AT15697U1 - Fahrzeugscheinwerfer mit einem Reflektor - Google Patents

Abstract

Fahrzeugscheinwerfer (1), umfassend einen Reflektor (2) und zumindest eine Lichtquelle (3), welche in etwa in einem Brennpunkt (4) des Reflektors (2) angeordnet ist, wobei der Reflektor (2) eine Reflektorfläche (5) umfasst, die durch Überlagerung einer Diffusorfläche (6) und einer Basisfläche (7) bestimmt ist. Die Basisfläche (7) ist durch eine Freiformfläche mit einem Brennpunkt, der dem Brennpunkt (4) des Reflektors (2) entspricht, gebildet, und eine horizontalen Ebene durch die horizontale Achse (H) und die optische Achse (Z) aufgespannt ist, die die Basisfläche (7) schneidet und dadurch eine Schnittkurve (8) gebildet ist, und auf der Schnittkurve (8) Stützstellen definiert sind. Lichtstrahl-Vektoren verlaufen vom Brennpunkt (4) zu den Stützstellen und in den Stützstellen der Schnittkurve (8) sind Tangenten definiert. Die reflektierten Lichtstrahl-Vektoren spannen Ebenen mit Linien, die durch die Stützstellen und parallel zur vertikalen Achse (V) verlaufen und dabei die Basisfläche (7) schneiden und dort Stützlinien definieren auf, wobei die Diffusorfläche (6) nur in den Stützlinien mit der Basisfläche (7) zusammenfällt. Die Diffusorfläche ( 6) weist in zumindest einer horizontalen Schnittebene eine Kurvenform auf, die im Wesentlichen einer Sinus-Funktion, im Wesentlichen dem Betrag einer Sinus-Funktion oder zumindest in Teilabschnitten der Kurve im Wesentlichen zumindest einer Parabel-Funktion entspricht oder im Wesentlichen eine stetige Funktion ist.

Description

Beschreibung

FAHRZEUGSCHEINWERFER MIT EINEM REFLEKTOR [0001] Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer, umfassend einen Reflektor mit reflektierender Oberfläche und zumindest eine Lichtquelle, welche in etwa in einem Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist, wobei der Reflektor das von der Lichtquelle emittierte Licht vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung einer optischen Achse des Reflektors, die im Wesentlichen horizontal orientiert ist und mit einer zur optischen Achse orthogonalen, horizontalen Achse und einer vertikalen Achse ein kartesisches Koordinatensystem bildet, reflektiert, wobei der Reflektor eine Reflektorfläche umfasst, die durch Überlagerung einer Diffusorfläche und einer Basisfläche bestimmt ist, wobei die Basisfläche durch eine Freiformfläche mit einem Brennpunkt, der dem Brennpunkt des Reflektors entspricht, gebildet ist, und im kartesischen Koordinatensystem eine horizontalen Ebene durch die horizontale Achse und die optische Achse aufgespannt ist, die die Basisfläche schneidet und dadurch eine Schnittkurve gebildet ist, und auf der Schnittkurve Stützstellen definiert sind, und Lichtstrahl-Vektoren vom Brennpunkt zu den Stützstellen verlaufen, und in den Stützstellen der Schnittkurve Tangenten und Lote definiert sind, wobei die Lote in der Ebene der Schnittkurve und orthogonal zu den Tangenten definiert sind, und Einfallswinkel durch die Winkel in den Stützstellen zwischen Loten und Lichtstrahl- Vektoren bestimmt sind, und Ausfallswinkel durch die Winkel in den Stützstellen zwischen Loten und reflektierten Lichtstrahl-Vektoren bestimmt sind, wobei Lichtstrahl-Vektoren in den Stützstellen derart reflektiert werden, dass die Beträge der Einfallswinkel den Beträgen der Ausfallswinkel entsprechen und ausgehend von den Stützstellen reflektierte Lichtstrahl-Vektoren definieren, und die reflektierten Lichtstrahl-Vektoren Ebenen mit Linien aufspannen, die durch die Stützstellen und parallel zur vertikalen Achse verlaufen und dabei die Basisfläche schneiden und dort Stützlinien definieren, wobei die Diffusorfläche nur in den Stützlinien mit der Basisfläche zusammenfällt.

[0002] Bei der Entwicklung der gegenwärtigen Scheinwerfersysteme steht immer mehr der Wunsch im Vordergrund, ein möglichst hochaufgelöstes, homogenes Lichtbild auf die Fahrbahn projizieren zu können. Der Begriff „Fahrbahn wird hier zur vereinfachten Darstellung verwendet, denn selbstverständlich hängt es von den örtlichen Gegebenheiten ab, ob sich ein Lichtbild tatsächlich auf der Fahrbahn befindet oder auch darüber hinaus erstreckt. Prinzipiell entspricht das Lichtbild im verwendeten Sinn einer Projektion auf eine vertikale Fläche entsprechend der einschlägigen Normen, die sich auf die KFZ-Beleuchtungstechnik beziehen.

[0003] Bekannte Fahrzeugscheinwerfer weisen Reflektoren auf, die Licht aus einer oder mehreren Lichtquellen zum einen ein gewünschtes Lichtbild, beispielsweise als Abblendlicht, Vorfeldlicht, Nebellicht, Fernlicht oder Abbiegelicht, emittieren, zum anderen aber eine inhomogene Strahldichteverteilung innerhalb des Lichtbildes aufweisen, die als störend oder unangenehm empfunden werden und beispielsweise als streifige Abfolge von dunkleren und helleren Bereichen auf der Fahrbahn wahrgenommen werden.

[0004] Oft werden Reflektoren aus einer Mehrzahl von Teilreflektoren gebildet, unter anderem um mehrere Brennpunkte im Reflektor für mehrere Lichtquellen zu berücksichtigen, die jeweils als Reflektorsegmente nebeneinander angereiht werden. Um die Reflektorsegmente miteinander zu verbinden, müssen zwischen den einzelnen Reflektorsegmenten stufenförmige Verbindungsflächen eingebracht werden, deren Orientierung sich von den zu verbindenden Reflektorsegmenten unterscheiden, sodass störende Reflexionen entstehen, die zu einer mit Inhomogenitäten behafteten Lichtverteilung führen.

[0005] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, mit einem Fahrzeugscheinwerfer, der zumindest eine Lichtquelle und einen Reflektor umfasst, ein Lichtbild zu erzeugen, beispielsweise ein Lichtbild bzw. eine Lichtverteilung für ein Abblendlicht, Vorfeldlicht, Nebellicht, Fernlicht oder Abbiegelicht, wobei die Bildung von störenden Inhomogenitäten in der Lichtverteilung reduziert ist.

[0006] Diese Aufgabe wird mit einem Fahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art /16

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Patentamt dadurch gelöst, dass die Diffusorfläche in zumindest einer horizontalen Schnittebene eine Kurvenform aufweist, die im Wesentlichen einer Sinus-Funktion oder im Wesentlichen dem Betrag einer Sinus-Funktion entspricht.

[0007] Durch diese Ausgestaltung der Diffusorfläche insbesondere in Kombination mit der Ausrichtung der Stützlinien kann eine besonders homogene Lichtberteilung des Fahrzeugscheinwerfers erreicht werden.

[0008] Die Lösung der Aufgabe wird über eine Reflektorfläche mit reflektierender Oberfläche erzielt, wobei die Reflektorfläche durch Überlagerung einer Basisfläche, die im Wesentlichen ein zweidimensional gekrümmtes Freiformflächenprofil aufweist, mit einer Diffusorfläche, die eine periodische oder nichtperiodische, im Wesentlichen wellenförmige Oberfläche aufweist, ausgebildet sein kann. Die reflektierende Oberfläche kann dabei durch eine geeignete Metallbeschichtung einer Kunststoffstruktur, die den Reflektor an sich bildet, oder auch durch Bildung des Reflektors durch ein geformtes Blech mit reflektierenden Eigenschaften, erreicht werden.

[0009] Über die Amplitude der Sinus-Funktion kann das Ausmaß der Streuung kontrolliert werden. Die Sinus-Funktion weist dabei eine konstante Amplitude und eine konstanten Periodenlänge auf.

[0010] Freiformflächenreflektoren können mehrere Reflektorbereiche umfassen, die sowohl parabolische als auch hyperbolische Grundformen aufweisen.

[0011] Die Basisfläche bewirkt im Wesentlichen die Erzeugung eines gewünschten Lichtbilds bei entsprechender Anordnung in einem Fahrzeug, beispielsweise Abblendlicht, Vorfeldlicht, Nebellicht, Fernlicht oder Abbiegelicht, bei Beleuchtung durch zumindest eine Lichtquelle, die in einem Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist. Die Diffusorfläche bewirkt die Streuung des einfallenden Lichts zu dessen Homogenisierung im Lichtbild, d.h. der gleichmäßigen Lichtverteilung im Lichtbild.

[0012] Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Reflektorfläche wird erreicht, dass die Lichtverteilung besonders homogen ist, sodass störende und unerwünschte lokale Helligkeitsmaxima bzw. -minima im Lichtbild vermieden werden können beziehungsweise reduziert werden. Insbesondere bei Verwendung mehrerer Lichtquellen vergrößert sich dieser Vorteil, da Lichtquellen, die nicht direkt im, sondern benachbart zum Brennpunkt des Reflektors liegen, beispielsweise nicht mehr auf Flächen leuchten, die an Kanten angrenzen und ungünstig reflektiert werden. Selbst die räumliche Ausdehnung der leuchtenden Fläche eines einzelnen LEDBauteils oder des Leuchtbogens bzw. der Leuchtwendel verursacht bereits störende Inhomogenitäten.

[0013] Eine vorteilhafte Ausführungsform umfasst äquidistante Unterteilungseinheiten in der Reflektorfläche. Diese äquidistante Unterteilungseinheiten können dabei die geometrische Abstände sein, die sowohl den Abständen der direkten Verbindungslinien zwischen zwei benachbarten Stützstellen entsprechen als auch jene, die den Abständen der relativen Komponenten bzw. dem Relativabstand der kartesischen Koordinaten zwischen zwei benachbarten Stützstellen in Richtung der horizontalen Achse entsprechen. Dadurch wird ein besonders homogenes Lichtbild, d.h. eine sehr gleichmäßige Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug erreicht. Grundsätzlich sind auch andere Verteilungen der Unterteilungseinheiten denkbar, beispielsweise vom Brennpunkt ausgehend zum Rand hin mit zu- oder abnehmender Länge, um im Randbereich z.B. eine zusätzliche Verbreiterung des Licht-Diffusionswinkels vorzusehen. Der Licht-Diffusionswinkel ist jener Winkel, in den Licht in den Raum gestreut wird.

[0014] Eine Weiterentwicklung der Unterteilungseinheiten in der Reflektorfläche basiert darauf, dass benachbarte Stützstellen idente Abstände der Bogenlängen auf der Schnittkurve aufweisen, woraus eine besonders homogene Lichtverteilung des Fahrzeugscheinwerfers resultiert.

[0015] Es bilden sich besonders wenig unerwünschte Helligkeitsschwankungen im Lichtbild aus, wenn die Diffusorfläche zumindest einer horizontalen Schnittebene eine Kurvenform aufweist, die im Wesentlichen eine stetige Funktion ist, insbesondere wenn die Diffusorfläche im

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Wesentlichen eine stetige Funktion ist. Im Wesentlichen stetig bedeutet hier, dass die Funktion nicht im mathematischen Sinn stetig sein soll, sondern eine Funktion umfasst, die keine abrupten Sprünge aufweist, um eine homogene Lichtverteilung zu erreichen. Somit sind auch Funktionen umfasst, wie beispielsweise halbkreisförmige Kurvenverläufe, die mathematisch gesehen nicht stetig sind.

[0016] In einer besonders günstigen Ausführungsform weist die Diffusorfläche in zumindest einer vertikalen Schnittebene eine Kurvenform auf, die im Wesentlichen einen glatten, vorzugsweise parabelartigen Verlauf aufweist, d.h. keine Welligkeit hat.

[0017] Der Fahrzeugscheinwerfer weist einen besonders günstigen Aufbau auf, wenn zumindest eine Lichtquelle eine LED, insbesondere eine Power-LED (Hochstrom-Leuchtdiode) oder einen Halbleiter-Laser umfasst.

[0018] Vorteilhaft lässt sich die Erfindung nutzen, indem die Lichtquelle vorzugsweise mehrere LEDs oder eine Multi-Chip LED, die wiederum mehrere, nebeneinander angeordnete, integrierte LEDs, umfasst, die vorzugsweise in einer Reihe angeordnet sind, die beispielsweise in Richtung der horizontalen Achse orientiert sind.

[0019] Insbesondere für einen Abblendlicht-, Vorfeldlicht-, Nebellicht-, Fernlicht- oder Abbiegelicht-Scheinwerfer eines Fahrzeugs lassen sich erfindungsgemäß günstige Lichtverteilungen erzielen.

[0020] Die Erfindung und deren Vorteile werden in Folgenden anhand von nicht einschränkenden Beispielen näher beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Zeichnungen zeigen:

[0021] Fig. 1 [0022] Fig. 2 [0023] Fig. 3 [0024] Fig. 4 [0025] Fig. 5 [0026] Fig. 6 [0027] Fig. 7 [0028] Fig. 8 [0029] Fig. 9a [0030] Fig. 9b eine perspektivische Vorderansicht eines Fahrzeugscheinwerfers nach dem Stand der Technik mit der Lage zweier Schnittebenen A-A und B-B durch einen Reflektor,

Schnittkurven des Reflektors nach dem Stand der Technik in den Schnittebenen A-A und B-B, eine perspektivische Vorderansicht des Fahrzeugscheinwerfers nach dem Stand der Technik mit der Lage einer Schnittebene C-C durch einen Brennpunkt des Reflektors, eine Schnittkurve des Reflektors nach dem Stand der Technik in einer Schnittebene C-C durch den Brennpunkt des Reflektors, eine perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers mit der Lage zweier Schnittebenen D-D und E-E durch einen Reflektor,

Schnittkurven eines erfindungsgemäßen Reflektors in Schnittebenen D-D und E-E, eine perspektivische Vorderansicht einer Variante eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers mit der Lage zweier Schnittebenen F-F und G-G durch einen Reflektor,

Schnittkurven einer Variante eines erfindungsgemäßen Reflektors in den Schnittebenen F-F und G-G, eine perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers mit ersten Konstruktionsschritten zur Erlangung einer Reflektorfläche, eine perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers mit weiteren Konstruktionsschritten zur Erlangung einer Reflektorfläche,

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AT 15 697 U1 2018-04-15 österreichisches patentamt [0031] Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung des Reflektors zur Veranschaulichung der Konstruktionsschritte, [0032] Fig. 11 eine perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers mit den abschließenden Konstruktionsschritten.

[0033] Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 11 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Insbesondere sind die für einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer wichtigen Teile dargestellt, wobei klar ist, dass ein Scheinwerfer noch viele andere Teile enthält, die einen sinnvollen Einsatz in einem Kraftfahrzeug, wie insbesondere einem PKW oder Motorrad, ermöglichen.

[0034] Die im Folgenden verwendeten Begriffe für eine „horizontale Ebene oder eine „horizontale Achse beziehen sich jeweils auf eine Einbaulage des Reflektors beispielsweise in einem Fahrzeugscheinwerfer und dienen nur der besseren Verständlichkeit der Beschreibung. Selbstverständlich hängt es von der jeweiligen Einbausituation ab, ob eine „horizontale Ebene oder eine „horizontale Achse tatsächlich horizontal liegt. Daher sind die Begriffe „horizontale Ebene oder eine „horizontale Achse eines Reflektors nicht einschränkend zu verstehen und bilden im Sinne ihres wörtlichen Begriffs kein Kennzeichen für die Erfindung. Mit anderen Worten kann ein Reflektor eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers auch schräg ober vertikal montiert sein, und eine „horizontale Ebene oder eine „horizontale Achse muss in eingebautem Zustand in beispielsweise einem Fahrzeugscheinwerfer nicht horizontal orientiert sein.

[0035] In Fig. 1 ist ein Reflektor 12 eines Fahrzeugscheinwerfers 11 mit einer Lichtquelle 13 nach dem Stand der Technik dargestellt, der aus Reflektor-Segmenten besteht um eine Lichtverteilung, z.B. für ein Fernlicht oder ein Abblendlicht, in Richtung einer optischen Achse Z zu erzeugen. Der Reflektor 12 liegt mit seinem Brennpunkt 14 in der optischen Achse Z und ist in horizontaler Achse H und vertikaler Achse V gekrümmt, wobei sowohl parabolische als auch hyperbolische Kurvenverläufe oder andere, freigeformte Kurvenverläufe möglich sind. Um die Form der Reflektor-Segmente besser zu veranschaulichen sind zwei horizontal angeordnete Schnittebenen A-A und B-B eingezeichnet. Die Schnittkurven des Reflektors 12 in den Schnittebenen A-A und B-B sind in Fig. 2 illustriert und zeigen stufenförmige Übergänge zwischen den einzelnen Segmenten. Die Konstruktion der Segmente ist nachfolgend beschrieben. Fig. 3 zeigt den Reflektor 12 nach Fig. 1 mit einer Schnittebene C-C durch den Brennpunkt 14 des Reflektors 12.

[0036] In Fig. 4 ist die Schnittkurve des Reflektors 12 durch die Schnittebene gezeigt. Zusätzlich sind zu den Reflektor-Segmenten A1-A5 zugehörige Konstruktionslinien dargestellt, die die parabelartigen Kurven Verläufe einzelner Reflektor-Segmente darstellen. Dies dient dazu, verschiedene Lichtverteilungen durch verschiedene Freiflächen-Reflektoren (siehe Konstruktionslinien par1-par5) erzeugen zu können, wobei deren Brennweiten f 1 -f5 von einem gemeinsamen Fokus F ausgehen. Es werden die verschiedenen Freiflächen- Reflektoren durch die Teilflächen A1-A5 segmentiert und dann zu einem zusammengesetzten Reflektor kombiniert. Die Übergänge zwischen den Segmentflächen werden durch Verbindungsflächen direkt miteinander verbunden, wodurch sich Stufen in der resultierenden Reflektorfläche ausbilden.

[0037] In diesem Beispiel umfasst der Fahrzeugscheinwerfer 11 drei Lichtquellen 13, die in einer Reihe in Richtung der horizontalen Achse H angeordnet sind, wobei der Brennpunkt 14 (Fokus) aller Parabeln par1-par5 im Ort der mittleren LED-Lichtquelle liegt.

[0038] Es kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Lichtquellen im Brennpunkt oder in Brennpunkten angeordnet sind. Mehrere Lichtquellen können dabei als einzelne Bauteile oder in zumindest einem gemeinsamen elektronischen Bauteil integriert sein (Multi-Chip LED), wobei das zumindest eine elektronische Bauteil eine Mehrzahl von zumindest zwei, drei, vier oder fünf lichtemittierenden Flächen (LEDs) aufweist, die vorzugsweise in einer Reihe angeordnet sind.

[0039] Je nach gewünschter Lichtverteilung kann vorgesehen sein, dass ein virtueller Schwerpunkt der lichtemittierenden Fläche im Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist, wobei der virtuelle Schwerpunkt nach Ermittlung der geometrischen Schwerpunkte der einzelnen Iichtemit4/16

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Patentamt tierenden Flächen durch deren Mittelung ermittelt wird.

[0040] Für abgeblendete Lichtverteilungen wird meist die Kante des LED-Bauteils, an dem Licht abgestrahlt wird, durch den Brennpunkt gelegt. Für Fernlicht- Lichtverteilungen wird meist der virtuelle Schwerpunkt der Lichtemission, der nicht mit dem Flächenmittelpunkt des LED-Bauteils übereinstimmen muss, durch den Brennpunkt gelegt.

[0041] Bei Fernlichtverteilung ist weniger der Verlauf einzelner Kanten, sondern vielmehr die Homogenität des Gesamtlichtbildes von besonderer Bedeutung, wobei typischerweise die Lichtbilder einzelner lichtemittierender Flächen zumindest teilweise überlagert werden.

[0042] Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer T, insbesondere für ein Abblendlicht, Vorfeldlicht, Nebellicht, Fernlicht oder Abbiegelicht, umfassend einen Reflektor 2' mit reflektierender Oberfläche und zumindest eine Lichtquelle 3', welche in etwa in einem Brennpunkt 4' des Reflektors 2' angeordnet ist.

[0043] Der Reflektor 2' reflektiert das von der Lichtquelle 3' emittierte Licht vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung einer optischen Achse Z des Reflektors 2', die im Wesentlichen horizontal orientiert ist, die Abstrahlrichtung des Fahrzeugscheinwerfers 1' bildet und mit einer zur optischen Achse Z orthogonalen, horizontalen Achse H und einer vertikalen Achse V ein kartesisches Koordinatensystem bildet.

[0044] In diesem Beispiel kann der Fahrzeugscheinwerfer 1' mehrere Lichtquellen 3', beispielsweise in Form von LEDs, die in einer Reihe in Richtung der horizontalen Achse H angeordnet sind, umfassen. Der Reflektor kann derart gestaltet sein, dass die mittlere Lichtquelle der LEDReihe im Brennpunkt des Reflektors 2' angeordnet ist, was für ein Fernlicht besonders vorteilhaft ist. Die Reflektorfläche 5' umfasst in diesem Beispiel eine erste Variante einer der Basisfläche 7 der Reflektorfläche 5' überlagerten Diffusorfläche 6', die in diesem Beispiel in zumindest einer horizontalen Schnittebene eine Kurvenform der Schnittkurve 8' aufweist, die im Wesentlichen einer Sinus-Funktion entspricht, die per Definition stetig ist, und in zumindest einer vertikalen Schnittebene eine Kurvenform aufweist, die vorzugsweise im Wesentlichen eine Parabel oder Hyperbel vorzugsweise höherer Ordnung ist.

[0045] Fig. 6 stellt die Schnittkurven des Reflektors nach Fig. 5 in den dort eingezeichneten Schnittebenen D-D und E-E zur besseren Verständlichkeit dar, sowie die Lage der Lichtquellen 3' im Brennpunkt.

[0046] Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugscheinwerfer 1, der eine Fernlicht- oder eine Abblendlicht-Lichtverteilung aufweisen kann, umfassend einen Reflektor 2 mit reflektierender Oberfläche und zumindest eine Lichtquelle 3 in einem Brennpunkt 4 des Reflektors 2.

[0047] Der Reflektor 2 reflektiert das von der Lichtquelle 3 emittierte Licht im Wesentlichen in Richtung einer optischen Achse Z des Reflektors 2, die im Wesentlichen horizontal orientiert ist und mit einer zur optischen Achse Z orthogonalen, horizontalen Achse H und einer vertikalen Achse V ein kartesisches Koordinatensystem bildet. In diesem Beispiel umfasst der Fahrzeugscheinwerfer mehrere Lichtquellen 3 in Form von LEDs, die in einer Reihe in Richtung der horizontalen Achse H angeordnet sind.

[0048] Der Reflektor 2 kann derart gestaltet sein, dass die mittlere Lichtquelle 3 der LEDReihe im Brennpunkt 4 des Reflektors 2 angeordnet ist. Die Reflektorfläche 5 umfasst in diesem Beispiel eine erste Variante einer der Basisfläche 7 überlagerten Diffusorfläche 6, die in zumindest einer horizontalen Schnittebene eine Kurvenform der Schnittkurve 8 aufweist, die im Wesentlichen einer Sinus-Funktion entspricht und in zumindest einer vertikalen Schnittebene eine Kurvenform aufweist, die im Wesentlichen eine Parabel oder Hyperbel vorzugsweise höherer Ordnung ist.

[0049] Fig. 8 stellt die Schnittkurven 8 des Reflektors nach Fig. 7 in den Schnittebenen F-F und G- G zur besseren Verständlichkeit dar, sowie die Lage der Lichtquellen 3 im Brennpunkt. [0050] Fig. 9a, Fig. 9b, Fig. 10 und Fig. 11 zeigen Konstruktionsschritte zum Entwurf eines

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Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers 1.

[0051] In diesem Ausführungsbeispiel wird von einer im Wesentlichen glatten, vorzugsweise zumindest teilweise parabelförmigen Freiformfläche in einem kartesischen Koordinatensystem als Basisfläche 7 für einen Reflektor 2 mit einem Brennpunkt 4 ausgegangen. Im kartesischen Koordinatensystem ist eine horizontale Ebene durch eine horizontale Achse H und eine optische Achse Z aufgespannt, die die Basisfläche 7 schneidet und dadurch eine Schnittkurve 8 bildet.

[0052] Auf der Schnittkurve 8 sind Stützstellen P1-P5, Q1-Q5 definiert und Lichtstrahl-Vektoren VP1-VP5, VQ1-VQ5 verlaufen vom Brennpunkt 4 zu den Stützstellen P1-P5, Q1-Q5. In den Stützstellen P1-P5, Q1-Q5 der Schnittkurve 8 sind Tangenten TP1-TP5, TQ1-TQ5 bzw. Lote LP1-LP5, LQ1-LQ5 definiert, die jeweils in der Ebene der Schnittkurve 8 liegen und die Lote LP1-LP5, LQ1-LQ5 orthogonal zu den Tangenten TP1-TP5, TQ1-TQ5 ausgerichtet sind.

[0053] Einfallswinkel AP3, AP5 sind durch die Winkel in den Stützstellen P3, P5 zwischen den Loten LP3, LP5 und Lichtstrahl-Vektoren VP3, VP5 bestimmt.

[0054] Ausfallswinkel BP3, BP5 sind durch die Winkel in den Stützstellen P1, P3 zwischen den Loten LP3, LP5 und reflektierten Lichtstrahl-Vektoren VP3', VP5' bestimmt.

[0055] Die Lichtstrahl-Vektoren VP1-VP5, VQ1-VQ5 werden in den Stützstellen P1-P5, Q1-Q5 bezüglich dem Lot LP1-LP5, LQ1-LQ5 auf die Tangenten TP1-TP5, TQ1-TQ5 der Schnittkurve 8 gemäß dem Reflexionsgesetz reflektiert, sodass die Beträge der Einfallswinkel AP3, AP5 den Beträgen der Ausfallswinkel BP3, BP5 entsprechen und, ausgehend von den Stützstellen PIPS, Q1-Q5, reflektierte Lichtstrahl-Vektoren VPT-VP5', VQT-VQ5' definieren.

[0056] Die reflektierten Lichtstrahl-Vektoren VPT-VP5', VQ1'-VQ5' können mit den Linien der Lote LP1-LP5, LQ1-LQ5 Ebenen aufspannen, die durch die Stützstellen P1-P5, Q1-Q5 gehen und parallel zur vertikalen Achse V die Basisfläche 7 schneiden und dort Stützlinien SP1-SP5, SQ1-SQ5 definieren.

[0057] Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Reflektors 2 gemäß der vorhergehenden Beschreibung, wobei die Lichtstrahl-Vektoren VP1-VP5, VQ1-VQ5 vom Brennpunkt 4 zu den Stützstellen P1-P5, Q1-Q5 verlaufen, und in den Stützstellen P1-P5, Q1-Q5 der Schnittkurve 8 Tangenten TP1-TP5, TQ1-TQ5 und Lote LP1-LP5, LQ1-LQ5 definiert sind. Ansonsten gilt selbiges wie in Fig. 9a und Fig. 9b.

[0058] Der folgende Konstruktionsschritt zur Bildung der Reflektorfläche 2 für einen Reflektor 2 eines Fahrzeugscheinwerfers 1 durch Überlagerung der Diffusorfläche 6 mit der Basisfläche 7, ist in Fig. 11 gezeigt, wobei die Diffusorfläche 6 nur in den Stützlinien SP1-SP5, SQ1-SQ5 mit der Basisfläche 7 zusammenfällt.

[0059] Das Ausführungsbeispiel zeigt äquidistante Unterteilungseinheiten entlang der horizontalen Achse H, wobei auch andere Verteilungen der Unterteilungseinheiten möglich sind. Alternativ können im Wesentlichen gleiche Bodenlängen zwischen benachbarten Stützstellen P(i) und P(i+1) auf der Schnittkurve 8 gewählt werden, wodurch eine besonders homogene Lichtverteilung erzielt wird.

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LISTE DER BEZUGSZEICHEN:

1,1', 1, 11	Fahrzeugscheinwerfer
2, 2', 2, 12	Reflektor
3, 3', 3, 13	Lichtquelle
4, 4', 4, 14	Brennpunkt
5, 5', 5	Reflektorfläche
6, 6', 6	Diffusorfläche
7, T, 7	Basisfläche
8, 8', 8	Schnittkurve
A1-A5	Teilfläche
par1-par5	Parabel
P1-P5, Q1-Q5	Stützstelle
SP1-SP5, SQ1-SQ5	Stützlinie
LP1-LP5, LQ1-LQ5	Lot
TP1-TP5, TQ1-TQ5	Tangente
VP1-VP5, VQ1-VQ5	Lichtstrahl-Vektor
VPT-VP5', VQT-VQ5'	reflektierter Lichtstrahl-Vektor

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Claims (16)

Ansprüche

1. Fahrzeugscheinwerfer (1, T, 1), umfassend einen Reflektor (2, 2', 2) mit reflektierender Oberfläche und zumindest eine Lichtquelle (3, 3', 3), welche in etwa in einem Brennpunkt (4, 4', 4) des Reflektors (2, 2’, 2“) angeordnet ist, wobei der Reflektor (2, 2', 2) das von der Lichtquelle (3, 3', 3) emittierte Licht vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung einer optischen Achse (Z) des Reflektors (2, 2', 2), die im Wesentlichen horizontal orientiert ist und mit einer zur optischen Achse (Z) orthogonalen, horizontalen Achse (H) und einer vertikalen Achse (V) ein kartesisches Koordinatensystem bildet, reflektiert, wobei der Reflektor (2, 2', 2) eine Reflektorfläche (5, 5', 5) umfasst, die durch Überlagerung einer Diffusorfläche (6, 6', 6) und einer Basisfläche (7, 7', 7) bestimmt ist, wobei die Basisfläche (7, 7', 7) durch eine Freiformfläche mit einem Brennpunkt, der dem Brennpunkt (4, 4', 4) des Reflektors (2, 2', 2) entspricht, gebildet ist, und im kartesischen Koordinatensystem eine horizontalen Ebene durch die horizontale Achse (H) und die optische Achse (Z) aufgespannt ist, die die Basisfläche (7, 7', 7) schneidet und dadurch eine Schnittkurve (8, 8', 8) gebildet ist, und auf der Schnittkurve (8, 8', 8) Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) definiert sind, und LichtstrahlVektoren (VP1-VP5, VQ1-VQ5) vom Brennpunkt (4, 4', 4) zu den Stützstellen (P1-P5, Q1Q5) verlaufen, und in den Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) der Schnittkurve (8, 8', 8) Tangenten (TP1-TP5, TQ1TQ5) und Lote (LP1-LP5, LQ1-LQ5) definiert sind, wobei die Lote (LP1-LP5, LQ1-LQ5) in der Ebene der Schnittkurve (8, 8', 8) und orthogonal zu den Tangenten (TP1-TP5, TQ1TQ5) definiert sind und

Einfallswinkel (AP1-AP5, AQ1-AQ5) durch die Winkel in den Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) zwischen den Loten (LP1-LP5, LQ1-LQ5) und den Lichtstrahl-Vektoren (VP1-VP5, VQ1VQ5) bestimmt sind, und

Ausfallswinkel (BP1-BP5, BQ1-BQ5) durch die Winkel in den Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) zwischen den Loten (LP1-LP5, LQ1-LQ5) und reflektierten Lichtstrahl-Vektoren (VPT-VP5', VQT-VQ5') bestimmt sind, wobei

Lichtstrahl-Vektoren (VP1-VP5, VQ1-VQ5) in den Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) derart reflektiert werden, dass die Beträge der Einfallswinkel (AP3, AP5) den Beträgen der Ausfallswinkel (BP3, BP5) entsprechen und ausgehend von den Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) reflektierte Lichtstrahl-Vektoren (VPT-VP5', VQT-VQ5') definieren, und die reflektierten Lichtstrahl-Vektoren (VPT-VP5', VQT-VQ5') Ebenen mit Linien (LP1-LP5, LQ1-LQ5) aufspannen, die durch die Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) und normal zur vertikalen Achse (V) verlaufen und dabei die Basisfläche (7, 7', 7) schneiden und dort Stützlinien (SP1- SP5, SQ1-SQ5) definieren, wobei die Diffusorfläche (6, 6', 6) nur in den Stützlinien (SP1-SP5, SQ1-SQ5) mit der Basisfläche (7) zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorfläche (6, 6', 6) in zumindest einer horizontalen Schnittebene eine Kurvenform aufweist, die im Wesentlichen einer Sinus-Funktion, im Wesentlichen dem Betrag einer Sinus-Funktion oder zumindest in Teilabschnitten der Kurve im Wesentlichen zumindest einer Parabel-Funktion entspricht oder im Wesentlichen eine stetige Funktion ist.

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2. Fahrzeugscheinwerfer (1, T, 1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relativen Komponenten der kartesischen Koordinaten der Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) in Richtung der horizontalen Achse (H) äquidistant sind.

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Fig· 5

3. Fahrzeugscheinwerfer (1, T, 1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Stützstellen (P1-P5, Q1-Q5) idente Abstände der Bogenlängen auf der Schnittkurve (8, 8', 8) aufweisen.

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4. Fahrzeugscheinwerfer (1, T, 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorfläche (6, 6', 6) in zumindest einer vertikalen Schnittebene eine Kurvenform aufweist, die im Wesentlichen eine Parabel höherer Ordnung ist.

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Q5 Q4 t Q3

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5. Fahrzeugscheinwerfer (1, T, 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (3, 3', 3) ein halbleiter-basiertes Lichtemissionselement umfasst, insbesondere eine LED oder eine Power-LED oder ein Halbleiterlaser.

6/7 oi '^su

6. Fahrzeugscheinwerfer (1, T, 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3, 3', 3) mehrere LEDs umfasst, die vorzugsweise in einer Reihe angeordnet sind, die vorzugsweise in Richtung der horizontalen Achse (H) orientiert sind.

7. Fahrzeugscheinwerfer (1, T, 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Lichtverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (1, T, 1) eine Abblendlicht-, Vorfeld-, Nebellicht-, Fernlicht- oder Abbiegelicht-Lichtverteilung ist.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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2018-04-15 östeBtic«^ patenten«

Fig. 2iSto^{nd der} Technik)

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20A3-⁰⁴'¹⁵ öste«K«^ß*^es paWamt

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