DE3626828A1

DE3626828A1 - Paraboloidreflektor fuer scheinwerfer

Info

Publication number: DE3626828A1
Application number: DE19863626828
Authority: DE
Inventors: Hiroo Oyama; Kouichi Masuyama
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1985-08-10
Filing date: 1986-08-08
Publication date: 1987-02-12
Also published as: GB2187834B; FR2586085A1; JPS6258502A; DE3626828C2; GB2187834A; CA1280731C; GB8619356D0; US4779179A; FR2586085B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Paraboloidreflektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der sich insbesondere für Kraftfahrzeuge eignet. Er besteht aus mehreren Re flexionsflächen.

In einem Kraftfahrzeugscheinwerfer werden die von einer Lichtquelle abgegebenen divergierenden Lichtströme an ei nem Paraboloidreflektor reflektiert und dadurch nach vorn abgegeben. Die Richtung der Lichtströme kann durch eine Gruppe von Schliffen einer Frontlinse eingestellt werden, wodurch eine vorgegebene Strahlenverteilung erzielt wird. Die Korrektur der Richtung der Lichtströme durch die Schliffe der Frontlinse erfolgt unter Ausnutzung des Prismenprinzips. Insbesondere um eine Abstrahlung nach links und rechts zu erzielen, kann ein Abschnitt eines zylindrischen Schliffs, der als kontinuierliches Prisma anzusehen ist (ein solcher Abschnitt hat die Form einer zylindrischen konkaven gekrümmten Fläche), angewendet wer den. Ein Linsenteil a mit einem solchen Schliff ist in Fig. 17 dargestellt. Bei diesem Linsenteil a ist ein zy lindrischer Schliff b an der Innenseite vorgesehen, und parallele Lichtstrahlen c, die an dem Paraboloidreflektor reflektiert wurden, werden nach links und rechts abge strahlt, wenn sie durch den zylindrischen Schliff b hin durchtreten. In jüngerer Zeit wird der Luftwiderstand von Kraftfahrzeugen besonders berücksichtigt, und ein Schein werfer mit einem großen Neigungswinkel R der Frontlinse, die dem Luftdruck ausgesetzt ist, wird erforderlich. Wenn der Linsenteil a unter einem festen Winkel (R20°) ge neigt ist, so tritt der Effekt auf, daß die Lichtstrahlen bei Projektion auf einen Schirm d an den Enden einer ho rizontalen Linie e weiter unten auftreffen. Diese Erschei nung wird im folgenden auch als das Durchhängen des Ab blendlichts bezeichnet. Diese Erscheinung ist für zylin drische Schliffe charakteristisch und beeinträchtigt die richtige Strahlenverteilung. Deshalb kann ein großer Nei gungswinkel nicht verwirklicht werden. Das seitliche Fächern der Lichtströme durch den zylindrischen Schliff der Frontlinse ist also begrenzt und sollte durch den Reflektor erzielt werden.

Ein Reflektor zum Auffächern von Lichtströmen in horizon taler Richtung ist beispielsweise durch die japanische Patentveröffentlichung 58-1 45 002 bekannt. Hierzu wird ins besondere auf Fig. 18 (Vorderansicht) und Fig. 19 (Schnittdarstellung) hingewiesen.

Bei diesem bekannten Reflektor werden die reflektierten Lichtstrahlen bei Anordnung einer Lichtquelle im Bereich einer Brennlinie eines Paraboloid-Säulenreflektors nach links und rechts gefächert, und es ergeben sich Lichtströ me, die nur unwesentlich in vertikaler Richtung gefächert sind. Diese Verteilung ergibt sich, wenn keine Linse vor dem Reflektor angeordnet ist. Aus dem entsprechenden Mu ster geht hervor, daß der Auffächerungswinkel nach links und rechts innerhalb des Bereichs von 20° liegt, und es ergibt sich keine Durchhängeerscheinung.

Bei Kraftfahrzeugscheinwerfern ist jedoch eine besondere Lichtstromverteilung im Hinblick auf aneinander vorbei fahrende Fahrzeuge wichtig. Als Forderung ergab sich, daß das Licht unter einem Fächerungswinkel nach links und rechts zu verteilen ist, der normalerweise ± 15° und vor zugsweise ± 30° beträgt. Bei dem vorbekannten Reflektor werden die Lichtströme zur Erzielung solcher Eigenschaften durch den Schliff der Frontlinse korrigiert, wozu in der vorstehenden Veröffentlichung eine möglichst große hori zontale Breite einer Vertiefung beschrieben wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Verbreiterung einer solchen Vertiefung unvermeidlich die Anzahl reflektierender Ab schnitte verringert, wodurch die Fernhelligkeit (für die Position, an der die maximale Helligkeit im Hinblick auf Lichtstromverteilungseigenschaften benötigt wird), stark verringert wird, so daß ein solchermaßen aufgebauter Scheinwerfer im praktischen Einsatz Nachteile hat. Diese Erscheinung ergibt sich möglicherweise durch Überlagerung an Vertiefungen reflektierter Lichtstrahlen bei etwa symmetrischer Verteilung der Lichtströme nach links und rechts relativ zur Frontfläche. Dies bedeutet, daß eine Kurve, bei der jede Brennweite F einer Paraboloidsäule eine Tangente an jedem ihrer Scheitel berührt, dieselbe Paraboloidlinie wie die Brennweite F enthält, so daß die Lichtstromverteilungseigenschaften nicht zu dem sogenann ten Kern führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Korrektur der Lichtstromverteilung an einer Frontlinse zu ermögli chen und dabei das Durchhängen der Lichtstrahlen bei schrä ger Anordnung der Frontlinse zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung ist ein mehrteiliger Reflektor für ei nen Scheinwerfer vorgesehen, der mehrere Paraboloidsäulen als Reflexionsflächen hat. Die Brennpunkte dieser Re flexionsflächen liegen auf einer Mittellinie längs einer weitgehend horizontalen Achse. Der Reflektor ist in seit licher Richtung in drei Abschnitte unterteilt, nämlich einen linken Endabschnitt, einen rechten Endabschnitt und einen Mittelabschnitt, wobei der linke und der rechte End abschnitt einen größeren Mittelwert ihrer Brennweiten ha ben als der Mittelabschnitt. Die Brennweite beider Endab schnitte ist also größer als diejenige des Mittelabschnitts, wodurch die horizontale Lichtstromverteilung auf einen vor gegebenen Winkelbereich gefächert wird und sich die ge wünschte Ausleuchtung ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen.:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil eines teilweise ge brochen dargestellten Scheinwerfers, in den ein mehrteiliger Reflektor eingebaut ist,

Fig. 3 den Schnitt II-II nach Fig. 2,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Abstände, unter denen die Reflexionsflächen zur Mittellinie ange ordnet sind, und der Brennweite,

Fig. 5 bis 13 charakteristische Lichtverteilungen jeweils einer Reflexionsfläche,

Fig. 14 ein Beispiel der Herstellung einer Reflexionsflä che,

Fig. 15 eine schematische Darstellung der Lichtverteilung bei einem mehrteiligen Reflektor nach der Erfin dung,

Fig. 16 ein Beispiel einer asymmetrischen Lichtverteilung durch geneigte Anordnung einer Glühlampe an dem Reflektor,

Fig. 17 eine schematische perspektivische Darstellung der Lichtbrechung in einem zylindrisch geschliffenen Linsenteil als Beispiel zur Korrektur der Licht verteilung beim Stand der Technik,

Fig. 18 eine Vorderansicht eines Scheinwerfers nach der Japanischen Patentveröffentlichung 58-1 45 002 mit einem Reflektor nach der Erfindung,

Fig. 19 den Schnitt III-III nach Fig. 18 und

Fig. 20 die Lichtverteilung bei einem Scheinwerfer nach Fig. 18 und 19.

In Fig. 1, 2 und 3 ist ein viereckiger zusammengesetzter Reflektor mit einer Paraboloidfläche dargestellt. Dieser Reflektor 1 befindet sich in einem Scheinwerfer, an dessen Vorderseite eine Frontlinse 2 vorgesehen ist.

Der zusammengesetzte Reflektor 1 hat eine Reflexionsfläche, die in mehrere Abschnitte in Form von Paraboloidsäulen in Längsrichtung (von vorn gesehen) unterteilt ist. Diese Un terteilung ist nach links und rechts symmetrisch bezüglich der Position 3 einer Glühlampe bzw. Lichtquelle. Beim dar gestellten Ausführungsbeispiel sind nach links und rechts je 12 Abschnitte vorgesehen, die Reflexionsflächen A bis L in Form von Paraboloidsäulen von der Mitte bis zur Seite bilden. Diese Reflexionsflächen A bis L werden im folgen den noch eingehender beschrieben. Wie aus Fig. 1 ferner ersichtlich, sind die Paraboloidsäulen (im folgenden auch als Reflexionsflächen bezeichnet) so bemessen, daß im Mittelabschnitt eine große Breite und an den beiden Enden eine kleine Breite vorgesehen ist, wodurch sich unter schiedliche Brennweiten FA bis FL ergeben. Zum besseren Verständnis dieser Zusammenhänge wird auf die graphische Darstellung in Fig. 4 hingewiesen.

Für die Reflexionsflächen A bis L sind die Lichtvertei lungseigenschaften für die in Fahrtrichtung rechte Hälfte der Beleuchtung dargestellt. Die Lichtverteilungseigen schaften der Reflexionsflächen A, B, C, D, E, F, H, J und L sind in Fig. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 jeweils gezeigt.

Es wird nun die Lichtverteilung der Reflexionsfläche A betrachtet, die in Fig. 5 dargestellt ist. Bei bekannten Scheinwerfern verteilt sich das Licht natürlich im Bereich einer vertikalen Mittellinie (im folgenden auch als V-Linie bezeichnet) des Lichtverteilungsmusters. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Lichtmitte jedoch um 15° nach rechts verlagert. Dies er gibt sich dadurch, daß gemäß Fig. 14 die Brennweite einer Rotationsparaboloidfläche, die mit der Reflexionsfläche A in Berührung steht, verringert ist und die Berührungsposi tion 5 mm nach links verschoben ist. Auf ähnliche Weise sind auch die Lichtverteilungen der Reflexionsfläche B in Fig. 6 und der Reflexionsfläche C in Fig. 7 nach rechts verlagert. Die Lichtverteilung der Reflexionsfläche D in Fig. 8 ist weitgehend gemäß bekannter Technik ausgebildet und schneidet die V-Linie. Die Lichtverteilungen der Re flexionsflächen E bis L gemäß Fig. 9 bis 13 schneiden gleichfalls die V-Linie ähnlich wie die Reflexionsfläche D gemäß Fig. 8. Wie jedoch aus Fig. 1 hervorgeht, sind die se Reflexionsflächen schmaler, wodurch ihre Lichtvertei lung mehr punktförmig ist. Die Lichtverteilungseigenschaf ten der rechten Reflexionsflächen sind natürlich symme trisch zur V-Linie wie die der linken Reflexionsflächen ausgebildet. Die Lichtverteilung, die sich durch Synthese aller einzelnen Lichtverteilungen bei Überlagerung ergibt, ist in Fig. 15 dargestellt. Es handelt sich um eine Teil darstellung, da die Lichtverteilung symmetrisch ist. Es ist leicht zu erkennen, daß sich eine ideale Lichtvertei lung ohne Ausnutzung der Frontlinse ergibt. Die ideale synthetisierte Lichtverteilung erhält man durch Verlage rung der Lichtverteilung der mittleren Reflexionsfläche mit geeigneter Breite und durch eine relativ kurze Brenn weite sowie durch schmale Reflexionsflächen an den beiden Enden der Anordnung bei relativ großer Brennweite. Dabei ergibt sich eine mehr punktförmige Lichtverteilungseigen schaft, die zu dem sogenannten Kern der Lichtverteilung führt. Die auf beiden Seiten symmetrische Lichtverteilung wurde erläutert. Sie kann bei einem Scheinwerfer für ein Zweirad genutzt werden. Außerdem kann die beschriebene An ordnung auch für solche Fälle genutzt werden, bei denen die Lichtverteilung asymmetrisch sein muß, beispielsweise bei Linksverkehr eines Vierradfahrzeuges. Dazu wird eine nur geringfügige Änderung entsprechend der Lehre der Er findung erforderlich. Ferner kann die asymmetrische Licht verteilung bei dem vorstehend beschriebenen Reflektor auch durch Neigen der Glühlampe erreicht werden. Ein sol ches Beispiel ist in Fig. 16 dargestellt. Es handelt sich um die Lichtverteilungseigenschaften bei einer Halogen-4- Lampe, die unter einem Winkel von etwa 2° geneigt ist. Die Position der maximalen Beleuchtungsstärke für die Ab blendlichtstrahlen ist um ca. 15° nach links verlagert (Schalten des linken und unteren Teils = Linksverkehr).

Die vorstehende Beschreibung nimmt nicht auf die Wirkung der Frontlinse 2 Bezug. Selbstverständlich kann der Effekt eines Prismenschliffs der Frontlinse 2 in Kombination mit einem Reflektor nach der Erfindung genutzt werden. Es ist dann möglich, die Lichtverteilungseigenschaften genauer einzustellen, um einen vorgegebenen geometrischen Effekt zu erzielen.

Beim Einstellen der Brennpunktlagen der Reflexionsflächen A bis L, wenn ein Fernlicht-Glühfaden und ein Abblendlicht- Glühfaden seitlich verlagert sind, wie es beispielsweise bei einer Halogen-H-Lampe der Fall ist, können die Brenn punktlagen der Reflexionsflächen auf der oberen Halbfläche im Mittelabschnitt (im dargestellten Ausführungsbeispiel die Reflexionsflächen A und B) vorverlegt werden, so daß sie dem Abblendlicht-Glühfaden näher kommen, wodurch die Lichtverteilungseigenschaften des Abblendlicht-Glühfadens so verbessert werden können, daß kein schärfer ausgepräg tes Licht nach oben abgestrahlt wird.

Bei einem zusammengesetzten Reflektor nach der Erfindung sind die Brennweiten der in Längsrichtung einander gegen überliegenden Paraboloidsäulen (Reflexionsflächen) weit gehend an den beiden gegenüberliegenden Enden von der Lichtquelle weg verlagert, wodurch das reflektierte Licht auf ± 30° oder ähnliche Werte in seitlicher Richtung ge fächert wird. Dies ist der ideale Fächerungswinkel für einen Scheinwerfer, wodurch eine Korrektur des Lichtstroms durch die Frontlinse kaum erforderlich ist. Eine Varia tionsbreite von ± 5° ist ausreichend und ergibt einen aus gezeichneten Effekt, so daß sich umständliche Linsenschlif fe erübrigen.

Die Brennweiten werden weitgehend an den einander gegen überliegenden Enden eingestellt, so daß der gesamte Re flektor als eine in seitlicher Richtung längliche Re flexionsfläche ausgebildet werden kann, die einen hohen Lichtnutzungsgrad und einen hohen Reflexionswirkungsgrad hat. Außerdem ergibt sich gegenüber vorbekannten Reflekto ren ein Reflektor geringerer Tiefe bei gleicher Lichtaus nutzung. Die Lichtverteilung der Reflexionsfläche im Mit telabschnitt geeigneter Breite und relativ kurzer Brenn weite ist einseitig, und die Reflexionsflächen an den einander gegenüberliegenden Enden mit geringer Breite und relativ großer Brennweite sind so ausgebildet, daß sich eine punktförmige Lichtverteilungseigenschaft ergibt, die den sogenannten Kern der Lichtverteilung bildet. Dadurch ergibt sich das ideale Lichtverteilungsmuster für einen Scheinwerfer. Da die Korrektur der Fächerung mit der Front linse nicht erforderlich ist, auch wenn diese unter einem Winkel von 40 bis 60° geneigt ist, tritt kein Durchhängen der Lichtverteilung auf. Es ergibt sich also ein Schein werfer, der weitgehend unempfindlich gegenüber Luftdruck ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Reflektors ergibt sich, wenn der Mittelwert der Brennweiten in jedem der drei Reflektorabschnitte größer als 15 mm ist. Gleich zeitig sollte dann die Differenz der Mittelwerte der Brenn weiten zweier jeweils benachbarter Abschnitte größer als 2,5 mm sein. Dies bedeutet, daß der Mittelwert der Brenn weiten eines Endabschnittes um mindestens 2,5 mm größer als der Mittelwert der Brennweiten des Mittelabschnitts ist. Diese Verhältnisse liegen auch der Darstellung in Fig. 4 zugrunde.

Claims

1. Mehrteiliger Reflektor für Scheinwerfer, mit mehreren Reflexionsflächen in Form von Paraboloidsäulen, deren Brennpunkte auf einer Mittellinie längs einer weitge hend horizontalen Achse liegen, dadurch gekenn zeichnet, daß der Reflektor (1) in seitlicher Richtung in einen linken Endabschnitt, einen rechten Endabschnitt und einen Mittelabschnitt unterteilt ist, und daß der Mittelwert der Brennweiten des linken bzw. rechten Endabschnitts größer als derjenige des Mittel abschnitts ist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Mittelwert der Brennweiten des jeweiligen Abschnitts größer als 15 mm und die Differenz der Mittelwerte der Brennweiten des linken Endabschnitts und des Mittelabschnitts bzw. des rechten Endabschnitts und des Mittelabschnitts größer als 2,5 mm ist.

3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Brennpunkte der Reflexionsflächen (A, B) für die obere Hälfte des Mit telabschnitts vor dem synthetischen Brennpunkt anderer Reflexionsflächen (C bis L) liegen.