DE102013013995A1

DE102013013995A1 - Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102013013995A1
Application number: DE102013013995.3A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Wintzer; Hans Scheibner; Hagen Goldammer
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-08-22
Also published as: US20150369436A1; DE102013013995B4; CN104937330B; CN104937330A; WO2014114307A1; US9732924B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist, und wobei der Körper einen Lichttunnel umfasst, der mit einem Knick in einen Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze übergeht, und wobei der Körper eine Ausrichtstruktur zur Ausrichtung der Scheinwerferlinse in einem Fahrzeugscheinwerfer und/oder zur Ausrichtung der Scheinwerferlinse zu einer Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in die Lichteintrittsfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen einstückigen Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist.
Die WO 2012/072188 A1 offenbart eine Scheinwerferlinse für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist, und wobei der Körper einen Lichttunnel umfasst, der mit einem Knick in einen Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze übergeht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere einen verbesserten Kraftfahrzeugscheinwerfer anzugeben. Es ist insbesondere weiterhin Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer verbesserten Lichtverteilung anzugeben. Es ist weiterhin insbesondere Aufgabe der Erfindung, die Lichtausbeute bei einem Fahrzeugscheinwerfer bzw. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer eingangs genannten Scheinwerferlinse zu verbessern.
Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer, insbesondere optisch wirksamen, Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist, und wobei der Körper einen Lichttunnel umfasst, der mit einem Knick in einen Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze übergeht, und wobei der, insbesondere einstückige, Körper eine Ausrichtstruktur zur Ausrichtung der Scheinwerferlinse in einem Fahrzeugscheinwerfer und/oder zur Ausrichtung der Scheinwerferlinse zu einer Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in die Lichteintrittsfläche aufweist.
Die Ausrichtung der Scheinwerferlinse erfolgt dabei insbesondere dadurch, dass mittels der Ausrichtstruktur ein Gehäuseteil ausgerichtet wird, das die Scheinwerferlinse mit der Lichtquelle mechanisch verbindet. Eine Ausrichtstruktur im Sinne der Erfindung kann ein Anlageelement bzw. eine Anlagestruktur bzw. eine Anlagefläche für das entsprechende Gehäuseteil sein bzw. aufweisen. Ein Gehäuseteil ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Element oder ein Bauteil, das die Scheinwerferlinse mit der Lichtquelle mechanisch verbindet.
Eine optisch wirksame Lichteintrittsfläche bzw. eine optisch wirksame Lichtaustrittsfläche ist eine optisch wirksame Oberfläche des einstückigen Körpers. Eine optisch wirksame Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Oberfläche des transparenten Körpers, an der es bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Scheinwerferlinse zur Lichtbrechung kommt. Eine optisch wirksame Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Oberfläche, an der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Scheinwerferlinse die Richtung von Licht, das durch diese Oberfläche durchtritt, geändert wird.
Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere anorganisches Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Silikatglas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas, wie es in der PCT/EP2008/010136 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere
0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,
60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO.
Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine (insbesondere optisch wirksame) Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser (insbesondere optisch wirksamen) Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass eine blankgepresste Oberfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird.
Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass an seinen seitlichen (insbesondere oben, unten, recht und/oder links) Oberflächen im Wesentlichen Totalreflexion stattfindet, sodass durch die Lichteintrittsfläche eintretendes Licht durch den Tunnel als Lichtleiter geführt wird. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Lichtleiter. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die längsseitigen Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass es an den im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels zur Totalreflexion kommt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die im Wesentlichen in der Richtung der optischen Achse des Lichttunnels orientierten Oberflächen des Lichttunnels für die Totalreflexion vorgesehen sind. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verjüngt sich vorteilhafterweise in Richtung auf seine Lichteintrittsfläche. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verjüngt sich vorteilhafterweise in Richtung auf seine Lichteintrittsfläche um zumindest 3°. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verjüngt sich vorteilhafterweise in Richtung auf seine Lichteintrittsfläche um zumindest 3° gegenüber seiner optischen Achse. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verjüngt sich vorteilhafterweise zumindest teilweise in Richtung auf seine Lichteintrittsfläche. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verjüngt sich vorteilhafterweise zumindest teilweise in Richtung auf seine Lichteintrittsfläche um zumindest 3°. Ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verjüngt sich vorteilhafterweise zumindest teilweise in Richtung auf seine Lichteintrittsfläche um zumindest 3° gegenüber seiner optischen Achse. Es können ergänzend auch Mehrfachlichttunnel vorgesehen sein, wie sie in der WO 2012/072188 A1 beschrieben (vgl. 14, 15, 16 und 17 der WO 2012/072188 A1 ) bzw. beansprucht sind.
Ein Knick im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein gekrümmter Übergang. Ein Knick im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein mit einem Krümmungsradius von nicht weniger als 50 nm gekrümmter Übergang. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knick keine Unstetigkeit, sondern eine Krümmung aufweist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knick eine Krümmung, insbesondere mit einem Krümmungsradius der Krümmung im Knick von nicht weniger als 50 nm, aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Krümmungsradius nicht größer als 5 mm. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Krümmungsradius nicht größer als 0,25 mm, insbesondere nicht größer als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer als 0,1 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Krümmungsradius der Krümmung im Knick zumindest 0,05 mm. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Scheinwerferlinse im Knickbereich blankgepresst ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung schneidet eine erste Gerade eine zweite Gerade unter einem Winkel, der bei einer Sicht auf die Scheinwerferlinse, bei der der Lichtdurchleitteil rechts vom Lichttunnel liegt, im Uhrzeigersinn betrachtet ausgehend von der ersten Geraden 1° bis 10° beträgt, wobei die erste Gerade

– die bzw. eine optische Achse des Lichtdurchleitteils und/oder die bzw. eine optische Achse der Lichtaustrittsfläche und/oder
– die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichtdurchleitteils auf eine vertikale Ebene und/oder die Projektion der bzw. einer optischen Achse der Lichtaustrittsfläche auf die vertikale Ebene ist, und wobei die zweite Gerade
– die bzw. eine optische Achse des Lichttunnels und/oder
– die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichttunnels auf die vertikale Ebene

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Lichttunnel einen Bereich auf seiner Oberfläche, der im Wesentlichen einem Teil der Oberfläche eines Ellipsoiden entspricht. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung schneidet eine erste Gerade eine zweite Gerade unter einem Winkel, der bei einer Sicht auf die Scheinwerferlinse, bei der der Lichtdurchleitteil rechts vom Lichttunnel liegt, im Uhrzeigersinn betrachtet ausgehend von der ersten Geraden 1° bis 10° beträgt, wobei die erste Gerade

– die bzw. eine optische Achse des Lichtdurchleitteils und/oder die bzw. eine optische Achse der Lichtaustrittsfläche und/oder
– die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichtdurchleitteils auf eine vertikale Ebene und/oder die Projektion der bzw. einer optischen Achse der Lichtaustrittsfläche auf die vertikale Ebene ist, und wobei die zweite Gerade
– die bzw. eine optische Achse des Lichttunnels und/oder eine Gerade durch die beiden Brennpunkte des Ellipsoiden und/oder
– die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichttunnels auf die vertikale Ebene und/oder die Projektion einer Geraden durch die beiden Brennpunkte des Ellipsoiden auf die vertikale Ebene

Eine vertikale Ebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine vertikale Ebene in Richtung der optischen Achse der Lichtaustrittsfläche und/oder der optischen Achse des Lichtdurchleitteils. Die Brennpunkte des Ellipsoiden im Sinne der Erfindung sind dessen Fokusse. Beispiele für die Brennpunkte eines Ellipsoiden sind die Punkte F1 und F2 in 8 und 9.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schnittpunkt der ersten Geraden mit der zweiten Geraden im Knick und/oder im Übergang vom Lichttunnel zum Lichtdurchleitteil vorgesehen.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Lichttunnel zwischen einem ellipsoid ausgestalteten Bereich und dem Lichtdurchleitteil einen Übergangsbereich auf, in dem die den Lichttunnel nach oben begrenzende Oberfläche (des Lichttunnels) in Richtung auf den Lichtdurchleitteil ansteigt, und/oder in dem die den Lichttunnel nach oben begrenzende Oberfläche (des Lichttunnels) einen Wendepunkt aufweist, und/oder in dem die den Lichttunnel nach oben begrenzende Oberfläche (des Lichttunnels) einen konkav gekrümmten Bereich, vorteilhafterweise mit einem Krümmungsradius von zumindest 10 mm, vorteilhafterweise mit einem Krümmungsradius von zumindest 20 mm, aufweist. Der Übergang von dem ellipsoid ausgestalteten Bereich der den Lichttunnel nach oben begrenzenden Oberfläche zum Übergangsbereich kann mittels eines blankgepressten Knicks erfolgen.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausrichtstruktur an einer dem Lichttunnel zugewandten Oberfläche des Lichtdurchleitteils angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausrichtstruktur zumindest ein Kugelsegment. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausrichtstruktur zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, Kugelsegmente. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausrichtstruktur zumindest eine Bohrung, zumindest ein Loch, zumindest eine Einkerbung und/oder zumindest eine Eindellung. Eine Eindellung im Sinne der Erfindung kann insbesondere eine Negativkontur eines Kugelsegmentes sein. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausrichtstruktur zumindest einen Konus. Ein Konus im Sinne der Erfindung kann insbesondere auch ein teilumlaufender Konus sein, wie er beispielsweise in 16 dargestellt ist. Ein Konus im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere eine Achse, die im Wesentlichen oder in etwa parallel zur optischen Achse des Lichttunnels oder zur optischen Achse der Lichtaustrittsfläche bzw. des Lichtdurchlassteils verläuft. Ein Konus im Sinne der Erfindung kann auch mehrere voneinander getrennte Teilstücke eines Konus umfassen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die Ausrichtstruktur eine Schrägfläche. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die Ausrichtstruktur zumindest zwei, insbesondere zumindest drei Schrägflächen. Eine Schrägfläche im Sinne der Erfindung kann auch ein Teilstück eines Konus sein.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Scheinwerferlinse einen Flansch. Der Flansch kann umlaufend sein, der Flansch kann jedoch auch unterbrochen sein. Ein Flansch im Sinne der Erfindung ist insbesondere vollständig oder teilweise um das Lichtdurchleitteil herum angeordnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung begrenzt der Flansch, zumindest teilweise, die Lichtaustrittsfläche.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtaustrittsfläche segmentiert. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtaustrittsfläche zumindest drei Segmente, die insbesondere mittels einer Einkerbung oder eines Knicks voneinander getrennt sind.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichttunnel zwischen dem Knick und der Lichteintrittsfläche angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Lichtdurchleitteil zwischen dem Knick und der Lichtaustrittsfläche angeordnet. Es ist insbesondere vorgesehen, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche in den transparenten Körper eintritt und im Bereich des Knicks von dem Lichttunnel in das Durchleitteil eintritt, unter einem Winkel zwischen –30° und 30° zur optischen Achse aus der Lichtaustrittsfläche austritt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche in den transparenten Körper eintritt, unter einem Winkel zwischen –30° und 30° zur optischen Achse aus der Lichtaustrittsfläche austritt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche in den transparenten Körper eintritt und im Bereich des Knicks von dem Lichttunnel in das Durchleitteil eintritt, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse aus der Lichtaustrittsfläche austritt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche in den transparenten Körper eintritt, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse aus der Lichtaustrittsfläche austritt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Knick einen Öffnungswinkel von zumindest 90°. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Knick einen Öffnungswinkel von nicht mehr als 150°. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Knick an einer der Lichteintrittsfläche zugewandten Oberfläche des Lichtdurchleitteils angeordnet.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Orthogonale der Lichteintrittsfläche gegenüber der optischen Achse des Lichtdurchleitteils und/oder des Lichttunnels geneigt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteintrittsfläche gegenüber der optischen Achse des Lichtdurchleitteils und/oder des Lichttunnels in einem Winkel zwischen 5° und 70°, insbesondere in einem Winkel zwischen 20° und 50°, geneigt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Lichttunnel einen Bereich auf seiner Oberfläche, der im Wesentlichen zumindest 15% der Oberfläche eines Ellipsoiden entspricht.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine dem Lichttunnel zugewandte Oberfläche des Lichtdurchleitteils zumindest im Bereich des Knicks zum Übergang in den Lichttunnel, insbesondere konvex, gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Knick in seinem Längsverlauf gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Knick in seinem Längsverlauf mit einem Krümmungsradius zwischen 5 mm und 100 mm gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Knick in seinem Längsverlauf entsprechend einer Petzwalkurve gekrümmt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Knick in seinem Längsverlauf eine Krümmung mit einem Krümmungsradius in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Krümmungsradius entgegen der Lichtaustrittsfläche gerichtet.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Knick in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Richtung orthogonal zur zweiten Richtung. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Knick in einer ersten Richtung mit einem ersten Krümmungsradius und in einer zweiten Richtung mit einem zweiten Krümmungsradius gekrümmt, wobei der zweite Krümmungsradius orthogonal zum ersten Krümmungsradius ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung ist ein Teil der dem Lichttunnel zugewandten Oberfläche des Durchleitteils als Petzwalfläche ausgestaltet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die dem Lichttunnel zugewandte Oberfläche des Lichtdurchleitteils in einem Bereich, in dem sie in den Lichttunnel übergeht, als Petzwalfläche ausgestaltet.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Länge der Scheinwerferlinse in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 8 cm.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Scheinwerferlinse im Sinne der Erfindung ein gekerbtes Lichtdurchleitteil aufweist, wie es beispielsweise in 11 der WO 2012/072189 A2 offenbart ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, gelöst, wobei der Fahrzeugscheinwerfer eine – insbesondere eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassende – Scheinwerferlinse, eine Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in die Lichteintrittsfläche der Scheinwerferlinse sowie ein Gehäuseteil zum mechanischen Verbinden der Ausrichtstruktur mit der Lichtquelle aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtquelle zumindest eine LED oder eine Anordnung von LEDs. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtquelle zumindest eine OLED oder eine Anordnung von OLEDs. Die Lichtquelle kann zum Beispiel auch ein flächiges Leuchtfeld sein. Die Lichtquelle kann auch Leuchtelemente-Chips umfassen, wie sie die DE 103 15 131 A1 offenbart. Eine Lichtquelle kann auch ein Laser sein. Ein verwendbarer Laser ist in ISAL 2011 Proceedings, Seite 271 ff. offenbart. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Strahlungsleistung des Lichts, das durch die Lichteintrittsfläche in die Scheinwerferlinse eintritt und aus der Lichtaustrittsfläche (zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze) austritt, zumindest 70%, insbesondere zumindest 75%, der Strahlungsleistung des von der Lichtquelle emittierten Lichts.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Fahrzeugscheinwerfer keine der Scheinwerferlinse zugeordnete Sekundäroptik auf. Eine Sekundäroptik im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Optik zur Ausrichtung von Licht, das aus der Lichtaustrittsfläche bzw. der letzten Lichtaustrittsfläche der Scheinwerferlinse austritt. Eine Sekundäroptik im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein von der Scheinwerferlinse getrenntes und/oder nachgeordnetes optisches Element zur Ausrichtung von Licht. Eine Sekundäroptik im Sinne der Erfindung ist insbesondere keine Abdeck- bzw. Schutzscheibe (sondern ein optisches Element, das zur Ausrichtung von Licht vorgesehen ist). Ein Beispiel für eine Sekundäroptik ist zum Beispiel eine Sekundärlinse, wie sie die DE 10 2004 043 706 A1 offenbart.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Knick, der als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird, im unteren Bereich des Lichttunnels liegt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Abstand der Lichtquelle vom Mittelpunkt der Lichtaustrittsfläche in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 10 cm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Länge des Fahrzeugscheinwerfers in Orientierung der optischen Achse des Lichttunnels und/oder des Lichtdurchleitteils nicht mehr als 10 cm.
Es können eine oder mehrere weitere Lichtquellen vorgesehen sein, deren Licht in das Durchleitteil und/oder einen Teil des Lichttunnels zur Implementierung von Signlight, Fernlicht und/oder Kurvenlicht eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird. Bei der Einkopplung von derartigem zusätzlichem Licht in den Lichttunnel ist insbesondere vorgesehen, dass dies in der Hälfte des Lichttunnels erfolgt, die dem Lichtdurchleitteil näher ist und/oder in der nicht die Lichteintrittsfläche vorgesehen ist. Es können insbesondere zusätzliche Lichtquellenanordnungen vorgesehen sein, wie sie in der WO 2012/072192 A1 beschrieben bzw. beansprucht sind. Zusätzliche Lichtquellenanordnungen sind dabei insbesondere in den 10, 14, 15, 18, 19, 20 und 21 der WO 2012/072192 A1 beschrieben. Die erfindungsgemäße Scheinwerferlinse kann insbesondere auch in Arrays mit gegeneinander geneigten optischen Achsen verwendet werden, wie es beispielsweise in der WO 2012/072193 A2 , insbesondere in 24 der WO 2012/072193 A2 , offenbart ist. Zudem oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Scheinwerferlinse in Fahrzeugkonfigurationen zum Einsatz kommt, wie sie in der WO 2012/072191 A2 offenbart bzw. beansprucht sind.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtquelle und die Lichteintrittsfläche derart ausgestaltet und zueinander angeordnet, dass Licht der Lichtquelle mit einer Lichtstromdichte von zumindest 75 lm/mm² in die Lichteintrittsfläche eintritt.
Vorgenannte Scheinwerferlinsen können mittels eines in der WO 2012/0721 88 A1 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Lichteintrittsfläche im Sinne der Erfindung und/oder eine Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung eine Licht streuende Struktur aufweist. Eine Licht streuende Struktur im Sinne der Erfindung kann z. B. eine Struktur sein, wie sie in der DE 10 2005 009 556 A1 und der EP 1 514 148 A1 bzw. der EP 1 514 148 B1 offenbart ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung beschichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung mit einer reflektierenden Schicht beschichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lichttunnel im Sinne der Erfindung verspiegelt ist. Eine derartige Beschichtung ist jedoch nicht notwendig und eine weniger vorteilhafte Ausgestaltung.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugscheinwerfers zur Verwendung in dem Kraftfahrzeug gemäß 1,
3 den Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß 2 in einer Seitenansicht,
4 eine Scheinwerferlinse für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß 3 in einer perspektivischen Rückansicht,
5 einen vergrößert dargestellten ausschnittsweisen Querschnitt eines Knicks zum Übergang eines Lichttunnels in ein Durchleitteil einer Scheinwerferlinse gemäß 3,
6 eine mittels der Scheinwerferlinse gemäß 3 erzeugte Hell-Dunkel-Grenze,
7 eine ausschnittsweise Darstellung eines Lichttunnels der Scheinwerferlinse gemäß 3 in einer Seitenansicht,
8 ein Ausführungsbeispiel für einen Ellipsoiden,
9 den Ellipsoiden gemäß 8 mit einer überlagerten Darstellung eines Teils des in 7 dargestellten Lichttunnels in Querschnittsdarstellung,
10 ein Ausführungsbeispiel einer Scheinwerferlinse zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse gemäß 3 in einer Rückansicht,
11 die Scheinwerferlinse gemäß 10 in einer Draufsicht,
12 einen Ausschnitt der 11 in vergrößerter Darstellung,
13 ein Ausführungsbeispiel einer Scheinwerferlinse zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse gemäß 3 in einer Rückansicht,
14 die Scheinwerferlinse gemäß 13 in einer Draufsicht,
15 einen Ausschnitt der 14 in vergrößerter Darstellung,
16 ein Ausführungsbeispiel einer Scheinwerferlinse zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse gemäß 3 in einer Rückansicht,
17 die Scheinwerferlinse gemäß 16 in einer Draufsicht,
18 ein Ausführungsbeispiel einer Scheinwerferlinse zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse gemäß 3 in einer Rückansicht,
19 einen Ausschnitt der 18 in vergrößerter Darstellung,
20 eine Schnittdarstellung der Scheinwerferlinse gemäß 18 und
21 einen Ausschnitt der 20 in vergrößerter Darstellung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeuges 1 mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer 10. 2 zeigt den Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 in einer schrägen Draufsicht mit einer Scheinwerferlinse 100, jedoch ohne Gehäuse, Halterungen und Energieversorgung, wobei die Scheinwerferlinse 100 in 3 in einer Seitenansicht und in 4 in einer perspektivischen Rückansicht dargestellt ist, jedoch ebenfalls ohne Gehäuse, Halterungen und Energieversorgung. Die Scheinwerferlinse 100 umfasst einen blankgepressten einstückigen Körper aus anorganischem Glas, insbesondere Glas, das
0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,
60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO,
umfasst. Der blankgepresste einstückige Körper umfasst einen Lichttunnel 108, der auf der einen Seite eine Lichteintrittsfläche 101 aufweist und auf einer anderen Seite mit einem Knick 107 in ein Lichtdurchleitteil 109 (des blankgepressten einstückigen Körpers) übergeht, das eine segmentierte Lichtaustrittsfläche 102 aufweist, deren Segmente mit Bezugszeichen 102A, 102B und 102C bezeichnet sind. Die Scheinwerferlinse 100 ist derart ausgestaltet, dass Licht, das durch die Lichteintrittsfläche 101 in die Scheinwerferlinse 100 eintritt und im Bereich des Knicks 107 von dem Lichttunnel 108 in das Lichtdurchleitteil eintritt, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse 100 aus der Lichtaustrittsfläche 102 austritt. Dabei bildet das Lichtdurchleitteil 109 den Knick 107 als Hell-Dunkel-Grenze ab, wie sie in 6 abgebildet ist, wobei mittels der Lichtquelle 11 zur Implementierung eines Abblendlichts Licht in die Lichteintrittsfläche 101 des Lichttunnels 108 gestrahlt bzw. eingekoppelt wird. Der Lichttunnel 108 weist einen Übergangsbereich 108A auf, in dem die den Lichttunnel 108 nach oben begrenzende Oberfläche in Richtung auf den Lichtdurchleitteil 109 ansteigt und in dem die den Lichttunnel 108 nach unten begrenzende Oberfläche horizontal bzw. parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse 100 verläuft. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 kann um weitere Lichtquellen ergänzt sein, wie sie in der WO 2012/072188 A1 und der WO 2012/072192 A1 offenbart sind. 5 zeigt einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des Knicks 107 zum Übergang des Lichttunnels 108 in das Lichtdurchleitteil 109, der Knick 107 ist durch Blankpressen geformt und als stetiger gekrümmter Übergang ausgestaltet.
7 zeigt eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines Teils des Lichttunnels 108. Der obere Teil des in 7 abgebildeten Teils des Lichttunnels ist als Ellipsoid 150 ausgestaltet, wie er in 8 dargestellt ist. Zur Verdeutlichung dieser Ausgestaltung ist in 9 ein Teil des Querschnitts des Lichttunnels 108 der Darstellung des Ellipsoids 150 überlagert. Für den in 8 dargestellten Ellipsoiden 150 gilt:
Dabei ist

z: eine Koordinate in Richtung der optischen Achse des Lichttunnels (A→B),
x: eine Koordinate orthogonal zur Richtung der optischen Achse des Lichttunnels und
y: eine Koordinate orthogonal zur Richtung der optischen Achse des Lichttunnels und zur x-Richtung (D→C).

a, b und damit c sind so gewählt, dass alle Lichtstrahlen, die durch den Fokus F1 gehen, sich wieder nach dem Spiegeln in der Ellipsoid-Oberfläche in dem Fokus F2 sammeln. Den Verlauf der Lichtstrahlen des Lichts der Lichtquelle 11, das in die Lichteintrittsfläche 101 eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird, verdeutlichen die in 7 dargestellten Lichtstrahlen 121 und 122. Bezugszeichen 120 in 7 bezeichnet die Orthogonale der Lichteintrittsfläche 101. Der gemeinsame Schnittpunkt der Orthogonalen 120 der Lichteintrittsfläche 101 mit den Lichtstrahlen 121 und 122 ist mit Bezugszeichen 115 bezeichnet. Die Lage dieses Schnittpunktes 115 entspricht dem Fokus F1 in 8 und 9.
Zur Vergrößerung der Lichtausbeute ist die Scheinwerferlinse 100 derart ausgestaltet, dass eine in 3 mit Bezugszeichen 161 bezeichnete (virtuelle) Gerade eine in 3 mit Bezugszeichen 162 bezeichnete (virtuelle) Gerade unter einem Winkel α schneidet, der, im Uhrzeigersinn betrachtet, ausgehend von der ersten Geraden 1° bis 10°, vorteilhafterweise 3° bis 7°, vorteilhafterweise in etwa 5°, beträgt, wobei die Gerade 161

– die bzw. eine optische Achse des Lichtdurchleitteils 109 und/oder die bzw. eine optische Achse der Lichtaustrittsfläche 102 und/oder
– die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichtdurchleitteils 109 auf eine vertikale Ebene und/oder die Projektion der bzw. einer optischen Achse der Lichtaustrittsfläche 102 auf die vertikale Ebene ist, und wobei die Gerade 162
– die bzw. eine optische Achse des Lichttunnels 108 und/oder eine Gerade durch die beiden Fokusse F1 und F2 des Ellipsoiden 150 und/oder
– die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichttunnels 108 auf die vertikale Ebene und/oder die Projektion einer Geraden durch die beiden Fokusse F1 und F2 des Ellipsoiden 150 auf die vertikale Ebene

100

101

100

102

101

100

Die Scheinwerferlinse 100 umfasst eine Ausrichtstruktur mit drei Kugelsegmenten 131, 132 und 133, die an der Fläche 110 des Lichtdurchleitteils 109 angeordnet sind, die dem Lichttunnel 108 zugewandt ist. Mittels der Ausrichtstruktur bzw. der Kugelsegmente 131, 132, 133 wird ein Gehäuseteil ausgerichtet, das die Scheinwerferlinse 100 mechanisch mit der Lichtquelle 11 verbindet. Auf diese Weise werden die Lichtquelle 11 und die Lichteintrittsfläche 101 präzise zueinander ausgerichtet. Die Scheinwerferlinse 100 umfasst zudem einen umlaufenden Flansch 130. Es kann vorgesehen sein, dass die Scheinwerferlinse 100 mittels des Flansches 130 ebenfalls im Gehäuse fixiert wird.
10 zeigt eine Scheinwerferlinse 200 zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse 100 in einer Rückansicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 2, 3 und 4 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. 11 zeigt die Scheinwerferlinse 200 in einer Draufsicht. 12 zeigt einen in 11 mit Bezugszeichen 240 bezeichnete Ausschnitte in vergrößerter Darstellung. Die Scheinwerferlinse 200 umfasst am Übergangsbereich zwischen Lichtdurchleitteil 109 und einem Lichttunnel 108 einen durch drei Schrägflächen 231, 232, 233 implementierte Ausrichtstruktur als Alternative zur Ausrichtstruktur der Scheinwerferlinse 100.
13 zeigt eine Scheinwerferlinse 300 zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse 100 in einer Rückansicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 2, 3 und 4 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. 14 zeigt die Scheinwerferlinse 300 in einer Draufsicht. 15 zeigt einen in 14 mit Bezugszeichen 340 bezeichnete Ausschnitte in vergrößerter Darstellung. Die Scheinwerferlinse 300 umfasst eine Ausrichtstruktur mit einem teilumlaufenden Konus 332, der an seinem Scheitelpunkt durch eine Einkerbung 331 unterbrochen ist, sodass der Konus 332 zwei Teile 332A und 332B umfasst.
16 zeigt eine Scheinwerferlinse 400 zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse 100 in einer Rückansicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 2, 3 und 4 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. 17 zeigt die Scheinwerferlinse 400 in einer Draufsicht. Die Scheinwerferlinse 400 ist eine gegenüber der Scheinwerferlinse 300 vereinfachte Ausgestaltung und umfasst eine Ausrichtstruktur, die durch einen teilumlaufenden Konus 431 implementiert ist.
18 zeigt eine Scheinwerferlinse 500 zur alternativen Verwendung anstelle der Scheinwerferlinse 100 in einer Rückansicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 2, 3 und 4 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. Die Scheinwerferlinse 500 umfasst eine Ausrichtstruktur, die eine Ausrichtbohrung 531, die sich konisch verjüngt, und eine Ausrichtfläche 532 umfasst. 20 zeigt eine Schnittdarstellung der Scheinwerferlinse 500 entlang der Schnittlinie A–A in 18. 21 zeigt einen in 20 mit Bezugszeichen 550 bezeichneten Ausschnitt der 20 in vergrößerter Darstellung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/072188 A1 [0002, 0009, 0009, 0035, 0060]
EP 2008/010136 [0007]
WO 2012/072189 A2 [0028]
DE 10315131 A1 [0029]
DE 102004043706 A1 [0030]
WO 2012/072192 A1 [0033, 0033, 0060]
WO 2012/072193 A2 [0033, 0033]
WO 2012/072191 A2 [0033]
DE 102005009556 A1 [0036]
EP 1514148 A1 [0036]
EP 1514148 B1 [0036]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISAL 2011 Proceedings, Seite 271 ff [0029]

Claims

Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Scheinwerferlinse einen, insbesondere blankgepressten, insbesondere einstückigen, Körper aus einem transparenten Material mit zumindest einer, insbesondere optisch wirksamen, Lichteintrittsfläche und mit zumindest einer optisch wirksamen Lichtaustrittsfläche aufweist, und wobei der Körper einen Lichttunnel umfasst, der mit einem Knick in einen Lichtdurchleitteil zur Abbildung des Knicks als Hell-Dunkel-Grenze übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere einstückige, Körper eine Ausrichtstruktur zur Ausrichtung der Scheinwerferlinse in einem Fahrzeugscheinwerfer und/oder zur Ausrichtung der Scheinwerferlinse zu einer Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in die Lichteintrittsfläche aufweist.
Scheinwerferlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gerade eine zweite Gerade unter einem Winkel (α) schneidet, der bei einer Sicht auf die Scheinwerferlinse, bei der der Lichtdurchleitteil rechts vom Lichttunnel liegt, im Uhrzeigersinn betrachtet ausgehend von der ersten Geraden 1° bis 10° beträgt, wobei die erste Gerade – die bzw. eine optische Achse des Lichtdurchleitteils und/oder die bzw. eine optische Achse der Lichtaustrittsfläche und/oder – die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichtdurchleitteils auf eine vertikale Ebene und/oder die Projektion der bzw. einer optischen Achse der Lichtaustrittsfläche auf die vertikale Ebene ist, und wobei die zweite Gerade – die bzw. eine optische Achse des Lichttunnels und/oder – die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichttunnels auf die vertikale Ebene ist.
Scheinwerferlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichttunnel einen Bereich auf seiner Oberfläche umfasst, der im Wesentlichen einem Teil der Oberfläche eines Ellipsoiden entspricht.
Scheinwerferlinse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gerade eine zweite Gerade unter einem Winkel (α) schneidet, der bei einer Sicht auf die Scheinwerferlinse, bei der der Lichtdurchleitteil rechts vom Lichttunnel liegt, im Uhrzeigersinn betrachtet, ausgehend von der ersten Geraden 1° bis 10° beträgt, wobei die erste Gerade – die bzw. eine optische Achse des Lichtdurchleitteils und/oder die bzw. eine optische Achse der Lichtaustrittsfläche und/oder – die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichtdurchleitteils auf eine vertikale Ebene und/oder die Projektion der bzw. einer optischen Achse der Lichtaustrittsfläche auf die vertikale Ebene ist, und wobei die zweite Gerade – die bzw. eine optische Achse des Lichttunnels und/oder eine Gerade durch die beiden Brennpunkte des Ellipsoiden und/oder – die Projektion der bzw. einer optischen Achse des Lichttunnels auf die vertikale Ebene und/oder die Projektion einer Geraden durch die beiden Brennpunkte des Ellipsoiden auf die vertikale Ebene ist.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtstruktur an einer dem Lichttunnel zugewandten Oberfläche des Lichtdurchleitteils angeordnet ist.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtstruktur zumindest ein Kugelsegment umfasst.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtstruktur zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, Kugelsegmente umfasst.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtstruktur zumindest eine Bohrung, zumindest ein Loch, zumindest eine Einkerbung und/oder zumindest eine Eindellung umfasst.
Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtstruktur zumindest einen Konus umfasst.
Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Scheinwerferlinse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eine, insbesondere zumindest eine LED umfassende, Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in die Lichteintrittsfläche sowie ein Gehäuseteil zum mechanischen Verbinden der Ausrichtstruktur mit der Lichtquelle aufweist.