Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Abschirmblende zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung, wobei die Abschirmblende zwischen einer Leuchteinheit mit zumindest einer Lichtquelle und einer Projektionsoptik angeordnet ist, und sie eine Lichtaustrittsöffnung für von der Leuchteinheit nach vorne abgestrahltes Licht aufweist, wobei das von der Leuchteinheit ausgehende Licht mittels der Projektionsoptik als Lichtbild in den Verkehrsraum projiziert wird und die Abschirmblende außerhalb der Brennebene der Projektionsoptik liegt.

Wenn ein Kraftfahrzeug mit seinen Scheinwerfern gegen die Sonne steht kann die

Sonneneinstrahlung in Verbindung mit optischen Elementen des Scheinwerfers, wie z.B. Linsen, durch den sogenannten Brennglaseffekt Teile im Inneren des Scheinwerfers so stark erhitzen, dass es zu irreversiblen Schäden kommt. Beispielsweise können Kunststoffteile verschmoren oder schmelzen oder elektronische Bauteile zerstört werden. Daher wurden verschiedene Maßnahmen erdacht, welche dem schädlichen Brennglaseffekt

entgegenwirken sollen. Insbesondere versucht man durch besonders gestaltete Blenden die Strahlen einer höherstehenden Sonne unschädlich zu machen, wobei eine Blende dieser Art beispielsweise in der DE 10 2005 021 704 Al gezeigt und beschrieben ist.

Das Dokument DE 10 2013 214 990 Al zeigt eine Linsenhalterung in Form eines konischen Tubus, die innen mit einer Metallbeschichtung versehen ist, um eine Beschädigung dieser Linsenhalterung durch eine Sonneneinstrahlung zu verhindern. Um die Erwärmung der Linsenhalterung weiter zu verringern, kann diese im Bereich der Metallbeschichtung zusätzlich auch Rillen aufweisen.

Ordnet man eine Abschirmblende der gegenständlichen Art vor einer Leuchteinheit, z.B. einem LED-Lichtquellenmodul an, wobei die Abschirmblende eine Lichtaustrittsöffnung für von der Leuchteinheit nach vorne abgestrahltes Licht aufweist, tritt als störender

Nebeneffekt an den Rändern der meist aus einem Blech ausgestanzten Lichtaustrittsöffnung Streulicht auf, welches das auf die Straße projizierte Lichtbild unerwünscht beeinflusst. Es sei angemerkt, dass der Begriff die Abschirmblende in dieser Beschreibung für eine Abdeckung verwendet wird, welche zur Vermeidung des Brennglaseffekts der Sonne verwendet wird, wobei diese Abdeckung nicht notwendigerweise aus metallischem Blech gefertigt sein muss. Die Abdeckung kann vielmehr auch aus Kunststoffen bestehen und die Abschirmblende kann, sei sie aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt, eine strahlungsabsorbierende

Beschichtung aufweisen, sodass Licht bzw. Wärmestrahlung an der Abschirmblende absorbiert werden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, diesen Effekt zu vermindern und dadurch die Qualität des Lichtbildes zu verbessern.

Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der

Abschirmblende zumindest bereichsweise Ablenkstrukturen ausgebildet sind, welche zu Ablenkung des von der Leuchteinheit ausgehenden, im Lichtbild unerwünschten Streulichts führen.

Dank der Erfindung wird von der Leuchteinheit bzw. Lichtquelle des Scheinwerfers ausgehendes Licht an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende nicht mehr in Richtung der Projektionsoptik reflektiert, wodurch unerwünschtes Streulicht in dem auf die Straße projizierten Lichtbild deutlich verringert werden kann.

Bei einer herstellungstechnisch einfachen Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende als Ablenkstruktur zumindest bereichsweise eine abgeschrägte Kante aufweist, wobei die über die Dicke der

Abschirmblende verlaufende Abschrägung in Richtung der optischen Achse und der

Leuchteinheit unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist.

Besonders preisgünstig und leicht herzustellen ist eine Ausführung, bei welcher die

Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende zumindest bereichsweise in Richtung der Leuchteinheit und gegen die optische Achse geneigt unter einem

vorgegebenen Winkel in einer Abwinklung abgewinkelt ist.

Eine andere wirksame Ausbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die

Ablenkstrukturen in Form einer Vielzahl von Zacken zur Ablenkung störender, von der Leuchteinheit einlangenden Randstrahlen ausgebildet sind. Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn in Längsausdehnung der Lichtaustrittsöffnung 20 bis 400, insbesondere 50 bis 200 Zacken an einer Seite der Umrandung vorgesehen sind.

Die Erfindung ist besonders zweckmäßig bei einem Scheinwerfer, bei welchem zwischen der Lichtquelle und der Abschirmblende eine Vorsatzoptik im Strahlengang angeordnet ist.

Aus optischer und abbildungstechnisch vorteilhafter Sicht ist es günstig, wenn die

Abschirmblende vor der Brennebene der Projektionslinse angeordnet ist.

Die Erfindung bietet auch besondere Vorteile, wenn die Lichtquelle eine Anzahl von in einer Matrix angeordneter LEDs umfasst.

Bei einer praxisbewährten Ausbildung besteht die Abschirmblende aus Metall. Andererseits kann es in anderen Fällen von Vorteil sei, wenn die Abschirmblende aus Kunststoff besteht.

In beiden Fällen ist es oft empfehlenswert, wenn die Abschirmblende eine

strahlungsabsorbierende Beschichtung aufweist, um Licht- bzw. Wärmestrahlung zu absorbieren und nicht zu reflektieren. Die Erfindung samt weiteren Vorteilen und ihren Unterschieden zum Stand der Technik ist im Folgenden auch an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und in der Zeichnung veranschaulicht. In dieser zeigen

Fig. 1 schematisch und in schaubildlicher Darstellung Komponenten eines Scheinwerfers, nämlich eine Leuchteinheit mit Vorgesetzter Abschirmblende zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung und einer Projektionslinse,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen Scheinwerfer der gegenständlichen Art mit den in Fig. 1 dargestellten Komponenten, wobei einige wesentliche Strahlengänge eingezeichnet sind,

Fig. 3 eine Ansicht einer Abschirmblende einer ersten Ausführungsform der Erfindung von vorne,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, welcher eine Ablenkstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 5 eine Ansicht einer Abschirmblende einer zweiten Ausführungsform der Erfindung von vorne,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-Vl der Fig. 5, welcher eine Ablenkstruktur der zweiten Ausführungsform zeigt,

Fig. 7 ein vergrößertes Detail der Ablenkstruktur der Fig. 6,

Fig. 8 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers mit einer Abschirmblende nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 5 bis 7,

Fig. 9 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers mit einer Abschirmblende nach dem Stand der Technik und

Fig. 10a bis lOf Schnitte analog zu Fig. 4 durch unterschiedlich ausgebildete

Abschirmblenden, wobei Fig. 10a den Stand der Technik und Fig. 10b bis lOf

Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeigen.

In den Darstellungen nach Fig. 1 und Fig. 2 erkennt man in schematischer Ansicht einen Scheinwerfer 1 nach der Erfindung mit seinen für die Erläuterung der Erfindung

wesentlichen Bestandteilen, wobei es für den Fachmann klar ist, dass ein Schweinwerfer eine Vielzahl weiterer, hier nicht gezeigter Bestandteile besitzt, wie Ein- und

Verstelleinrichtungen, elektrische Versorgungsmittel und vieles mehr. Wenn im

Zusammenhang mit der Erfindung der Begriff„Scheinwerfer" verwendet wird, so soll dieser Begriff auch einzelne Projektionsmodule beinhalten, die auch in Kombination in einem übergeordneten Scheinwerfer enthalten sein können.

In diesen und den folgenden Figuren werden für gleiche oder vergleichbare Elemente zum Zwecke der einfacheren Erläuterung und Darstellung gleiche Bezugszeichen verwendet. Die in den Ansprüchen verwendeten Bezugszeichen sollen lediglich die Lesbarkeit der Ansprüche und das Verständnis der Erfindung erleichtern und haben keinesfalls einen den Schutzumfang der Erfindung beeinträchtigenden Charakter.

Begriffe hinsichtlich des Ortes oder einer Orientierung, wie beispielsweise„oben",„unten", „vorne",„darunter",„darüber" etc. werden in der Beschreibung lediglich zur Vereinfachung gewählt und beziehen sich möglicherweise auf die Darstellung in der Zeichnung nicht jedoch notwendigerweise auf eine Gebrauchs- oder Einbaulage.

Der Scheinwerfer 1 besitzt eine Leuchteinheit 2, bei welcher als Lichtquelle 3 auf einer Leiterplatte 4 eine Anzahl von LEDs 5 in einer Matrix angeordnet ist. Den LEDs 5 ist eine Vorsatzoptik 6 vorgeordnet, die mittels einer Halterung 7 hier an der Leiterplatte 4 gehalten ist. Die LEDs 5 strahlen ihr Licht in die lichtleitende Vorsatzoptik 6, welche nach vorne ein gewünschtes Lichtmuster abgibt. Dieses Lichtmuster wird mittels einer Projektionsoptik 8, welche im vorliegenden Fall eine einstückige Linse ist, in den Verkehrsraum projiziert.

Zwischen der Projektionsoptik 8 und der Leuchteinheit 2 ist eine Abschirmblende 9 zur Abschirmung eintretender Sonnenstrahlung angeordnet, in welchem eine

Lichtaustrittsöffnung 10 ausgebildet ist. In Fig. 2 erkennt man, dass die einzelnen Teile in einem hier nur grob schematisch dargestellten Gehäuse 11 untergebracht bzw. gehalten sind.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Scheinwerfer 1 entspricht hinsichtlich der Ausführung seiner Abschirmblende 9 dem Stand der Technik und es wird im Folgenden an Hand eines prinzipiellen Strahlenganges die Problematik des hier auftretenden unerwünschten

Streulichts erläutert.

Der Strahlengang des von der Leuchteinheit 2 emittierten Lichts ist in Fig. 2 mit L _e

bezeichnet. Dieses Licht bzw. der Strahlengang L _e verläuft von der Vorderseite der

Vorsatzoptik 6 durch die Lichtaustrittsöffnung 10 der Abschirmblende 9 und durch die Projektionsoptik 8 in den Verkehrsraum vor dem Kraftfahrzeug. Sonnenlicht bzw.

Sonnenstrahlen, die bei diesem Beispiel unter einem Winkel von ca. 45° einfallen, sind in Fig. 2 mit Ls bezeichnet. Die einfallenden Sonnenstrahlen werden durch die Projektionsoptik 8 gebündelt und würden bei Fehlen der Abschirmblende 9 konzentriert auf einen Brennpunkt bzw. Brennfleck auf die Vorderseite der Vorsatzoptik auftreffen, wo sie Schaden anrichten könnten, nämlich durch Überhitzung von Bauteilen, wie beispielsweise der Halterung 7, die oft aus wärmeempfindlichem Kunststoff besteht. Durch eine solche Überhitzung kann es nicht nur zu Beschädigungen, wie z.B. einem Verziehen justierter Elemente kommen, sondern sogar zu lokalen Bränden bis hin zu Fahrzeugbränden. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem Brennglaseffekt der Scheinwerferoptik.

Falls die Sonne nicht zu tief steht, werden die Sonnenstrahlen Ls jedoch auf die

Abschirmblende auftreffen, die ihrem Zweck entsprechend hitzefest sowie absorbierend und/oder reflektierend ausgebildet sein kann. In Fig. 2 sind die Lichtstrahlen, die ohne Abschirmblende 9 bis zu der Lichteinheit 2 gelangen würden, mit L _s ' bezeichnet. Die Abschirmblende 9 beeinflusst zwar nicht jene Strahlen L _e , welche das Lichtbild auf der Straße erzeugen sollen, doch gehen in der Praxis von der niemals vollkommenen

Vorsatzoptik 6 auch an sich unerwünschte Randstrahlen LR aus, welche an der im

Wesentlichen horizontal verlaufenden inneren Begrenzungsfläche 12 der Umrandung 13 der Lichtaustrittsöffnung 10 in Richtung der Projektionsoptik 8 als Streulicht L _RS abgelenkt werden und in Bereiche des Lichtbildes gelangen, wo sie unerwünschte Artefakte

verursachen.

Um diesem Problem zu begegnen, sieht die Erfindung nun vor, zumindest bereichsweise Ablenkstrukturen an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende auszubilden, welche zu einer Verminderung des an der Umrandung entstehenden Streulichts führen.

Dazu wird nun auf Fig. 3 und 4 verwiesen, welche eine erste erfindungsgemäße Gestaltung der Ablenkstrukturen zeigen. Gemäß Fig. 3 ist in der Abschirmblende 9 die

Lichtaustrittsöffnung 10 bzw. deren Umrandung 13 so ausgebildet, dass der das gewünschte Lichtbild erzeugende Strahlengang nicht beschnitten wird. Im Schnitt der Fig. 4 erkennt man nun, dass die Umrandung 13 gegen die optische Achse a geneigt unter einem vorgegebenen Winkel abgewinkelt ist, sodass ein abgewinkelter Kantenbereich 14 entsteht. Dieses

Abwinkeln der Umrandung 13 muss nicht notwendigerweise über die gesamte Umrandung vorgenommen werden, es genügt meist eine bereichsweise Abwinklung, vorzugsweise im unteren Teilbereich der Umrandung. Ob die Abwinklung in Richtung der Leuchteinheit 2 oder in Richtung der Projektionsoptik 8 verläuft, ist im Wesentlichen ohne Bedeutung, was weiter unten noch genauer erläutert wird. Im Schnitt der Fig. 4 erkennt man das der

Erfindung zugrunde liegende Prinzip, das darin besteht, dass von der Leuchteinheit 2 bzw. deren Vorsatzoptik 6 einfallende Randstrahlen L _R an der nun nicht mehr horizontal verlaufenden inneren Begrenzungsfläche 12 der Umrandung 13 der Lichtaustrittsöffnung 10 nicht mehr in Richtung der Projektionsoptik reflektiert werden, sondern im vorliegenden Fall nach hinten in Richtung der Leuchteinheit. Unerwünschte Lichtartefakte im Lichtbild auf Grund der Randstrahlen LR werden dadurch vermieden.

Was das Ausmaß der Abwinklung betrifft, so muss deren Winkel groß genug sein, damit auftreffende Randstrahlen LR nicht nach vorne zur Projektionsoptik 8 gelenkt werden. Der minimal notwendige Winkel hängt von der jeweiligen Geometrie der Anordnung ab, insbesondere von der Größe der Lichtaustrittsöffnung der Abschirmblende, von deren Dicke und von der Position der Abschirmblende 9 in Bezug zur Austrittsfläche der Vorsatzoptik.

Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Abschirmblende 9 im Gegensatz zu Blenden, welche Umrandungen des Leuchtbild festlegen und daher scharf abgebildet werden sollen, nicht in der Brennebene der Projektionsoptik 8 liegt, sondern außerhalb, in sinnvoller Weise vor dieser. Begrenzungen des Leuchtbilds werden durch die Leuchteinheit 2 bzw. die Vorsatzoptik 6 bestimmt und nicht durch die Lichtaustrittsöffnung 10 der Abschirmblende 9. Ein Beispiel für eine Blende in der Brennebene der Projektionsoptik findet sich in der EP 2 742 282 Bl der Anmelderin. Eine andere Ausgestaltung einer Ablenkstruktur im Rahmen der Erfindung wird nun an Hand der Fig. 5, 6 und 7 erläutert. Auch hier ist in der Abschirmblende 9 eine Lichtaustrittsöffnung 10 mit einer Umrandung 13 ausgebildet, wobei diese Umrandung in ihrem oberen und in ihrem unteren Bereich eine Vielzahl von Zacken 15 zur Ablenkung störender, von der Leuchteinheit 2 einlangender Randstrahlen L _R aufweist. Man kann auch, wenn man die vergrößerte Darstellung der Fig. 7 betrachtet, von einem gewellten Rand sprechen, der abwechselnd Zacken 15 und Rillen 16 aufweist. In den Fig. 5 bis 7 sind je zwei von der Leuchteinheit 2 einlangende unerwünschte Randstrahlen L _R eingezeichnet sowie zwei an den Zacken 15 abgelenkte oder gestreute Lichtstrahlen LA. Die meisten dieser abgelenkten Lichtstrahlen LA gelangen nicht zur Projektionsoptik 8, sodass sie auch keine Störungen im Lichtbild erzeugen können. Wie man der Fig. 7 entnehmen kann, soll der Begriff„Zacken" nicht notwendigerweise„spitze" Erhebungen, sondern ganz allgemein Erhebungen beinhalten, wobei typischerweise auf einer Längsseite der Lichtaustrittsöffnung 20 bis 400, meist 50 bis 200 solcher Erhebungen vorgesehen sind.

Um ein praktisches Beispiel zu geben, das im Rahmen der Erfindung realisiert wurde, sei angegeben, dass bei einem Beispiel die annähernd rechteckförmige Lichtaustrittsöffnung 10 der Abschirmblende 9 80 mm breit und 18 mm hoch war und die Zacken 15 eine Höhe und Breite zwischen 0,5 bis 2 mm aufwiesen. An Hand der Fig. 8 und 9, welche eine für einen Scheinwerfer mit der erfindungsgemäßen beispielsweisen Ausführung gemessene

Lichtverteilung zeigen - Fig. 8 - bzw. für den gleichen Scheinwerfer ohne Zacken 15 an der Umrandung der Lichtaustrittsöffnung 10 - Fig. 9 erkennt man Streulichtbereiche oberhalb und unterhalb des gewünschten Lichtbilds, von welchen der obere Bereich besonders stark ausgeprägt ist. Bei Anwendung der beschriebenen erfindungsgemäßen Ausbildung mit Zacken an der Umrandung - Fig. 8 - erreicht das unerwünschte Streulicht eine maximale Lichtstärke von 162 cd, bei einer Ausbildung ohne Zacken jedoch 323 cd.

An Hand der Fig. 10 a bis f sollen noch verschiedene Ausbildungen zum Teil noch nicht erörterter Varianten der Erfindung erläutert werden.

Fig. 10a zeigt nochmals in einem Detail der Fig. 2 die unerwünschte Reflexion von

Randstrahlen LR als abgelenkte Lichtstrahlen LA nach vorne in Richtung der Projektionsoptik. Fig. 10b zeigt eine Ausbildung, bei welcher die Umrandung der Abschirmblende 9 als Ablenkstruktur zumindest bereichsweise eine abgeschrägte Kante 17 aufweist, wobei die über die Dicke der Abschirmblende 9 verlaufende Abschrägung in Richtung der optischen Achse a und der Leuchteinheit unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist. Dabei ist in der folgenden Fig. 10c die Neigung dieses Winkels entgegengesetzt zu jener nach Fig. 10b, doch in beiden Fällen werden die einlangenden Randstrahlen L _R als abgelenkte Lichtstrahlen L _A von der Projektionsoptik ferngehalten.

Fig. lOd und Fig. lOe zeigen analog zu Fig. 4 abgewinkelte Kantenbereiche, wobei die Abwinklung 18 in Fig. lOd in Richtung der Leuchteinheit nach hinten verläuft, in Fig. lOe jedoch nach vorne zu der Projektionsoptik. Wie man an dem Strahlenverlauf der

einlangenden Randstrahlen L _R und der abgelenkten Lichtstrahlen L _A erkennt, ist die Wirkung der Ablenkstruktur jedoch in beiden Fällen vergleichbar und ähnlich wie bei den

Abschrägungen der Fig. 10b und Fig. 10c.

Schließlich zeigt Fig. lOf eine Ausbildung, bei welcher die Umrandung zumindest bereichsweise nach Art einer Schneide 19 verjüngt ist, wobei auch hier der Effekt einer Verminderung des Streulichts ersichtlich ist, da es keinen flächigen Bereich gibt, welcher Randstrahlen L _R als abgelenkte Lichtstrahlen L _A in Richtung der Projektionsoptik führen könnte, vielmehr eine abgeschrägte Kante 17 wie bei der Ausführung nach Fig. 10c wirksam ist.

Wenngleich im Rahmen dieser Beschreibung der Erfindung eine spezielle Leuchteinheit 2 dargestellt und beschrieben wurde, nämlich eine Leuchteinheit für einen sogenannten „Matrix-Scheinwerfer" mit einer größeren Anzahl von LEDs und einer Vorsatzoptik mit Lichtleitern, soll es klar sein, dass die Erfindung keineswegs auf eine bestimmte

Leuchteinheit eingeschränkt ist. Es ist weder eine Vorsatzoptik noch eine matrixartige Anordnung von LEDs für die Realisierung der Erfindung erforderlich, ebenso wie an Stelle von LEDs andere Leuchtmittel, wie Laserdioden mit Lichtkonvertern, diese auch mit scannenden Laserstrahlen, Gasentladungslampen und dgl. mehr zum Einsatz kommen können.

Liste der Bezugszeichen

1 Scheinwerfer L _A abgelenkte Lichtstrahlen

2 Leuchteinheit L _e Strahlengang

3 Lichtquelle LR Randstrahlen

4 Leiterplatte LRS Streulicht

5 LEDs Ls Sonnenstrahlen

6 Vorsatzoptik

7 Halterung

8 Projektionsoptik

9 Abschirmblende

10 Lichtaustrittsöffnung

11 Gehäuse

12 Begrenzungsfläche

13 Umrandung

14 abgewinkelter Kantenbereich

15 Zacken

16 Rillen

17 abgeschrägte Kante 18 Abwinklung

19 Schneide