the light between several lighting or signalling devices

Definitions

  • the invention relates to a headlamp system for vehicles, in particular motor vehicles, with at least one lamp discharge containing a gas discharge lamp as the light source and an optical system, at least one headlamp for imaging the light source in a room to be illuminated and a switching device for regulating the light emission the headlight.
  • Known headlight systems use a light source arranged in a lamp housing, the lamp housing having optical components such as mirrors and lenses as an optical system which, through a light outlet opening by means of a switching device in a room to be illuminated, has a predetermined luminance distribution (high and low beam) generated.
  • So-called halogen lamps (H4 lamps) are customary as the light source, the luminance of which is often insufficient in the case of small light exit surfaces.
  • High luminance levels are achieved with gas discharge lamps or spotlights, so-called ultra-high pressure lamps or short-arc lamps. The long start-up phase until the correct vapor pressure was reached, as well as the inadequate switchability (high beam / low beam) generally prevented these lamps from being used as light sources in headlight systems for vehicles.
  • the invention has for its object to provide a headlamp system of the type mentioned, which on the one hand easily uses the high luminance of known short-arc lamps as a headlamp system of vehicles and on the other hand a change in the amount of light emerging from the headlamp system within the individual switching types (low beam / High beam) is made possible, the exit surface being substantially reduced with overall smaller headlight dimensions.
  • this object is achieved with the characterizing features of claim 1.
  • Advantageous refinements and developments evolve from the urinary tract. Due to the transmission of the luminous flux from the light source to the headlight by means of light guides and the arrangement of an optical switch, the use of a gas discharge lamp with maximum luminous efficacy (short arc lamp) can be realized in headlight systems for vehicles.
  • the light source is switched on when the vehicle is started up, generally when the engine is started. Because the headlight system is subdivided into three structural units and flexible assignment of the same can be carried out by means of the light guide, the lamp house can be installed at almost any location in the vehicle, for example.
  • Associated therewith is a small volume of the actual headlight, which is essentially formed only from a mounted lens and the light exit ends of the light guides and whose exit compartment can be kept considerably smaller.
  • the low beam in the case of only one headlight, it is sufficient to provide two opposite light guide couplings for the low beam and high beam on the lamp housing, with a reflection back into the lamp house and coupling into the light guide for the low beam when the high beam is switched off if the light guide for the high beam is provided with a corresponding optical switch.
  • the low beam can be increased if necessary.
  • a further pair of light guides of the lamp house can be used in the same way for a further headlight.
  • 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.
  • the safety of the headlight system can be increased if the light guides are connected in the second lamp area in the manner described above the headlights only get a little dark, but both still emit light.
  • Cold light mirrors are preferably used as mirror lenses; This ensures that a considerable part of the IR radiation emitted by the light source is not focused on the light guide.
  • transparent molded parts can be coupled to the light guide in front of the exit end of the light guide, the light exit of which lies in the focal point of the lens. This results in a certain light distribution in the room to be illuminated.
  • the coupling of an approximately trapezoidal shaped part leads to an elliptical light cone with symmetrical light distribution.
  • the desired asymmetry in the shape of the light cone or the light center of gravity can be easily generated by suitably designed molded parts and / or light guide couplings.
  • the invention is shown schematically in the drawing in two exemplary embodiments and is explained below.
  • FIG. 1 shows a diagram of a headlight system according to the invention with two lamp houses
  • Fig. 2 is a simplified view of a lamp house in
  • 3a shows a schematic representation of a first optical switch
  • 3b is a schematic representation of a second optical switch
  • FIG. 4 shows a schematic representation of another embodiment; of a erfincuncs ⁇ e headlights ⁇ sys ems with a lamp house,

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Das Scheinwerfersystem für Fahrzeuge verwendet einen Gasentladungsstrahler (Kurzbogenlampe) als Lichtquelle (15), dessen Licht mittels Lichtleitern (11-11''') an die Scheinwerfer (13, 13') übertragen wird. Die Lichtquelle (15) ist in einem Lampenhaus (10, 10') installiert, in dem Spiegellinsen (14, 14') das Licht der Lichtquelle (15) in die Lichtleiter (11, 11''') einkoppeln, welche eintrittsseitig mit einer Linse (17, 17') versehen sind. Als Schalteinrichtung zur Erzeugung von Abblend- und Fernlicht ist ein optischer Schalter (12) mit mindestens zwei Schaltstellungen vorgesehen. Beim Ausschalten des Fernlichts kann dessen Lichtstrom zurückreflektiert werden und zur Verstärkung des Abblendlichts dienen. Zur Lichtverteilung werden transparente Formteile (20, 20') an die Austrittsenden der Lichtleiter (11, 11''') angekoppelt.

Description

Seheinwerfersystem für Fahrzeuge
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.
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- druckla pen 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.
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.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterent- wicklunαen eroeDen sicπ aus den UrteraπsDr chen. 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 nahez beliebigen Stellen im Fahrzeug installiert werden.
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- trittsf ache wesentlich kleiner gehalten werden kann.
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 Abblendlich im Bedarfsfall verstärkt werden. Es versteht sich, daß ein weiteres Lichtleiterpaar des Lampenhauses für einen weiteren Scheinwerfer in gleicher Weise genutzt werden kann.
Als optische Schalter sind Ein/Aus- bzw. Umschalter auf Glasfaserbasi 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.
Mit einem zweiten Lampenhaus kann die Sicherheit des Scheinwerfer¬ systems erhöht werden, wenn die Lichtleiter in der oben beschriebenen Weise im zweiten LamDenr.auε verlec werder.. Bei Ausfall einer a oe werden die Scheinwerfer lediglich etwas dunkel, beide strahlen jedoch noch Licht ab.
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.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können vor dem Austrittsende des Lichtleiters transparente Formteile an denselben an¬ gekoppelt sein, deren Lichtaustritt im 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.
Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch in zwei Ausführungs¬ beispielen dargestellt und wird nachfolgend erläutert.
Es zeigen
, Fig. 1 eine Sche adarstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfersystems mit zwei Lampenhäusern,
Fig. 2 eine vereinfachte Ansicht eines Lampenhauses im
Längsschnitt,
Fig. 3a eine Schemadarstellung eines ersten optischen Schalters,
Fig. 3b eine Schemadarstellung eines zweiten optischen Schalters,
Fig. 4 eine Schemadarstellung einer anderen Ausführungs- forπ; eines erfincuncsαe äßen Scheinwerfe^sys ems mit einem Lampenhaus,

Claims

Fig. 5a ein Formteil in perspektivischer Ansicht,Fig. 5b ein anderes Formteil in perspektivischer Ansicht, undFig. 5c eine Ausbildung einer Formteil-Ankopplung in schematischer Draufsicht.Das in Fig. 1 gezeigte Seheinwerfersytem 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.Das Lampenhaus 10 nach Fig. 2 weist insgesamt vier Spiegellinsen 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 l:l-Abbildung von einer Lichtleiter-Eintrittslinse zur gegenüberliegenden erfolgt.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 üDertrager,. In αεr anderer, Scna'.tstε", ur.g wird aas Licht aus dem Eingang E in denselben zurüC reflektiert. e" Schalter gemäß Fig. 3b ist ein Umschalter, bei dem wahlweise Ausgang AI und A2 an den Eingang E gekoppelt sind.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, sodaß das Abblend- licht verstärkt wird.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.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. A n s p r ü c h e
1. Scheinwerfersystem für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem einen Gasentladungsstrahler als Lichtquelle sowie ein optisches System enthaltenden Lampenhaus, mindestens einem Schein- 5 werfer mit einer Linse zur Abbildung der Lichtquelle in einem auszu¬ leuchtenden Raum und einer Schalteinrichtung zur Regelung des Licht¬ austritts aus dem Scheinwerfer, dadurch gekennzeichnet, daß das Lampenhaus (10, 10') und der Scheinwerfer (13, 13', 13", 13"') räum¬ lich getrennt voneinander angeordnet sind, im Lampenhaus (10, 10') IC Lichtleiter (11, 11', ll':, 11"') zur Einkoppelung von Licht und zur Übertragung an den Scheinwerfer (13, 13') vorgesehen sind und als Schalteinrichtung ein optischer Schalter (12) mit mindestens zwei definierten Schaltpositionen verwendet ist.
2. Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im 5 Lampenhaus (10, 10') das Licht der Lichtquelle (15) über Spiegellinsen
(14, 14') in die eintrittsseitig mit je einer Linse (17, 17') ver¬ sehenen Lichtleiter (11-11"') eingekoppelt wird und Spiegellinsen (14, 14') sowie Linsen (17, 17') derart angeordnet sind, daß der Abbil¬ dungsmaßstab von einer Lichtleiter-Eintrittslinse zur gegenüber- 0 liegenden 1:1 beträgt.
3. Scheinwerfersystem anch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen einzigen Scheinwerfer (13) zwei am Lampenhaus (10) gegenüber¬ liegende Lichtleiter-Ankopplungen vorgesehen sind, wobei der eine Lichtleiter (18) Abblendlicht und der andere (19) über den optischen 5 Schalter (12) Fernlicht erzeugt und beim Ausschalten des letzteren dessen Lichtstrom in das Lampenhaus (10) zurückreflektiert und in den Lichtleiter (18) für das Abblendlicht eingekoppelt wird.
4. Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lampenhäuser (10, 10') mit jeweils vier Spiegellinsen (14, 14') 0 vorgesehen sind, die das Licht der Lichtquelle (15) in vier Licht¬ leiter (11-11'") einkopDeln und zum optischen Schalter (12) leiten, welcher das Licht auf enrere Licr.taus rittsö-fnunc-en verteilt.
5. Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Austrittsende des Lichtleiters (11-11'") mit einem transparenten Form¬ teil (20, 20') versehen ist.
6. Scheinwerfersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spiegel linsen (14, 14') Kaltlichtspiegel verwendet sind.
7. Scheinwerfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Lichtleiter (11-11'") flexible Faserbündel verwendet sind.
8. Scheinwerfersystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des optischen Schalters (12) mittels eines Sensors auslösbar ist.
PCT/EP1992/001152 1991-07-01 1992-05-20 Scheinwerfersystem für fahrzeuge Ceased WO1993001068A1 (de)

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DEP4121673.3 1991-07-01
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