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Patent Searching and Data


Title:
HEADLIGHT FOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/197204
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a headlight for vehicles, comprising a light source (2), a primary optical unit (4) for concentrating light emitted by the light source (2), a projection optical unit (5) for imaging the light in order to produce a specified light distribution (16), an aperture device (7) containing an aperture edge (9), which can be imaged to form a light-dark boundary (17) in the light distribution (16), and means for producing an OS light distribution (15), by means of which a traffic sign arranged high can be illuminated, wherein an OS aperture (18) is provided as means for producing the OS light distribution (15), which OS aperture is designed in such a way that a light portion (11) of the light emitted by the primary optical unit (4) hits such a subregion of the projection optical unit (5) that said light portion (11) is imaged above the light-dark boundary (17) in order to produce the OS light distribution (15).

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Inventors:
DRESSLER, Björn (Aechterholzstraße 59, Menden, 58710, DE)
LETZIN, Ronny (Immermannstraße 18, Lippstadt, 59555, DE)
TOPP, Ewald (Mühlenweg 16, Anröchte, 59609, DE)
Application Number:
EP2019/058229
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
April 02, 2019
Export Citation:
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Assignee:
HELLA GMBH & CO. KGAA (Rixbecker Straße 75, Lippstadt, 59552, DE)
International Classes:
F21S41/47; F21S41/143; F21S41/20; F21S41/25; F21S41/255; F21S41/43
Domestic Patent References:
WO2014165884A22014-10-16
Foreign References:
EP2799761A22014-11-05
US20150338047A12015-11-26
DE102006061751A12007-07-12
DE102014111445A12016-02-18
EP2363320A12011-09-07
DE102012102435A12013-09-26
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Claims:
Scheinwerfer für Fahrzeuge

Patentansprüche

1. Scheinwerfer für Fahrzeuge mit

- einer Lichtquelle (2),

- einer Primäroptik (4) zum Sammeln von durch die Lichtquelle (2) ab- gestrahltes Licht,

- einer Projektionsoptik (5) zum Abbilden des Lichtes zur Erzeugung ei- ner vorgegebenen Lichtverteilung (16),

- einer Blendeneinrichtung (7) enthaltend eine Blendkante (9), die zu einer Hell-/Dunkelgrenze (17) in der Lichtverteilung (16) abbildbar ist,

- Mittel zur Erzeugung einer OS-Lichtverteilung (15), mittels derer ein hoch angeordnetes Verkehrsschild beleuchtbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Erzeugung der OS- Lichtverteilung (15) eine OS-Blende (18) vorgesehen ist, die derart ausgebil- det ist, dass ein Lichtanteil (11 ) des von der Primäroptik (4) abgestrahlten Lichtes auf einen solchen Teilbereich der Projektionsoptik (5) trifft, dass die- ser Lichtanteil (11 ) oberhalb der Hell-/Dunkelgrenze (17) zur Erzeugung der OS-Lichtverteilung (15) abgebildet wird.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die OS- Blende (18) ein Bestandteil der Blendeneinrichtung (7) ist.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die OS- Blende (18) einstückig mit einer Blendenfläche (8) und/oder der Blendkante (9) der Blendeneinrichtung (7) verbunden ist, wobei die Blendenfläche (8) bzw. die OS-Blende (18) in einem zu der Primäroptik (4) nahen Bereich ver- läuft.

4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Blendenfläche (8) bzw. die OS-Blende (18) im Wesentlichen senk- recht zu einer Abstrahlfläche (10) der Primäroptik (4) verläuft.

5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erstreckungsebene (EB) der OS-Blende (18) bzw. der Blendenflä- che (8) die Abstrahlfläche (10) in einem unteren Bereich derselben schnei- det, so dass ein von einem unteren Abschnitt (13) der Abstrahlfläche (10) abgestrahlter erster Lichtanteil (11 ) in Hauptabstrahlrichtung (H) unterhalb der OS-Blende (18) bzw. der Blendenfläche (8) und ein von einem oberen Abschnitt (14) der Abstrahlfläche (10) abgestrahlter zweiter Lichtanteil (12) in Hauptabstrahlrichtung (H) oberhalb der OS-Blende (18) bzw. der Blendenflä- che (8) verläuft.

6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die OS-Blende (18) derart ausgebildet ist, dass der erste Lichtanteil (11 ) von der Projektionsoptik (5) in einem vertikalen Winkelbereich von 0° bis 4° und in einem horizontalen Winkelbereich von +/- 20° abgebildet wird.

7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer vertikalen Winkelstellung der OS-Blende(18) zu einer Horizontalebene der vertikale Winkelbereich und/oder eine Lichtin tensität der OS-Lichtverteilung 15 einstellbar ist.

8. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer Materialdicke (dB) der OS-Blende (18) ein Abschattungsstreifen (19) zwischen der OS-Lichtverteilung (15) und der Lichtverteilung (16) einstellbar ist.

9. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die OS-Blende (18) und/oder die Blendenfläche (8) eben verläuft.

10. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik (4) und/oder die Projektionsoptik (5) jeweils eine Anzahl von Linsenelementen aufweist.

Description:
Scheinwerfer für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge einer Lichtquelle, einer Pri märoptik zum Sammeln von durch die Lichtquelle abgestrahltes Licht, einer Projekti- onsoptik zum Abbilden des Lichtes zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtvertei- lung, einer Blendeneinrichtung enthaltend eine Blendkante, die zu einer Hell- /Dunkelgrenze in der Lichtverteilung abbildbar ist, Mittel zur Erzeugung einer OS- Lichtverteilung, mittels derer ein hoch angeordnetes Verkehrsschild beleuchtbar ist.

Aus der DE 10 2014 111 445 A1 bzw. der EP 2 363 320 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der in der Lage ist, mehrere Lichtverteilungen zu erzeugen. Ne- ben einer Abblendlichtverteilung mit einer Hell-/Dunkelgrenze ist beispielsweise eine Tagfahrlichtverteilung erzeugbar. Nachteilig an den bekannten Scheinwerfern ist je- doch, dass hierfür mehrere Lichtquellen erforderlich sind, die im Bezug zu einer vorge- lagerten Optik jeweils eine unterschiedliche Relativlage aufweisen.

Aus der DE 10 2012 102 435 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der eine einzige Lichtquelle, eine Primär- und Projektionsoptik sowie eine zwischen der Pri märoptik und der Projektionsoptik angeordneten Blendeneinrichtung aufweist. Die Blendeneinrichtung weist eine Blendkante auf, so dass eine Abblendlichtverteilung mit einer Hell-/Dunkelgrenze erzeugt werden kann. Zusätzlich ist im Bereich der Projekti onsoptik als Mittel zur Erzeugung einer OS-Lichtverteilung, mittels derer ein hoch an- geordnetes Verkehrsschild beleuchtbar ist, eine Umlenkfläche vorgesehen, so dass das Licht unter einem relativ steilen Winkel aus dem Scheinwerfer abgestrahlt wird.

Die OS-Lichtverteilung verläuft hierzu oberhalb der Hell-/Dunkelgrenze der Lichtvertei- lung. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist, dass ein zusätzliches Bauteil zur Bereitstellung der OS-Lichtverteilung erforderlich ist. Da dieses im Bereich der als ei- ne Projektionslinse ausgebildeten Projektionsoptik angeordnet ist, weist die Projekti onsoptik einen inhomogenen Charakter auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit Mitteln zur Erzeugung einer OS-Lichtverteilung, mittels derer ein hoch angeordne- ten Verkehrsschild beleuchtbar ist, derart weiterzubilden, dass die Kosten weiter redu- ziert werden können einerseits und ein homogenes Erscheinungsbild für einen Be- trachter von außen insbesondere einer in Lichtabstrahlrichtung vorne angeordneten Projektionsoptik gewährleistet ist andererseits.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Erzeugung der OS- Lichtverteilung eine OS-Blende vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass ein Lichtanteil des von der Primäroptik abgestrahlten Lichtes auf einen solchen Teilbe- reich der Projektionsoptik trifft, dass dieser Lichtanteil oberhalb der Hell- /Dunkelgrenze zur Erzeugung der OS-Lichtverteilung abgebildet wird.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Bereich einer Projekti- onsoptik, also in einem vorderen Bereich des Scheinwerfers, der für einen Betrachter von außen erkennbar ist, kein Mittel zur Erzeugung einer OS-Lichtverteilung angeord- net sein muss. Der Scheinwerfer kann somit eine homogen ausgebildete Projekti onsoptik, beispielsweise eine Projektionslinse, aufweisen. Erfindungsgemäß ist eine OS-Blende vorgesehen, die im Bereich einer Primäroptik, also in Hauptabstrahlrich- tung hinter der Projektionsoptik bzw. zwischen der Projektionsoptik und der Primärop- tik, angeordnet ist. Diese OS-Blende ist so angeordnet, dass ein Lichtanteil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes in einen Bereich der Projektionsoptik„geführt“ wird, mittels dessen zusätzlich zu der eigentlichen Lichtverteilung eine OS- Lichtverteilung erzeugt werden kann. Diese OS-Lichtverteilung ist räumlich eindeutig von der Lichtverteilung abgegrenzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die OS-Blende Bestandteil der Blendeneinrichtung. Vorteilhaft kann somit auf ein zusätzliches Bauteil innerhalb des Scheinwerfers verzichtet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die OS-Blende einstückig mit der Blendkante und/ oder einer Blendenfläche der Blendeneinrichtung verbunden. Vorteilhaft kann somit der Materialaufwand sowie die Herstellungskosten reduziert werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung verläuft die Blendfläche der Blendeinrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Abstrahlfläche der Primäroptik. Eine Verlänge- rung der Blendfläche schneidet somit die Abstrahlfläche in einer Trennlinie, die einen oberen und unteren Abschnitt der Primäroptik trennt. In dem unteren Abschnitt der Abstrahlfläche wird ein erster Lichtanteil abgegeben, der mittels der Blendfläche auf einen solchen Teil der Projektionsoptik trifft, dass die OS-Lichtverteilung erzeugt wer- den kann. Vom oberen Abschnitt der Abstrahlfläche tritt mittels der Blendenfläche ein zweiter Lichtanteil in einem solchen Bereich der Projektionsoptik auf, dass die Licht verteilung (Abblendlichtverteilung) erzeugt wird. Die Blendenfläche ist derart angeord- net, dass eine erzwungene Aufteilung des von der Primäroptik abgestrahlten Lichtes erfolgt in Richtung der Projektionsoptik.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann ein vertikaler Winkelbereich und/oder eine Lichtintensität der OS-Lichtverteilung durch eine vertikale Winkelstellung der Blendenfläche eingestellt werden. Je nach Anwendung kann somit die Formgebung der OS-Lichtverteilung lediglich durch Änderung einer Relativlage der Blendenfläche zu einer Horizontalen eingestellt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann durch Variation einer Materialdicke der Blendenfläche die Höhe eines Abschattungsstreifens eingestellt werden, der sich zwi- schen der Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung und der OS-Lichtverteilung erstreckt Vorteilhaft kann hierdurch die Blendung des Gegenverkehrs reduziert werden. Insbe- sondere können die Beleuchtungsstärken in ECE-Messpunkten, beispielsweise HV, B50L, minimiert werden, so dass die ECE-Vorschriften einfacher eingehalten werden können.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwer- fers,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Scheinwerfers von einem unteren Bereich her ge- sehen,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Scheinwerfers und

Fig. 4 eine Darstellung der auf einem Messschirm in einem Abstand von 25 m abgebildeten Lichtverteilungen.

Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge weist ein topfförmiges Gehäuse mit einer in Hauptab- strahlrichtung H desselben vorne angeordneten Öffnung auf, die durch eine glasklare Abdeckscheibe verschlossen ist. Innerhalb des Scheinwerfers können mehrere Modu- le, beispielsweise für Abblendlicht, Tagfahrlicht, Fernlicht etc. angeordnet sein. Im vor- liegenden Ausführungsbeispiel ist ein Projektionsmodul 1 vorgesehen, das als Licht quelle 2 eine Anzahl von LED-Lichtquellen aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel sind sechs Lichtquellen 2 vorgesehen, denen jeweils Primäroptikelemente 3 ei- ner Primäroptik 4 vorgelagert sind. Die Primäroptikelemente 3 bzw. die Primäroptik 4 dient zum Sammeln von durch die Lichtquellen 2 abgestrahltem Licht in Richtung ei- ner in Hauptabstrahlrichtung H vor der Primäroptik 4 angeordneten Projektionsoptik 5. Die Primäroptikelemente 3 sind als Linsenelemente ausgebildet. Beispielsweise kön- nen die Primäroptikelemente 3 eine kollimatorische Wirkung aufweisen, so dass das Licht im Wesentlichen parallel isiert wird. Vorzugsweise sind die Primäroptikelemente 3 derart ausgebildet, dass das von denselben abgegebene Licht auf eine Eintrittsfläche der Projektionsoptik 5 trifft. Die Primäroptik 4 ist an einem Träger 6 befestigt, an dem auch die in Figur 3 nicht dargestellten Lichtquellen 2 befestigt sind.

Zwischen der Primäroptik 4 und der Projektionsoptik 5 ist eine Blendeneinrichtung 7 vorgesehen, die eine Blendenfläche 8 und eine in Hauptabstrahlrichtung H vorne an- geordnete Blendkante 9 aufweist. Die Blendenfläche 8 verläuft im Wesentlichen senk- recht zu einer Abstrahlfläche 10 der Primäroptik 4 bzw. zu der Primäroptik 4. Die Blendenfläche 8 erstreckt sich in Höhe eines unteren Bereiches der Primäroptik 4 bzw. der Abstrahlfläche 10. Eine Erstreckungsebene E B der Blendenfläche 8 schneidet die Primäroptik 4 bzw. die Abstrahlfläche 10 derselben in dem unteren Bereich, vor- zugsweise über eine gesamte Breite bp der Primäroptik 4. Die Blendenfläche 8, die vorzugsweise aus einem lichtabsorbierenden Material besteht, führt somit zu einer Aufspaltung des von der Primäroptik 4 abgestrahlten Lichtes. Ein erster Lichtanteil 11 des von den Lichtquellen 2 bzw. der Primäroptik 4 abgestrahlten Lichtes verläuft un- terhalb der Blendenfläche 8. Ein zweiter Lichtanteil 12 des von den Lichtquellen 2 bzw. der Primäroptik 4 abgestrahlten Lichtes verläuft oberhalb der Blendenfläche 8. Der erste Lichtanteil 11 wird von einem unteren Abschnitt 13 der Abstrahlfläche 10 abgegeben. Der zweite Lichtanteil 12 wird von einem oberen Abschnitt 14 der Ab- strahlfläche 10 der Primäroptik 4 abgegeben. Vorzugsweise ist das Flächenverhältnis des oberen Abschnitts 14 zu dem unteren Abschnitt 13 bzw. der Lichtstrom des zwei- ten Lichtanteils 12 zu dem ersten Lichtanteil 11 größer als sieben, vorzugsweise im Bereich von neun bis elf.

Die Lichtquellen 2 weisen jeweils zu der vorgelagerten Optik, nämlich den Primäropti- kelementen 3 der Primäroptik 4, die gleiche Relativlage auf.

Der erste Lichtanteil 11 trifft auf einen unteren Bereich einer Lichteintrittsfläche der Projektionsoptik 5, mittels derer er gebrochen wird zur Erzeugung einer OS- Lichtverteilung 15, die zur Beleuchtung eines hoch angeordneten Verkehrsschildes (OS-Overhead Sign) dient. Der zweite Lichtanteil 12 trifft annährend auf die gesamte Lichteintrittsfläche der Projektionsoptik 5 auf, mittels derer er gebrochen wird zur Er- zeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, nämlich einer Abblendlichtverteilung 16 mit einer Hell-/Dunkelgrenze 17.

Die Projektionsoptik 5 ist als eine Linse ausgebildet, die auf einer der Primäroptik 4 zugewandten Seite die Lichteintrittsfläche und auf einer der Primäroptik 4 abgewand- ten Seite eine Lichtaustrittsfläche aufweist. Alternativ kann die Projektionsoptik 5 auch mehrere Linsen auffassen. Wesentlich ist, dass die Projektionsoptik 5 den ersten Lichtanteil 11 und den zweiten Lichtanteil 12 abbildet zur Erzeugung der US- Lichtverteilung 15 bzw. Abblendlichtverteilung 16.

Als Mittel zur Ausleuchtung des hoch angeordneten Verkehrsschildes, also zur Erzeu- gung der OS-Lichtverteilung 15, dient eine OS-Blende 18, die durch die Blendenfläche 8 der Blendeneinrichtung 7 gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die OS-Blende 18 Bestandteil der Blendeneinrichtung 7. Sie ist einstückig mit der Blend- kante 9 verbunden. Die OS-Blende 18 dient zugleich als Blende für den zweiten Licht anteil 12, der zur Erzeugung der Abblendlichtverteilung 16 dient, und für den ersten Lichtanteil 11 , der zur Erzeugung der OS-Lichtverteilung 15 dient. Die OS-Blende 18 bzw. die Blendenfläche 8 weist somit eine Doppelfunktion auf.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die OS-Blende 18 auch in einem Abstand zu der Blendenfläche 8 , also unterhalb der Blendenfläche 8, angeordnet sein. Dies würde zu einem Abschattungsstreifen 19 zwischen der OS- Lichtverteilung 15 und der Abblendlichtverteilung 16 mit einer vergrößerten Breite füh- ren, s. Figur 4.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist lediglich eine einzige Blendenfläche 8, die zugleich als OS-Blende 18 dient, vorgesehen mit einer solchen Materialdicke d ß , dass der Abschattungsstreifen 19 zwischen der OS-Lichtverteilung 15 und der Abblend- lichtverteilung 16 entsteht. Vorteilhaft kann hierdurch eine Blendung der Verkehrsob- jekte reduziert werden, denn an bestimmten Punkten der Lichtverteilung, ECE- Messpunkten (Nullpunkt), lassen sich die Beleuchtungsstärken reduzieren. Durch Änderung der Materialdicke d ß der OS-Blende 18 kann eine Breite des Ab- schattungsstreifens 19 eingestellt werden. Der Abstand zwischen der OS- Lichtverteilung 15 und der Abblendlichtverteilung 16 kann somit variiert werden.

Die Blendeneinrichtung 7 ist - wie die Primäroptik 3 - an dem Träger 6 befestigt. Die Blendenfläche 8 ist vorzugsweise eben ausgebildet. Die Blendeneinrichtung 7 er- streckt sich in einem zu der Primäroptik 4 nahen Bereich. Die Blendkante 9 ist in ei- nem Abstand zu der Projektionsoptik 5 angeordnet, der größer ist als eine Länge I ß der Blendenfläche 8 bzw. der OS-Blende 18.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bewirkt die im Wesentlichen horizontal verlau- fende OS-Blende 18, dass die OS-Lichtverteilung 15 in einem vertikalen Winkelbe- reich von 0° bis 4° und in einem horizontalen Winkelbereich von +/- 20° verläuft.

Durch Änderung einer vertikalen Winkelstellung der OS-Blende 18 bzw. der Blenden- fläche 8 zu einer horizontalen Ebene und/oder zu der Abstrahlfläche 10 der Primärop- tik 4 kann der vertikale Winkelbereich der OS-Lichtverteilung 15 und/oder eine Lichtin tensität derselben verändert bzw. eingestellt werden. Würde beispielsweise die Blen- denfläche 8 in Hauptabstrahlrichtung H gesehen um wenige Winkel nach oben ver- stellt werden, so dass die Blendenfläche 8 ausgehend von einem rückwärtigen Rand in Hauptabstrahlrichtung H ansteigt, würde der erste Lichtanteil 11 ein größeren Teil- bereich der Projektionsoptik 5 erfassen, so dass der vertikale Winkelbereich der OS- Lichtverteilung 15 vergleichsweise größer wäre. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bewirkt die OS-Blende 18, dass ein relativ kleiner unterer Teilbereich der Projekti- onsoptik 5 von dem ersten Lichtanteil 11 erfasst wird. Da der erste Lichtanteil 11 im Wesentlichen horizontal verläuft, wird der erste Lichtanteil 11 verglichen zu dem zwei- ten Lichtanteil 12 unter einem relativ großen Winkel nach oben hin gebrochen bzw. umgelenkt.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der zweite Lichtanteil 12 auch zur Erzeugung einer anderen Lichtverteilung genutzt wer- den. Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Projektionsmodul 1 auch lediglich eine einzige Lichtquelle 2 aufweisen, wobei die Primäroptik 4 lediglich ein einziges Primäroptikelement 3 aufweist.

Bezugszeichenliste

1 Projektionsmodul

2 Lichtquelle

3 Primäroptikelemente

4 Primäroptik

5 Projektionsoptik

6 Träger

7 Blendeneinrichtung

8 Blendenfläche

9 Blendkante

10 Abstrahlfläche

11 1. Lichtanteil

12 2. Lichtanteil

13 unterer Abschnitt

14 oberer Abschnitt

15 OS-Lichtverteilung

16 Abblendlichtverteilung

17 Hell-/Dunkelgrenze

18 OS-Blende

19 Abschattungsstreifen

H Hauptabstrahlrichtung d ß Materialdicke

E B Erstreckungsebene bp Breite

I B Länge