DE4333425A1

DE4333425A1 - Fahrzeugscheinwerfer-Reflektor zur Verwendung mit einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE4333425A1
Application number: DE4333425A
Authority: DE
Inventors: Naohi Nino
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-10-06
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: US5361193A; FR2696529B1; GB2271629B; GB2271629A; GB9318534D0; DE4333425C2; JP2775373B2; FR2696529A1; JPH06119801A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Reflektor für einen Fahr zeugscheinwerfer, welcher als Lichtquelle eine Entladungs lampe verwendet.

Der momentane Trend beim Kraftfahrzeugdesign hat Anstrengungen zur Entwicklung neuer Arten von Scheinwerfern hervorgerufen. Infolge der stromlinienförmigen Karosserieformen, um die An forderungen nach hoher Geschwindigkeit und gutem Brennstoff nutzungswirkungsgrad zu erfüllen, neigen sich die vorderen Stirnflächen von Kraftfahrzeugen immer weiter in Richtung zur Horizontalebene, was es erforderlich macht, daß die äußeren Linsen von Scheinwerfern ebenfalls entsprechend geneigt wer den. Dies führt dazu, daß die wirksame Höhe der Scheinwerfer abnimmt. Ein weiterer Trend geht dahin, daß kleine Metall halogenidlampen wachsende Aufmerksamkeit als Lichtquellen für derartige Scheinwerfer erfahren.

Fig. 15 zeigt schematisch die räumliche Beziehung zwischen einer Metallhalogenidlampe a und einem Rotationsparaboloid- Reflektor b. Die Metallhalogenidlampe a ist so angeordnet, daß die zentrale Achse ihrer Glasröhre c mit der optischen Achse L-L des Reflektors a zusammenfällt. Ein Lichtbogen wird zwischen Elektroden erzeugt, die in einer Kugel d (Ent ladungsraum) angeordnet sind, der sich im Zentrum der Glas röhre c befindet.

Allerdings wurde konventionellerweise die Form von Reflektor oberflächen unter der Annahme entworfen, daß ein spulenför miger Heizfaden verwendet wird; sie wurden also nicht unter grundsätzlicher Berücksichtigung des Aufbaus von Metallhalo genidlampen entworfen. Daher führt die Kombination eines der artigen Reflektors und einer Metallhalogenidlampe in der Hin sicht zu einem Problem, daß in einem Lichtverteilungsmuster auffällig Blendlicht zu Tage tritt.

Fig. 16 zeigt schematisch obere Randabschnitte f, f von Bil dern, die durch reflektierende Sektoren e, e (gestrichelt in Fig. 15 dargestellt) auf einen vorderen Bildschirm projiziert werden, wobei die Sektoren rechte und linke Bereiche der re flektierenden Oberfläche des Reflektors b von Fig. 15 einneh men. Bei einer Betrachtung von der Vorderseite aus weisen die reflektierenden Sektaren e, e vorbestimmte Zentrumswinkel auf.

In Fig. 16 bezeichnen H-H bzw. V-V horizontale bzw. vertikale Linien. Die Bilder f, f liegen unter der Horizontallinie H-H, wobei die Vertikallinie V-V dazwischenliegt, und sind bogen förmig ausgebildet, entsprechend dem elektrischen Lichtbogen der Metallhalogenidlampe a.

Blendlicht ist in Bereichen g, g (in Fig. 16 gestrichelt) auffällig, die über den Bildern f, f liegen und beide Seiten der Horizontallinie H-H einnehmen. Das Blendlicht wird durch Lichtemission durch Metalljodidsubstanzen hervorgerufen, die sich in der Kugel d der Metallhalogenidlampe a ansammeln.

Fig. 17 ist eine vergrößerte Ansicht der Kugel d der Metall halogenidlampe a. Elektrodenstäbe i, i stehen durch Quetsch dichtungsabschnitte h, h vor, die auf beiden Seiten mit der Kugel d verbunden sind. Ein Lichtbogen j wird zwischen spitzen Abschnitten der Elektrodenstäbe i, i erzeugt, die in die Kugel d hinein vorstehen. Der Lichtbogen j weist seine maximale Helligkeit in Positionen p, p auf, die nahe an den Elektro denstäben i, i liegen.

Wie aus Fig. 17 hervorgeht, gibt es eine Ansammlung k von Metalljodidsubstanzen auf dem Boden der Kugel d. Die Ansamm lung k ist der Grund für die Erzeugung von Sekundärlicht in Reaktion auf das Licht des Lichtbogens j, und das Blendlicht in dem Lichtverteilungsmuster wird durch das Licht von der Ansammlung k und einem in Fig. 17 schraffiert dargestellten Bereich hervorgerufen.

Da die Bilder f, f zur Ausbildung der Schnittlinie (Abschnei delinie) und des maximalen Kontrastabschnitts des Lichtver teilungsmusters beitragen, ist die Form der reflektierenden Sektoren e, e zur Verringerung des Blendlichtes wesentlich.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereit stellung eines Fahrzeugscheinwerfer-Reflektors, welcher Blend licht verringern kann, das erzeugt wird, wenn eine Entladungs lampe als Lichtquelle verwendet wird.

Bei einem Fahrzeugsscheinwerfer-Feflektor gemäß der Erfindung besteht eine reflektierende Oberfläche aus drei reflektieren den Sektoren, nämlich zwei Rotationsparaboloid-Sektoren und einem Sektor, welcher die nachstehend angegebene Fundamental oberflächenform aufweist.

Die Fundamentaloberfläche weist, in verallgemeinerter Form, eine Bezugsparabel in einer Ebene auf, die um einen vorbe stimmten Winkel gegenüber der Horizontalebene einschließlich der optischen Achse geneigt ist, und weist einen Bezugspunkt auf der optischen Achse auf (welche durch einen Scheitelpunkt und einen Brennpunkt der Bezugsparabel reicht) vor diesem Brennpunkt. Die reflektierende Oberfläche ist als Sammlung von Schnittlinien gebildet, die jeweils durch Schneiden eines imaginären Rotationsparaboloids erhalten werden, welches ei ne Achse entlang einem Strahlenvektor eines Strahls aufweist (von welchem angenommen wird, daß er von dem Bezugspunkt aus gesandt wird), der an einem Punkt auf einer Parabel reflek tiert wird, die durch Projizieren der Bezugsparabel auf die Horizontalebene erhalten wird, und durch den reflektierenden Punkt gelangt, und einen Brennpunkt am Bezugspunkt durch ei ne imaginäre Ebene einschließlich des Strahlenvektors und parallel zur Vertikalachse aufweist.

Daher weist das imaginäre Rotationsparaboloid den Brennpunkt an dem Bezugspunkt auf, der von dem Brennpunkt der Bezugs parabel um eine gewisse Entfernung abweicht, dessen Achse entlang des Strahlenvektors des Strahls verläuft (von welchem angenommen wird, daß er von dem Bezugspunkt (Brennpunkt) aus gesandt wird, der an dem reflektierenden Punkt auf der Ortho gonalprojektion der Bezugsparabel auf die horizontale Ebene reflektiert wird, und den reflektierenden Punkt einschließt. Die imaginäre Ebene ragt durch den reflektierenden Punkt, um faßt den Strahlenvektor des reflektierten Strahls, und ver läuft parallel zur Vertikalachse. Eine Sammlung der Schnitt linien der imaginären Rotationsparaboloide und der imaginären Ebenen bildet die Fundamentaloberfläche.

Unter der Bedingung, daß ein Lichtbogen einer Entladungslampe im wesentlichen entlang der optischen Achse angeordnet ist, weist der erste reflektierende Sektor, der oberhalb der Hori zontalebene einschließlich der optischen Achse angeordnet ist, die Form eines Rotationsparaboloids auf.

Der zweite reflektierende Sektor, der an der rechten und lin ken Seite der Vertikalebene einschließlich der optischen Achse liegt, weist die Form der voranstehend beschriebenen Fundamen taloberfläche auf. Die Brennpunktposition der Bezugsparabel ist identisch mit jener des ersten reflektierenden Sektors, und die Entfernung zwischen diesem Brennpunkt und dem Bezugs punkt ist größer als die Orthogonalprojektion des Lichtbogens auf die optische Achse.

Der dritte reflektierende Sektor, der unterhalb der Horizon talebene einschließlich der optischen Achse liegt, weist die Form eines Rotationsparaboloids auf. Die Brennpunktlänge des dritten reflektierenden Sektors ist größer als die des ersten reflektierenden Sektors, und die Brennpunktlage des dritten reflektierenden Sektors ist identisch mit dem Bezugspunkt des zweiten reflektierenden Sektors.

Das Lichtbogen-Projektionsmuster auf einem Bildschirm infolge sowohl des ersten als auch dritten reflektierenden Sektors gemäß der Erfindung stellt ein im wesentlichen fächerförmiges Muster dar, welches sich unter der Horizontalebene befindet, infolge der räumlichen Beziehung zwischen dem Lichtbogen und dem Brennpunkt des reflektierenden Sektors. Da sich im Falle des zweiten reflektierenden Sektors der Lichtbogen zwischen dem Brennpunkt der Bezugsparabel und dem Bezugspunkt befindet, der von diesem aus zur Vorderseite und im wesentlichen ent lang der optischen Achse abweicht, die durch diese beiden Punkte ragt, befinden sich Projektionsbilder des Lichtbogens auf dem entfernten Schirm infolge willkürlicher Punkte auf der Schnittlinie des imaginären Rotationsparaboloids und der imaginären Ebene, die für jeden Punkt auf der Orthogonalpro jektion der Bezugsparabel auf die Horizontalebene angenommen werden, unter der Horizontallinie, wobei ein Punkt auf der geneigten Linie entsprechend der Ebene einschließlich der Bezugsparabel als ein Drehzentrum dient.

Zwar zeigt sich Blendlicht, das durch eine Ablagerung hervor gerufen wird, die sich auf dem Boden eines Lichtbogenbildungs raumes sammelt, in Bereichen nahe der Oberkante des Projek tionsmusters, jedoch kann sein Einfluß dadurch unterdrückt werden, daß diese Bereiche unter der Horizontallinie angeord net werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht mit einer Darstellung des Aufbaus einer reflektierenden Oberfläche gemäß der vorliegen den Erfindung;

Fig. 2 eine Beziehung zwischen einem Lichtbogen und der optischen Achse;

Fig. 3 ein Lichtpfaddiagramm mit einer Fundamentaloberfläche gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Anordnung von Heizfadenbildern, die durch die Fundamentaloberfläche gemäß der Erfindung erzeugt werden;

Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung der Ausbildung der Fundamentaloberfläche gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Projektions musters infolge eines reflektierenden Sektors 3(1);

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Projektions musters infolge eines reflektierenden Sektors 3(2);

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Projektions musters infolge eines reflektierenden Sektors 3(3);

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines kombinierten Projektionsmusters infolge der reflektierenden Sek toren 3(1) bis 3(3);

Fig. 10 einen Graphen einer Normalverteilungsfunktion Aten (s, W);

Fig. 11 einen Graphen einer periodischen Funktion WAVE(s, λ);

Fig. 12 einen Graphen einer gedämpften periodischen Funktion Damp(s, λ);

Fig. 13 eine Vorderansicht mit einer schematischen Darstel lung eines Beispiels von Undulationen, welche auf die reflektierende Oberfläche ausgeübt werden;

Fig. 14 eine Vorderansicht mit einer schematischen Darstel lung eines weiteren Beispiels für Undulationen, welche auf die reflektierende Oberfläche ausgeübt werden;

Fig. 15 eine Perspektivansicht eines konventionellen Reflek tors mit einer Metallhalogenidlampe;

Fig. 16 eine erläuternde Darstellung eines Problems bei dem konventionellen Reflektor; und

Fig. 17 eine vergrößerte Seitenansicht mit einer Darstellung des Hauptteils der Metallhalogenidlampe.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Reflektors 1. Seine re flektierende Oberfläche 2 besteht aus drei reflektierenden Sektoren 3(1), 3(2) und 3(3).

Das Koordinatensystem für die reflektierende Oberfläche 2 ist wie nachstehend angegeben festgelegt. Die optische Achse (die senkrecht zur Papieroberfläche von Fig. 1 verläuft) der reflektierenden Oberfläche 2 ist als die x-Achse gewählt. Die Achse senkrecht zur x-Achse, die sich in der Horizontalrich tung erstreckt, ist als die y-Achse ausgewählt (die rechte Seite von Fig. 1 ist die positive Seite). Die Achse senkrecht zur x-Achse, die sich in der Vertikalrichtung erstreckt, ist als die z-Achse gewählt (die obere Hälfte von Fig. 1 ist die positive Hälfte). Der Ursprung O des orthogonalen Koordina tensystems befindet sich im Zentrum eines Lampenbefestigungs lochs 4, bei einer Betrachtung von der Vorderseite.

Der reflektierende Sektor 3(1) ist ein fächerförmiger Sektor, der einen vorbestimmten Zentrumswinkel aufweist und den er sten und zweiten Quadranten der yz-Ebene überbrückt (bei einer Projektion auf diese), und stellt ein Teil eines Rotations paraboloids dar.

Der reflektierende Sektor 3(2) besteht aus zwei fächerförmi gen Untersektoren 3(2L) und 3(2R), die auf der linken Seite (y<0) bzw. der rechten Seite (y<0) der xz-Ebene liegen. In dieser Ausführungsform sind die Zentrumswinkel der Unter sektoren 3(2L) und 3(2R) auf 90° eingestellt. Die Untersekto ren 3(2L) und 3(2R) sind glatt mit dem Sektor 3(1) an Grenz linien 5 und 5′ verbunden, von denen jede mit der xy-Ebene einen Winkel R1 bildet.

Der reflektierende Sektor 3(3), welcher den dritten und vier ten Quadranten der yz-Ebene überbrückt (bei einer Projektion auf diese) ist ein fächerförmiger Sektor, der einen Zentrums winkel 2 · R1 aufweist und ein Teil eines Rotationsparaboloids bildet. Die Brennweite des reflektierenden Sektors 3(3) ist größer als die des reflektierenden Sektors 3(1). Der reflek tierende Sektor 3(3) ist an Grenzen 6 und 6′ glatt mit den Untersektoren 3(2L) und 3(2R) verbunden.

Die Fundamentaloberfläche der Untersektoren 3(2L) und 3(2R) ist in der deutschen Patentanmeldung P 42 00 989.8 vom 16. Januar 1992 beschrieben, die vom selben Anmelder eingereicht wurde, und nachstehend summarisch erläutert.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, liegt ein Heizfaden 7 zwischen ei nem Punkt F (nachstehend als "erster Brennpunkt" bezeichnet) und einem Punkt D (nachstehend als "zweiter Brennpunkt" be zeichnet), mit seiner Zentralachse entlang der x-Achse. Der Punkt D ist von dem Punkt F um eine Entfernung d in der posi tiven Richtung der x-Achse entfernt.

Zur Klarstellung der Orientierung des Heizfadens 7 wird zur Erleichterung der Beschreibung folgende Annahme vorgenommen: "Der Heizfaden 7 weist eine stiftartige Form auf, dessen eine Spitze auf der Seite des Punktes F eine kegelspitzartige Form aufweist, und dessen andere Spitze auf der Seite des Punktes D flach ist".

Zuerst wird eine Parabel 8 mit einem Brennpunkt an dem Punkt F auf der xy-Ebene angenommen.

Nachdem er vom Punkt F (nahe dem hinteren Ende des Heizfadens 7) ausgesandt wurde, und dann am Punkt P3 auf der Parabel 8 reflektiert wurde, breitet sich ein Strahl 9 parallel zur optischen Achse aus (der x-Achse). Andererseits breitet sich, nachdem er vom Punkt D (nahe dem vorderen Ende des Heizfadens 7) ausgesandt wurde, und dann am Punkt P3 reflektiert wurde, ein Strahl 10 zum Punkt RC auf einem Schirme SCN fern vom Re flektor 1 aus und kreuzt die optische Achse. Daher weist der Strahl 10 einen Vektor P3_RC als seinen Richtungsvektor auf.

Nunmehr wird eine weitere Parabel 11 angenommen, die einen Brennpunkt am Punkt D aufweist, sowie eine Achse, die sich entlang dem Vektor P3_RC erstreckt. Wie in Fig. 3 gezeigt kreuzt die Parabel 11 die Parabel 8 am Punkt P3.

Ein Rotationsparabolid wird durch Drehung der Parabel 11 um ihre Achse erhalten, und eine Parabel 12 wird als eine Parabel definiert, die durch Schneiden dieses Rotations paraboloids mit einer Ebene erhalten wird, die den Vektor P3_RC einschließt und senkrecht zur xy-Ebene verläuft.

Eine gekrümmte Oberfläche wird als eine Sammlung der Parabeln 12 erzeugt, die erhalten werden, wenn der Punkt P3 entlang der Parabel 8 bewegt wird.

Heizfadenbilder werden auf eine Ebene 13 auf die nachstehend angegebene Weise in der Mitte der Ausbreitung von Strahlen zum Bildschirm SCN hin erzeugt. Ein Bild 14 infolge des Punktes P3 verläuft horizontal zur Horizontallinie. Ein Bild 15 infolge des Punktes PS, der auf der Parabel 12 und unterhalb des Punk tes P3 liegt, bildet einen bestimmten Winkel mit der Horizon tallinie. Der von einem Strahl 16 nach dessen Reflexion am Punkt P5 eingenommene Weg verläuft parallel zu dem Weg, wel chen der Strahl 10 eingenommen hat, nachdem er am Punkt P3 reflektiert wurde (beide Strahlen 10 und 16 werden vom Punkt D ausgesandt).

Da die Schnittlinie so definiert ist, daß die Strahlen in bezug auf die Ausbildung der flachen Enden der Heizfadenbil der 14 und 15 zueinander parallel verlaufen, werden Heizfaden bilder 17 und 18 auf dem Bildschirm SCN so erzeugt, daß der Punkt RC ihr Drehzentrum bildet (die voranstehend erwähnten, parallelen Strahlen treffen im wesentlichen miteinander am Punkt RC zusammen).

Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung der Heizfadenbilder infolge von Punkten P3 und P5, und des Punktes P4, der auf der Parabel 12 und zwischen den Punkten P3 und P5 liegt.

In Fig. 4 bezeichnet J(X) ein Heizfadenbild entsprechend je dem repräsentativen Punkt X. Heizfadenbilder J(P3), J(P4) und J(P5) infolge der Punkte P3, P4 und P5 sind so angeordnet, daß der Punkt RC auf der Horizontallinie H-H ihr Drehzentrum bildet. Hierbei dreht sich, wie durch den Pfeil M gezeigt, das Heizfadenbild im Gegenuhrzeigersinn um den Punkt RC, wenn der Reflexionspunkt heruntergeht (P3→P4→P5). Die Heiz fadenbilder befinden sich unter der Horizontallinie H-H, wäh rend ihre flachen Enden ständig zum Punkt RC gerichtet sind.

Fig. S zeigt, wie die reflektierende Oberfläche 2 erzeugt wird. In Fig. 5 ist der Punkt P ein willkürlich gewählter Punkt, der auf der Parabel 8 liegt, die in der xy-Ebene ent halten ist. (Durch Einführung eines Parameters q werden die Koordinaten des Punktes P ausgedrückt als (q²/f, - 2q, 0.) Nach der Aussendung vom Punkt F aus und der Reflexion am Punkt P breitet sich ein Strahl 19 parallel zur x-Achse aus, wie durch einen Vektor PS gezeigt.

Andererseits breitet sich nach der Aussendung vom Punkt D und der Reflexion am Punkt P mit einem Reflexionswinkel klei ner als dem des Strahls 19 gemäß dem Reflexionsgesetz ein Strahl 20 geradlinig aus (angedeutet durch einen Vektor PM) und bildet einen bestimmten Winkel α mit dem Strahl 19.

Nunmehr wird ein imaginäres Rotationsparaboloid 21 (darge stellt durch eine zweifach gepunktete Kettenlinie) angenom men, welches einen Brennpunkt am Punkt D aufweist sowie eine Achse, die durch den Punkt P geht und sich entlang des Strah lenvektors PM erstreckt. Eine Querschnittskurve wird dadurch erhalten, daß das Rotationsparaboloid 21 durch eine Ebene π1 geschnitten wird, die den Strahlenvektor PM einschließt und parallel zur z-Achse verläuft. (Eine Schnittlinie 22 des Ro tationsparaboloids 21 und der Ebene π1.)

Offensichtlich ist die voranstehend erwähnte Querschnitts kurve (durch eine gestrichelte Linie dargestellt) eine Para bel. Die Tatsache, daß vom Punkt D ausgesandte Strahlen, die dann an willkürlichen Punkten auf der Schnittlinie 22 reflek tiert werden, sich parallel zueinander ausbreiten, entspricht der Situation, die im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde.

Auf diese Weise wird die fundamentale reflektierende Ober fläche erhalten als eine Sammlung von Schnittlinien der ima ginären Rotationsparaboloide entsprechend Punkten P auf der Parabel 8 und der Ebenen einschließlich der jeweiligen Ach sen der imaginären Rotationsparaboloide und parallel zur z- Achse.

Diese gekrümmte Oberfläche wird durch Gleichung 1 ausgedrückt, unter Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Parameter.

Tabelle 1

Das Verfahren zur Ableitung von Gleichung 1 ist hier nicht beschrieben, da dies die Beschreibung der Erfindung unnötig kompliziert machen könnte. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß man Gleichung 1 nur auf der Grundlage der voranstehenden Beschreibung und der Kenntnis elementarer algebraischer Geo metrie erhalten kann. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß Gleichung 1 auch Rotationsparaboloide als Spezialfall von d = 0 ausdrückt.

Gleichung 1 wird zu Gleichung 2 verallgemeinert, in welcher eine Parabel auf einer Ebene, die gegenüber der xy-Ebene um einen Winkel R geneigt ist, anstelle der Parabel 8 verwen det wird.

Durch Einsetzen von R = 0 in Gleichung 2 kann einfach be stätigt werden, daß Gleichung 2 die Gleichung 1 einschließt.

Zwar erfolgt die voranstehende Beschreibung in einem Fall, in welchem der Heizfaden als die Lichtquelle verwendet wird, jedoch müssen, um die voranstehenden Gleichungen bei dem betrachteten Reflektor einzusetzen, die Parameter für die reflektierende Oberfläche 2 so modifiziert werden, daß sie der Lichtbogenform entsprechen.

Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem Lichtbogen j und der optischen Achse. In Fig. 2 bezeichnen F und G Brennpunkte von Brennlängen f bzw. g (<f) auf der x-Achse.

Der Lichtbogen j ist gerade oberhalb (im wesentlichen entlang dieser) der x-Achse vorhanden, und seine Orthogonalprojektion auf die x-Achse befindet sich zwischen den Punkten F und G und weist eine Länge 1 auf.

Der Punkt K1 auf der x-Achse (um k1 von dem Ursprung O ent fernt) bezeichnet ein hinteres Ende der Orthogonalprojektion des Lichtbogens j auf die x-Achse, und der Punkt K2 auf-der x-Achse (um k2 von dem Ursprung O entfernt) bezeichnet ein vorderes Ende der Orthogonalprojektion des Lichtbogens j.

Der reflektierende Sektor 3(1) ist ein Teil des Rotations paraboloids, welches den Brennpunkt F aufweist, und wird durch Gleichungen ausgedrückt, die dadurch erhalten werden, daß d = 0 in Gleichung 2 eingesetzt wird (was bedeutet, daß sich so wohl der erste als auch der zweite Brennpunkt am Punkt F be finden).

Der reflektierende Sektor 3(2), der den ersten Brennpunkt am Punkt F aufweist und den zweiten Brennpunkt am Punkt G, wird dadurch ausgedrückt, daß d = g - f sowie R = -R1 (R1<0) in Gleichung 2 eingesetzt werden.

Der Buchstabe d bezeichnet die Entfernung zwischen den Punk ten F und G, also die Länge l der Orthogonalprojektion des Lichtbogens j auf die x-Achse, mit einem zusätzlichen bestimm ten Spielraum. Mit den Definitionen Δ2 = g - k2 sowie A1 = k1 - f, so ergibt sich d = (k2 + Δ2) - (k1 - Δ1) = 1 + (A1 + Δ2), wobei 1 = k2 - k1 ist.

Der reflektierende Sektor 3(3) ist ein Teil des Rotations paraboloids, welcher den Brennpunkt G aufweist, und wird durch Gleichungen ausgedrückt, die dadurch erhalten werden, daß in Gleichung 2 d = 0 eingesetzt wird.

Tabelle 2 zeigt die Definitionen der voranstehend erwähnten Parameter.

Tabelle 2

In Tabelle 2 wird der Parameter R für die reflektierenden Sektoren 3(1) und 3(3) auf 0 eingestellt. Dies erfolgt jedoch nur zur Erleichterung der Beschreibung, da die Gleichungen für das Rotationsparaboloid dadurch erhalten werden, daß R dadurch eliminiert wird, daß in Gleichung 2 d = 0 eingesetzt wird.

Weist der Lichtbogen j eine Länge l von 6 mm auf, so können die Parameter die nachstehend angegebenen bestimmten Werte aufweisen: f = 24 mm, g = 32 mm, k1 = 25 mm, und k2 = 31 mm. In diesem Beispiel werden die Spielräume oder Toleranzen Δ1 und Δ2 auf 1 mm eingestellt.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen schematisch Projektionsmuster 23(1) bis 23(3), die durch den jeweiligen reflektierenden Sektor 3(1) bis 3(3) erzeugt werden. In den Fig. 6 bis 9 bezeichnen H-H Horizontallinien und V-V Vertikallinien, und o bezeich net den Schnitt dieser Linien.

Fig. 6 zeigt das Projektionsmuster 23(1) infolge des reflek tierenden Sektors 3(1), welches ein fächerförmiges Muster ist, welches den Punkt o als sein Zentrum aufweist, da der reflektierende Sektor 3(1) ein Teil eines Rotationsparaboloids ist. Im einzelnen befindet sich das Projektionsmuster 23(1) unterhalb der Horizontallinie H-H und verläuft symmetrisch zur Vertikallinie V-V. Projektionsmuster des Lichtbogens j sind radial um den Punkt o herum angeordnet, so daß sie zu sammen einen Zentralwinkel entsprechend dem des reflektieren den Sektors 3(1) bilden.

Fig. 7 zeigt das Projektionsmuster 23(2) infolge des reflek tierenden Sektors 3(2), welches sich unter der Horizontal linie H-H befindet. Da die Untersektoren 3(2L) und 3(2R) die Referenzebene aufweisen, die gegenüber der xy-Ebene um den Winkel R1 geneigt ist, weisen die Projektionsbilder des Lichtbogens j infolge dieser Untersektoren ihr Drehzentrum auf eine Achse auf, die von der Horizontallinie H-H aus nach unten geneigt ist. Pfeile in Fig. 7 bezeichnen Bewegungen der Projektionsbilder.

Fig. 8 zeigt die Projektionsmuster 23(3) infolge des reflek tierenden Sektors 3(3), wodurch ein fächerförmiges Muster ent steht, das den Punkt o als sein Zentrum aufweist, da der re flektierende Sektor 3(3) ein Teil eines Rotationsparaboloids ist. Im einzelnen liegt das Projektionsmuster 23(3) unterhalb der Horizontallinie H-H und verläuft symmetrisch zur Vertikal linie V-V. Projektionsmuster des Lichtbogens j sind radial um den Punkt o herum angeordnet, so daß sie zusammen einen Zen tralwinkel entsprechend dem des reflektierenden Sektors 3(3) bilden. Es wird darauf hingewiesen, daß der Brennpunkt G des reflektierenden Sektors 3(3) auf der Vorderseite des Licht bogens j liegt.

Fig. 9 zeigt schematisch ein kombiniertes Muster 24 der Pro jektionsmuster, die durch die jeweiligen Sektoren 3(1) bis 3(3) der reflektierenden Oberfläche 2 gebildet werden.

Wie voranstehend unter Bezug auf Fig. 17 beschrieben wird das Blendlicht durch die Ansammlung k von Metalljodidsubstanzen in der Kugel d hervorgerufen. Wie in Fig. 9 gezeigt, erscheint das Blendlicht in Bereichen 25, 25 (in Fig. 9 schraffiert), die unmittelbar oberhalb der rechten und linken Oberkante des Projektionsmusters 24 liegen. Der Einfluß des Blendlichts auf das Lichtverteilungsmuster kann unterdrückt werden, da die Bereiche 25, 25 unterhalb der Horizontallinie H-H liegen.

Der Lichtbogen j weist die maximale Helligkeit an Orten p, p (siehe Fig. 17) nahe den Elektroden auf. Daher sammeln sich Abschnitte hoher Helligkeit der jeweiligen Projektionsbilder in einem Bereich 26 an (durch eine gestrichelte Linie in Fig. 9 dargestellt), in der Nähe des Punktes o, so daß der Bereich 26 hell wird, und tragen daher zur Ausbildung einer starken zentralen Helligkeit des Lichtverteilungsmusters bei.

Es kann der Fall auftreten, daß in dem Projektionsmuster 23(3), welches von dem reflektierenden Sektor 3(3) erzeugt wird, die Projektionsmuster des Lichtbogens j verzerrt sind, infolge des Einflusses von Metalljodidsubstanzen, die in der Kugel d verbleiben. In diesem Fall ist es zulässig, die Brenn länge f größer zu wählen, um so das Projektionsmuster 23(3) insgesamt abzusenken.

Das Projektionsmuster 24 ist die Grundlage des Lichtvertei lungsmusters, welches schließlich erhalten werden soll, und es ist erforderlich, das Muster 24 horizontal zu streuen und die Abschneide- oder Begrenzungslinie durch bestimmte Maßnah men zu erzeugen.

Ein Verfahren besteht darin, Linsenstufen auszubilden, die auf eine äußere Linse, die vor dem Reflektor angeordnet ist, eine Streu- oder Diffusorwirkung ausüben. Allerdings wird es schwierig, Linsenstufen zu erzeugen, die eine starke Streu wirkung horizontal aufweisen, wenn die Neigung der äußeren Linse erhöht wird. In einem derartigen Fall ist es erforder lich, die Streuwirkung zum Reflektor zu verschieben.

Die vorliegende Erfindung verwendet ein Verfahren zum Ver streuen von Licht nur durch den Reflektor 1, und zwar durch eine glatte Wellenausbildung der reflektierenden Oberfläche 2. Genauer gesagt wird ein Satz von Gleichungen, welche ein wellenförmiges Muster repräsentieren, mit den voranstehend beschriebenen Gleichungen kombiniert, welche die reflektie rende Oberfläche 2 festlegen.

Die nachstehende Funktion wird für diesen Zweck eingeführt:

Bei der Normalverteilungsfunktion (Gauß-Funktion) Aten(s, W) mit Parametern s und W gibt der Parameter W den Abschwächungs grad an. Fig. 10 zeigt die Form der Funktion Aten(s, W).

Weiterhin wird eine periodische Funktion WAVE(s, W) einge führt, die einen Parameter λ verwendet:

Der Parameter λ gibt die Wellenlänge an, also den Wellental abstand der Kosinuswelle an. Fig. 11 zeigt die Form der Funk tion WAVE(s, W). Zwar wird bei dieser Ausführungsform die Ko sinusfunktion als die periodische Funktion verwendet, jedoch können auch, falls erforderlich, verschiedene andere periodi sche Funktionen verwendet werden.

Eine gedämpfte periodische Funktion Damp, die in Fig. 12 gezeigt ist, wird als Produkt der voranstehend genannten zwei Arten von Funktionen erhalten. Die reflektierende Oberfläche 2 kann dadurch wellenförmig ausgebildet werden, daß auf sie eine Funktion ausgeübt wird, die aus der grundlegenden Funk tion Damp erzeugt wird.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel von Wellen, die auf die reflektie rende Oberfläche 2 aufgebracht werden. In Fig. 13 sind bei Vorsprüngen und Vertiefungen, die auf der reflektierenden Oberfläche 2 ausgebildet sind, die Vorsprünge durch Linien angedeutet.

Wie aus Fig. 13 hervorgeht, erfolgt die Formgebung so, daß die voranstehend genannten Linien (deren Richtung nachstehend als "Wellenerzeugungsrichtung" bezeichnet wird) gegenüber der Vertikalrichtung um R_c1 (entsprechend dem Abschneide linienwinkel) in einem oberen, fächerförmigen Abschnitt 27 geneigt sind, und entlang der Vertikalrichtung in dem übrigen Abschnitt 28 verlaufen, wobei die Wellenformen miteinander glatt an den Grenzen zwischen den beiden Bereichen 27 und 28 verbunden sind. Dies führt dazu, daß der Bereich 27 zur Aus bildung der Abschneidelinie beiträgt, die gegenüber der Hori zontallinie H-H geneigt ist, und der Bereich 28 die Horizon talstreuung in dem Lichtverteilungsmuster erzeugt.

Da der Bereich 26 hoher Helligkeit unterhalb der Horizontal linie H-H angeordnet werden kann, wie in Fig. 9 gezeigt, kann ein klare Abschneidelinie erzeugt werden, wenn das grundlegen de Muster von Fig. 9 durch die Streuung modifiziert wird.

Die reflektierende Oberfläche kann auf verschiedene Weisen wellenförmig ausgebildet werden. Beispielsweise im Falle ei nes Reflektors 1A, der quadratisch ist, wenn man ihn von vorne betrachtet (siehe Fig. 14), kann ein Bereich 29, der eine Streuwirkung eines Winkels R_c1 aufweist, in einem bandförmigen Teil der oberen Hälfte einer reflektierenden Oberfläche 2A ausgebildet werden, und den übrigen Abschnit ten 30 und 31 kann eine horizontal streuende Wirkung verlie hen werden.

Es erfolgt daher eine solche Formgebung, daß die Linien, welche die Vorsprünge (oder Vertiefungen) angeben, also die Wellenerzeugungsrichtung gegenüber der Vertikalrichtung in dem Bereich 29 um R_c1 geneigt ist, und entlang der Verti kalrichtung in den Bereichen 30 und 31 verläuft, die sich oberhalb bzw. unterhalb des Bereiches 29 befinden. Weiter hin wird die reflektierende Oberfläche 2A an den Grenzen zwischen dem Bereich 29 und den Bereichen 30 und 31 abge rundet, so daß die Wellenformen glatt miteinander verbunden werden.

Wie voranstehend erläutert besteht gemäß der vorliegenden Erfindung die reflektierende Oberfläche aus drei reflektie renden Sektoren um die optische Achse herum. Die reflektie rende Oberfläche ist so ausgelegt, daß die Projektionsmuster, die durch den ersten und dritten reflektierenden Sektor ge bildet werden, die sich oberhalb bzw. unterhalb der Horizon talebene einschließlich der optischen Achse befinden, unter halb der Horizontallinie liegen, und das Projektionsmuster, welches von dem zweiten reflektierenden Sektor erzeugt wird, der auf der rechten und linken Seite der Vertikalebene ein schließlich der optischen Achse liegt, ebenfalls unter der Horizontallinie liegt. Da das Blendlicht, das in der Nähe der Oberkante der Projektionsmuster auftaucht, so begrenzt werden kann, daß es nicht die Horizontallinie kreuzt, kann das Blendlicht verringert werden, welches in dem Lichtver teilungsmuster oberhalb der Abschneidelinie und dem maxima len Kontrastabschnitt auftaucht.

Die Abschnitte der Projektionsbilder entsprechend dem Ab schnitt maximaler Helligkeit des Lichtbogens können in dem zentralen Bereich des Lichtverteilungsmusters gesammelt wer den. Wenn ein Projektionsmuster entsprechend dem Standard er zeugt wird, ist es daher durch Einsatz der Horizontalstreuung und der Streuung in der Richtung entsprechend der Abschneide linie-Ausbildungsrichtung auf das durch den Reflektor erhal tene grundlegende Muster möglich, sowohl das Erfordernis ei ner klaren Abschneidelinie als auch einer hohen zentralen Helligkeit zu erfüllen.

Die Funktion, die ein Produkt der Normalverteilungsfunktion und der periodischen Funktion ist, wird auf die Gleichungen angewendet, welche die reflektierende Oberfläche repräsentie ren, um so die wellenförmige reflektierende Oberfläche zu er zeugen. Die Wellenbildungserzeugungsrichtung ist von der Ver tikalrichtung aus geneigt, in dem Bereich der reflektieren den Oberfläche, der oberhalb der Horizontalebene einschließ lich der optischen Achse liegt, und ist parallel zur Verti kalrichtung in dem übrigen Bereich ausgebildet. Dies führt dazu, daß die Abhängigkeit von der Außenlinse bei der Licht verteilungssteuerung verringert werden kann, um so Reflekto ren zu entwerfen, die für eine geneigte Karosserieform geeig net sind.

Claims

1. Fahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung von Abblendlicht, gekennzeichnet durch:
eine reflektierende Oberfläche, welche einen ersten, einen zweiten und einen dritten reflektierenden Sektor aufweist, die um eine optische Achse der reflektierenden Oberfläche herum angeordnet sind; und
eine Entladungslampe, die einen Lichtbogen aufweist, der im wesentlichen entlang der optischen Achse der reflektie renden Oberfläche verläuft, wobei
der erste reflektierende Sektor ein Teil eines ersten Rotationsparaboloids ist, welches einen ersten Brennpunkt aufweist, und oberhalb einer Horizontalebene liegt, welche die optische Achse einschließt;
der zweite reflektierende Sektor eine Bezugsparabel auf weist, die einen zweiten Brennpunkt am selben Ort wie dem des ersten Brennpunkts aufweist und in einer Ebene enthal ten ist, die gegenüber der Horizontalebene um einen vorbe stimmten Winkel geneigt ist, sowie einen Bezugspunkt, der auf der optischen Achse auf einer Vorderseite des zweiten Brennpunkts liegt, und eine Sammlung von Schnittlinien ist, die jeweils dadurch erhalten werden, daß ein imaginä res Rotationsparaboloid geschnitten wird, welches eine Achse aufweist, die sich in einer Strahlenvektorrichtung erstreckt, die von einem reflektierenden Strahl eingenom men wird, nachdem dieser von dem Bezugspunkt ausgesandt und dann an einem Reflexionspunkt auf einer Parabel re flektiert wurde, die eine Orthogonalprojektion der Bezugs parabel auf die Horizontalebene ist, durch den reflektie renden Punkt ragt, und einen Brennpunkt an dem Bezugspunkt aufweist, wobei der Schnitt mit einer Vertikalebene ein schließlich des Strahlenvektors erfolgt, und zwei Unter sektoren aufweist, die auf der rechten und linken Seite einer Vertikalebene einschließlich der optischen Achse liegen;
der dritte reflektierende Sektor ein Teil eines zweiten Rotationsparaboloids ist, das einen dritten Brennpunkt an dem Bezugspunkt des zweiten reflektierenden Sektors auf weist, unterhalb der Horizontalebene liegt, und eine Brenn länge aufweist, die größer als die des ersten reflektie renden Sektors ist; und
eine Orthgonalprojektion des Lichtbogens auf die optische Achse länger als eine Entfernung zwischen dem zweiten Brennpunkt und dem Bezugspunkt ist.

2. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, daß Grenzen zwischen dem ersten, zweiten und dritten reflektierenden Sektor Radiallinien sind, die sich von der optischen Achse aus erstrecken.

3. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, daß die beiden Untersektoren des zweiten reflektieren den Sektors in Bereichen liegen, die symmetrisch in bezug auf die Vertikalebene angeordnet sind.

4. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, daß eine Funktion, die ein Produkt einer Funktion des Normalverteilungstyps und einer periodischen Funktion ist, auf Gleichungen angewendet wird, welche die reflektie rende Oberfläche repräsentieren, um so die reflektierende Oberfläche auf solche Weise wellenförmig auszubilden, daß eine Wellenformerzeugungsrichtung um einen vorbestimmten Winkel gegenüber einer Vertikalrichtung in einem Bereich der reflektierenden Oberfläche geneigt ist, der oberhalb der Horizontalebene liegt, und parallel zur Vertikallinie in dem übrigen Bereich angeordnet ist.