DE69205858T2

DE69205858T2 - Verbessertes zentralisiertes Beleuchtungssystem für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE69205858T2
Application number: DE69205858T
Authority: DE
Inventors: John Martin Davenport; Richard Lowell Hansler
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2012-02-20
Also published as: US5222793A; DE69205858D1; EP0501669A3; JPH0581902A; EP0501669B1; JPH0677401B2; EP0501669A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein von der Quelle entferntes Mikro-Projektionsscheinwerfersystem für die Beleuchtung eines Kraftfahrzeuges in Vorwärtsrichtung. Mehr im besonderen bezieht sich diese Erfindung auf ein derartiges, verbessertes Scheinwerfersystem, das eine Minimalzahl von Komponenten benutzt, um das erforderliche Muster der Straßenbeleuchtung, einschließlich großer Helligkeit und verbreiterter Abschnitte eines solchen Musters zu schaffen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Auf dem Gebiet der Fahrzeugbeleuchtung wurden beträchtliche Anstrengungen unternommen, um die Gesamtzahl der Beleuchtungskomponenten sowie die Größe solcher Komponenten, die zur Erzielung eines richtigen Musters der Straßenbeleuchtung erforderlich sind, zu verringern. Es ist anerkannt, daß durch Verbessern des Vorderprofils eines Automobils eine wirksamere, aerodynamische Leistungsfähigkeit erhalten wird. Dies ist von Interesse für die Automobilindustrie, weil diese Verbesserung nicht nur zu einer verbesserten Brennstoffausnutzung für das Fahrzeug führt, sondern einen Automobilkäufer, der nach einem moderneren Design schaut, mehr anspricht.
Bei einer typischen Fahrzeug-Anordnung für Vorwärtsbeleuchtung kann es bis zu vier separate Lichtquellen geben, eine Quelle für jede Automobilseite (Fahrer, Beifahrer) und eine Quelle für Fernlicht und Abblendlicht auf jeder Seite. Zusätzlich gibt es einen Bedarf an Reflektor-Baueinheiten für jede Seite des Automobils. Es solte klar sein, daß bei so vielen Lichtquellen zusätzlich zu dem Raum und der Komplexität eines solchen Designs, insbesondere im Falle von Entladungs-Lichtquellen, der Nachteil auftritt, daß die Lichtfarbe von den verschiedenen Quellen bis zu dem Punkt variieren kann, daß es einen beträchtlichen und deutlichen Unterschied zwischen solchen Lichtquellen gibt. Beim Einsatz einer typischen Entladungslampe für eine solche Lichtquelle kann, falls eine der Lampen zu einem anderen Zeitpunkt als die anderen Lampen ersetzt werden muß, dieser Unterschied in Farbe und Intensität sehr ausgeprägt sein und eine Störung für einen entgegenkommenden Fahrer darstellen. Ein Weg, einen solchen Unterschied von Farbe und Intensität zu vermeiden, wie er auftritt, wenn eine Lampe ersetzt werden muß, würde darin bestehen, alle Lampen zu ersetzen, doch wäre eine solche Lösung offensichtlich wirtschaftlich unpraktikabel.
Ein Weg, das Problem der Farb- und Intensitäts-Variationen zwischen Lampen auf einem einzelnen Fahrzeug zu vermeiden, würde darin bestehen, das Fahrzeug mit einer einzelnen Quelle für die Beleuchtung in Vorwärtsrichtung zu versehen. Eine einzelne Lichtquelle hat auch den Vorteil, daß die einmal angeschaltete Lichtquelle unabhängig davon, ob der Fahrer Abblendlicht oder Fernlicht benutzt, angeschaltet bleibt. Bei einer typischen Anordnung mit mehreren Lichtquellen, gibt es eine Notwendigkeit, zwischen "an" und "aus" der speziellen Lampe für jede Änderung zwischen Abblendlicht und Fernlicht umzuschalten. Der Nachteil bei diesem Herangehen besteht darin, daß dieses dauernde Schalten in einer Weise erfolgen muß, die sicherstellt, daß die Lichtabgabe in einer im wesentlichen augenblicklichen Weise zur Verfügung steht. Auch erfordert dieses Herangehen ein dauerndes Schalten für das Vorschaltgerät, das die Lichtquelle antreibt.
Ein Herangehen an die Verringerung der Gesamtgröße für ein Fahrzeugsystem für Vorwärtsbeleuchtung und zur Vermeidung der obigen Nachteile des Einsatzes einer Anordnung mit mehreren Lichtquellen würde darin bestehen, eine einzelne Lichtquelle und eine Anordnung zur Lichtverteilung unter Anwendung von Lichtleitfasern zu benutzen. Indem man diese Art des Herangehens nutzt, kann die Lichtquelle des Systems in eine Position entfernt vom vorderen Ende des Automobils bewegt werden, was gestattet, daß die Lichtabgabe mittels einer Anordnung aus Lichtleitfasern/Lichtleitungen im erforderlichen Maße zu den verschiedenen Positionen verteilt werden kann. Ein Beispiel eines solchen Herangehens findet sich in den US-PSN 4,811,172 und 4,958,263 von Davenport et al., die auf die vorliegende Patentinhaberin übertragen sind.
Es wäre auch vorteilhaft, wenn ein System, das eine einzelne Lichtquelle benutzt, eine minimale Anzahl von Komponenten aufweist, die erforderlich sind, um die Lichtäbgabe in einer Weise zu verteilen, daß das Lichtmuster erhalten wird, das durch die Standards der Society of Automotive Engineers (SAE) gefordert wird. Es ist bekannt, daß durch Einsatz von Lichtleitfasern zum Kanalisieren der Lichtabgabe zu Orten, entfernt von der Quelle, mit der Übertragung des Lichtes durch lange Kabel aus Lichtleitfasern Verluste verbunden sind. Es wäre daher auch vorteilhaft, wenn ein System mit einer einzelnen Lichtquelle in einer solchen Weise konstruiert werden könnte, daß es nur so wenig wie möglich Lichtleitfasern benötigt, um den Nutzen der entfernt liegenden Lichtquelle zu erzielen.
Hinsichtlich der SAE-Standards für das Muster der Straßenbeleuchtung für die Vorwärtsbeleuchtung eines Automobils muß ein Beleuchtungs-Designer, bei dem Versuch das System zur Automobil-Beleuchtung in Vorwärtsrichtung zu verbessern, berücksichtigen, daß im wesentlichen zwei Komponenten des Musters der Straßenbeleuchtung erzielt werden müssen. Die erste dieser Komponenten ist die Komponente großer Helligkeit bzw. Leuchtdichte, die definiert ist in Lumen pro Steridiant, und die einen fokussierteren, engen Lichtstrahl nahe dem Zentrum des Musters ergibt. Die zweite Komponente ist das "ausgebreitete" Licht, das, wie der Name sagt, das Licht ist, das auf einem breiteren Muster über die Straße ausgebreitet ist und in Gesamtlumenabgabe für das Beleuchtungssystem nach vorn gemessen wird.
Um dieses Muster der Straßenbeleuchtung zu erzielen, werden derzeit ein Spiegel- und Linsen-Element an jeder der Lichtquellen benutzt. Dieses Spiegel- und Linsenelement enthält typischerweise eine komplexe Reihe reflektierender Oberflächen oder brechender Elemente, die alle in einer solchen Weise miteinander wirken, daß die einzelnen Lichtkomponenten zu einer Verbund-Lichtabgabe summiert werden, die sowohl die fokussierten als auch die ausgebreiteten Teile des Beleuchtungsmusters einschließt. Die Lichtabgaben von jeder der separaten Anordnungen aus Lichtquelle und Linse können in einer Weise überlagert werden, daß ein Gesamtmuster der Straßenbeleuchtung, entsprechend den SAE-Standards, erzielt wird.
Es wäre vorteilhaft und außerordentlich kostenwirksam, wenn eine Beleuchtungsanordnung entwickelt würde, die die Notwendigkeit mehrerer Linsenelemente einer derart komplexen Natur vermeiden würde. Würde eine solche neue Anordnung für die Vorwärtsbeleuchtung eines Kraftfahrzeuges entwickelt, dann wäre es vorteilhaft, wenn eine solche Beleuchtungsanordnung genauer sowohl die fokussierten als auch die verbreiterten Komponenten in einer Weise erzielen würde, die es vermeiden würde, daß sich der ausgebreitete Teil zu weit nach oben erstreckt, so daß entgegenkommende Fahrer gestört werden.
Ein weiterer Vorteil des Einsatzes einer einzelnen Lichtquelle, die an einer Stelle entfernt von dem Punkt angeordnet ist, an dem das Licht abgegeben wird, ist der, daß wegen der Umgebungsbedenken über die Nachteile, die durch Materialien verursacht werden, die in Heiz- und Kühl-Systemen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, ein weniger effizientes und massigeres Material anstelle der als nachteilig für die Umgebung angesehen werdenden Materialien benutzt werden kann. Das Entfernen der Lichtquelle vom Vorderteil des Fahrzeuges verringert den Raum, der für die Beleuchtung in diesem Vorderteil notwendig ist, so daß Kraftfahrzeug-Designer diesen Raum wirksam für andere kritische Zwecke nutzen können. Durch Anordnen der einzelnen Lichtquelle in einer Position entfernt vom vorderen Ende der Lichtabgabe, kann die Lichtquelle kollisionsbeständiger hergestellt werden, d.h., bei einer kleineren Kollision mag es keine Beschädigung der Lichtquelle geben, da sie in einem geschützteren Bereich angeordnet ist.
Die Erfindung strebt daher die Schaffimg eines verbesserten Mikroprojektions- Scheinwerfersystems mit entfernter Lichtquelle für Kraftfahrzeuganwendungen an, wobei das Scheinwerfersystem das erforderliche Muster der Straßenbeleuchtung unter Einsatz einer Minimalzahl von Komponenten in einem minimalen Raum erzielt.
In spezifischen Ausflihrungsformen strebt die Erfindung auch die Schaffung eines solchen Scheinwerfersystems an, das die entfernte Anordnung der Lichtquelle gestattet und nur ein Minimum an Kabeln aus Lichtleitfasern erfordert, so daß der solchen Lichtleitfasern zuzuschreibende Lichtverlust auf ein Minimum reduziert wird.
Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit entfernter Lichtquelle für ein Fahrzeug geschaffen, umfassend:
eine Einrichtung zum Erzeugen von Licht, gekennzeichnet durch
eine lichtreflektierende Einrichtung, die kooperativ mit der lichterzeugenden Einrichtung gekoppelt ist und das von der lichterzeugenden Einrichtung abgegebene Licht zu mindestens zwei ausgeprägten Lichtflecken reflektiert und
eine Einrichtung zum Verteilen von Licht von den mindestens zwei Lichtflecken an unterschiedliche Positionen innerhalb des Fahrzeuges, wobei die unterschiedlichen Fahrzeugpositionen den unterschiedlichen Beleuchtungsoperationen entsprechen, die mit diesem Fahrzeug verbunden sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung wird nun detaillierter beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise in Blockdiagrammform, eines Mikro- Projektionsscheinwerfersystems mit entfernt liegender Lichtquelle, das gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
Figuren 2 und 2(a) Seitenansichten im Schnitt einer Art von Reflektoranordnung, die benutzt wird, um das gespaltene Bild gemäß den Prinzipen der vorliegenden Erfindung zu entwickeln,
Figur 3 eine Seitenansicht eines Scheinwerfersystems mit einer Strahl-Schaltanordnung, die gemäß der Erfindung konstruiert ist,
Figuren 4 und 4(a) Seitenansichten eines Scheinwerfersystems mit eine anderen Strahl-Schaltanordnung, die gemäß der Erfindung konstruiert ist,
Figur 5 eine Seitenansicht eines Scheinwerfersystems mit noch einer anderen Strahl-Schaltanordnung, die gemäß der Erfindung konstruiert ist,
Figur 6 eine Schnittansicht einer Führungsplatte, die in Verbindung mit der Strahl-Schaltanordnung der Figur 5 betätigt werden kann,
Figur 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Scheinwerfersystems mit einer anderen Art von Reflektor-Anordnung, um das aufgespaltene Bild gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entwickeln.

BESCHREIBUNG UND BETRIEB

Wie in Figur 1 ersichtlich, schließt das Mikro-Projektionsscheinwerfersystem 1, mit entfernt angeordneter Lichtquelle für die Vorwärtsbeleuchtung eines Automobils, eine Lichtquelle 10 ein. Während die folgende Diskussion in erster Linie auf die Automobilbeleuchtung gerichtet ist, sollte klar sein, daß die Prinzipien der vorliegenden Erfindung gleichermaßen auf alle Arten von Fahrzeugbeleuchtung anwendbar sind, einschließlich Booten und Flugzeugen. Für die Zwecke der Beschreibung des Systembetriebes der vorliegenden Erfindung sollte klar sein, daß die in dieser Figur gezeigte Ansicht eine ist, bei der man am Vorderende des Automobils in die Anordnung zur Vorwärtsbeleuchtung schaut. Die auf der rechten Seite der Figur gezeigten Linsenelemente befinden sich auf der Fahrerseite des Automobils, während die auf der linken Seite der Figur gezeigten Linsenelemente der Beifahrerseite des Automobils entsprechen. Es sollte natürlich klar sein, daß die Linsenfunktionen, die im folgenden beschrieben werden, für Länder, in denen die Fahrerseite anders ist, als hier beschrieben, umgekehrt werden.
Die innere Konfiguration der Lichtquelle 10 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 2(a), und später unter Bezugnahme auf Figur 7 beschrieben, doch sollte hinsichtlich der Beschreibung der Figur 1 klar sein, daß die Lichtquelle 10 zwei Lichtflecke innerhalb eines Lichtkastens 10a erzeugt. Ein erstes Paar von Lichtleitfasern 12, 14 ist derart angeordnet, daß ihre jeweiligen Eintrittsenden 12a, 14a das Licht von einem der beiden Lichtflecken empfangen, die innerhalb der Lichtquelle 10 erzeugt werden. Es sollte klar sein, daß sich die Erfindung trotz der Benutzung des Begriffes "Lichtleitfasern" auf alle Arten von lichtübertragenden Anordnungen bezieht. Tatsächlich soll der Begriff "Lichtleitfaser" optische Lichtführungen einschließen, die allgemein als einen größeren Durchmesser als Fasern aufweisend angesehen werden; die Lichtführung kann auch hohl sein. Eine Faser 12 des ersten Paares von Lichtleitfasern erstreckt sich von der Lichtquelle 10 zur linken oder Beifahrerseite des Automobils. Die zweite Faser 14 des ersten Paares von Lichtleitfasern erstreckt sich zur rechten oder Fahrerseite des Automobils. Das erste Paar von Lichtleitfasern 12, 14 gehört zum Abblendbetrieb. Ein zweites Paar von Lichtleitfasern 16, 18 ist derart mit der Lichtquelle 10 gekoppelt, daß ihre entsprechenden Eintrittsenden 16a, 18a Licht vom zweiten der Lichtflecke empfangen, die durch die Lichtquelle 10 erzeugt werden. Die erste Faser 16 des zweiten Paares von Lichtleitfasern erstreckt sich zur linken oder Beifahrerseite des Automobils, während sich die zweite Faser 18 des zweiten Paares von Lichtleitfasern zur rechten oder Fahrerseite erstreckt. Das zweite Paar von Lichtleitfasern 16,18 steht in Beziehung zum Fernlichtbetrieb. An den Austrittsenden 12b und 14b jeder des ersten Paares von Lichtleitfasern befindet sich ein entsprechendes Maskenelement 20, 22, das wirksam einen blendfreien Bereich oberhalb der Horizontalen schafft. Die Lichtleitfasern, die für die vorliegende Erfindung benutzt werden, sind grroße Fasern mit einem Durchmesser von etwa 8 bis 12 mm. Auf diese Weise kann ein wirksameres Koppeln des Lichtes von den beiden Lichtflecken in die Eintrittsenden der Lichtleitfasern gegenüber dem erzielt werden, das bei Einsatz eies Bündels von Lichtleitfasern geringeren Durchmessers erhalten werden würde.
Das von den Austritsenden 12b, 14b des ersten Paares von Lichtleitfasern übertragene Licht geht durch die entsprechenden Maskenelemente 20, 22 auf jeder Seite des Automobils und wird dann durch das erste und zweite Abblend-Linsenelement 24, 26 abgebildet. Es sollte klar sein, daß die Brechungseigenschaften einer Linse gleichermaßen mittels der reflektierenden Eigenschaften eines Spiegels geschaffen werden könnten. Die vorliegende Erfindung wäre daher gleichermaßen auf eine Spiegelanordnung zur Schaffung des erforderlichen Musters zur Straßenbeleuchtung geeignet. Um ein gutes Muster der Straßenbeleuchtung herzustellen, muß ein Scheinwerfersystem einen Teil großer Helligkeit schaffen, wie es im Stande der Technik bekannt ist, der nahe dem Zentrum des Musters liegt, sowie eine große Menge ausgebreiteten Lichtes über das gesamte Muster der Straßenbeleuchtung. Das linksseitige Abblend- Linsenelement 24, das LS bezeichnet ist und für das ausgebreitete Abblendlicht dient, ist derart konstruiert, daß es ein weites, ausgebreitetes Muster der Straßenbeleuchtung erzeugt. Typischerweise kann dies durch Einsatz einer zylindrischen Linse erfolgen. Wie in Figur 1 ersichtlich, dient das LS-Linsenelement 24 nur der Schaffung des ausgebreiteten Teiles des Gesamtmusters der Straßenbeleuchtung. Dies steht im Gegensatz zu einem typischen Scheinwerfersystem, bei dem jede Beleuchtungsposition eine Verbund- Lichtabgabe schafft, die sowohl den ausgebreiteten Teil als auch den fokussierten Teil des Gesamtmusters der Straßenbeleuchtung enthält. Das rechtsseitige Abblend-Linsenelement 26, das LB bezeichnet ist und helles Abblendlicht schafft, ist derart konstruiert, daß es ein enges, fokussiertes, helles Muster der Straßenbeleuchtung erzeugt. Das in Figur 1 gezeigte LB-Linsenelement kann durch Einsatz einer asphärischen Linse geschaffen werden, und es schafft nur den hellen, fokussierten Lichtteil des Musters der Straßenbeleuchtung.
Das von den Austrittsenden 16b, 18b des zweiten Paares von Lichtleitfasern übertragene Licht wird direkt zu dem entsprechenden ersten und zweiten Linsenelement 28, 30 für Fernlicht gekoppelt. Ähnlich den vorgesehenen Funktionen, die durch die LS- und LB-Linsenelemente 24, 26 für den Abblendbetrieb ausgeführt werden, führen die Fernlicht-Linsenelemente ebenfalls die vorgesehenen Funktionen aus. Das linksseitige Fernlicht-Linsenelement 28, das als HS für ausgebreitetes Fernlicht bezeichnet ist, ist derart konstruiert, daß es die Fernlichtversion des weiten, ausgebreiteten Musters der Straßenbeleuchtung erzeugt. Wie beim LS-Linsenelement 24, kann diese ausgebreitete Fernlicht-Funktion durch Verwendung eines zylindrisch gestalteten HS-Linsenelementes 28 erzielt werden. Das rechtsseitige Fernlicht-Linsenelement 30, als HB für helles Fernlicht bezeichnet, ist derart konstruiert, daß es den engen, fokussierten, hellen Teil des Musters der Straßenbeleuchtung für den Fernlichtbetrieb erzeugt. Das HB-Linsenelement 30, das in Figur 1 gezeigt ist, kann auch durch Einsatz einer asphärischen Linse erzielt werden.
Figur 1 veranschaulicht weiter in gestrichelten Linien den Unterschied zwischen dem ausgebreiteten und dem fokussierten Teil des Straßenbeleuchtungsmusters. Es ist ersichtlich, daß der fokussierte Teil auf der Fahrerseite in stärker gestrichelten Linien gezeigt ist, um auszudrücken, daß dieser Teil konzentrierter ist. Es ist auch ersichtlich, daß es durch Schaffung des engen, fokussierten Musters auf der Fahrerseite eine Minimalmenge von Licht gibt, die über die vertikale Ebene hinausgeht, die mit Bezug auf den Erdboden durch die Fahrerseite des Automobils erzeugt wird. Auf diese Weise wird ein Fahrer in einem nahen, entgegenkommenden Fahrzeug nicht durch das Licht aus diesem Scheinwerfersystem beeinträchtigt. Indem man nur das konzentrierte Licht auf der Fahrerseite anordnet, hat man den weiteren Vorteil, daß unter extremen Wetterbedingungen nur ein minimales Blendlicht, durch Schnee oder andere Feuchtigkeit auf der Straßenseite, zum Fahrer zurück reflektiert wird. Es wird klar sein, daß unter solchen Wetterbedingungen ein weit ausgebreitetes Licht auf der Fahrerseite zu einer schwierigen Blendsituation für den Fahrer führen könnte. Wie weiter in Figur 1 ersichtlich, wird vor dem Scheinwerfersystem der vorliegenden Erfindung mit entfernter Lichtquelle die Überlagerung der konzentrierten und ausgebreiteten Teile des Gesamtmusters der Straßenbeleuchtung erzielt, und dadurch werden alle Standards für den konzentrierten und ausgebreiteten Teil des Musters der Straßenbeleuchtung erfüllt.
In einer anderen (nicht gezeigten) Systemanordnung für die vorliegende Erfindung, bei der eine zweite Lichtquelle als eine redundante oder Unterstützungsquelle geschaffen ist, um im Falle des Versagens der primären Lichtquelle 10 benutzt zu werden. Um Platz zu sparen ist es möglich, diese redundante oder Ersatz-Lichtquelle in einer Weise zu schaffen, daß nur eine Anordnung von Reflektoren und Lichtleitfasern benutzt wird; dies könnte durch eine mittels Solenoid betätigte (nicht gezeigte) Vorrichtung erfolgen, die die Ersatz-Lichtquelle (oder Lampe) in die Position der ersten Lichtquelle 10 bewegen würde. Andere Anordnungen zur Schaffung eines Ersatzsystems werden durch die vorliegende Erfindung ebenfalls vorgesehen, zum Beispiel ein Ersatzsystem, das aus einer vollständigen Anordnung aus Lampe, Reflektorlinse und Lichtleitfaser bestehen würde.
In den Figuren 2 und 2(a) ist ersichtlich, daß die Funktion der Schaffung einer Lichtquelle 10, die eine Lichtabgabe mit zwei Lichtflecken erzielt, eine einzelne Metallhalogenid-Bogenlampe, die in Figur 2(a) als Lampe 32 gezeigt ist, sowie einen gespaltenen Reflektor 34 benutzt. Wie in Figur 2 ersichtlich, kann ein standardgemäßer, elliptischer Reflektor benutzt werden, um den geteilten Reflektor 34 der vorliegenden Erfindung zu konstruieren. Durch Schneiden des Standardreflektors in einem Winkel etwa an der Längsachse des Reflektors und wiedervereinigen der resultierenden Schnitteile derart, daß es eine nicht zusammenhängende, innere, elliptische Oberfläche gibt, wird der geteilte Reflektor 34 der vorliegenden Erfindung erhalten. Das Schneiden muß durch den Brennpunkt derart erfolgen, daß die Teilstücke nach der Wiedervereinigung an dem gleichen ersten, optischen Brennpunkt teilhaben. Obwohl das oben erwähnte Schneiden ein Weg zum Konstruieren des geteilten Reflektors 34 ist, wird klar sein, daß der bevorzugte Weg zur Herstellung des geteilten Reflektors 34 in Produktionsmengen darln besteht, ein Formverfahren zu benutzen, das zur Bildung des geteilten Reflektors in einem Einstufen-Verfahren führt. Während des Herstellungverfahrens, das zum Herstellen des geteilten Reflektors 34 benutzt wird, wäre es vorteilhaft, die Stufe der Schaffung der inneren, reflektierenden Oberfläche 34a mit einem Überzug aus einem dielektrischen Vielschichtfilter einzuschließen. Dadurch werden die IR- und UV-Lichtkomponenten, die durch die Lampe 32 erzeugt werden, daran gehindert, die Eintrittsenden 12a, 14a, 16a, 18a der Lichtleitfasern zu beeinträchtigen. Es ist bekannt, daß überschüssige IR- und UV-Strahlung aus Kunstoff hergestellte Lichtleitfasern schmelzen und auch die Verfärbung der Lichtleitfasern verursachen kann.
Die in Figur 2(a) gezeigte Lampe kann ein Metallhalogenid-Bogenrohr mit einer Hochdruck-Füllung aus Xenon sein, um das im wesentlichen augenblickliche Zünden sicherzustellen, das für die Automobilbeleuchtung erforderlich ist. Die Lampe 32 ist innerhalb des geteilten Reflektors 34 am ersten gemeinsamen, optischen Brennpunkt der beiden Segmente angeordnet, die den Reflektor 34 bilden. Ein Beispiel eines Metallhalogenid-Bogenrohres mit einer Hochdruck-Füllung aus Xenon findet sich in der US-PS 4,968,916 von Davenport et al., die auf die vorliegende Patentinhaberin übertragen ist. Diese Lampe 32 ist wegen ihrer Leistungsfähigkeits-Charakteristika beim Betrieb unter Gleichspannung für Anwendung in einem Automobil besonders geeignet. Obwohl dies in Figur 2(a) nicht gezeigt ist, sollte klar sein, daß die Lampe 32 der vorliegenden Erfindung in ähnlicher Weise mit Energie versehen wird, d.h., da dies eine Automobil-Anwendung ist, wird die Energiequelle für die Beleuchtung eine Automobil-Batterie (nicht gezeigt) und eine (nicht gezeigte) Vorschaltgerät-Anordnung sein.
Das durch die Anordnung aus Lampe 32, Reflektor 34 der Figur 2(a) erzeugte Lichtmuster ist in ausgezogenen Linien dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Lichtabgabe der Lampe 32 durch den geteilten Reflektor 34 in einer solchen Weise reflektiert wird, daß mehrere Lichtflecke erzeilt werden, die hier als aus zwei Lichtflecken (a) und (b) bestehend gezeigt sind. Die beiden Lichtflecke (a) und (b) werden am zweiten optischen Brennpunkt des geteilten Reflektors 34 erzeugt. Es sollte klar sein, daß andere Anordnungen unter Verwendung zusätzlicher Lichtflecke möglich sind; so ist es, zum Beispiel, möglich, vier Lichtflecke zu erzeugen, die den typischen vier Lichtteilen eines Automobils entsprechen.
Es sollte weiter klar sein, daß es, obwohl die beiden Lichtflecke (a) und (b) durch die veranschaulichte, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erzeugt werden, andere Techniken gibt, die benutzt werden könnten, um mehrere Lichtflecke am zweiten optischen Brennpunkt des Reflektors zu erzielen, und daß solche anderen Techniken als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend angesehen werden. So könnte, zum Beispiel, ein normaler, elliptischer Reflektor und ein U-förmiges Spiegelteil, die den zweiten optischen Brennpunkt schneiden, zwei Lichtflecke erzeugen. Auch könnte ein Strahlaufspalter, der eine Anordnung aus einem elliptischen Reflektor und einem Filter benutzt, ebenfalls eingesetzt werden.
Es ist auch zu bemerken, daß die Beleuchtungsanordnung der vorliegenden Erfindung mit entfernter Lichtquelle in ihrer Anwendung nicht auf die Vorwärtsbeleuchtung eines Fahrzeuges beschränkt ist. Das erzeugte und in mindestens zwei Flecke zur Verteilung durch das Fahrzeug aufgespaltene Licht kann auch die Beleuchtungsfunktionen ausüben, die die Beleuchtung der Instrumente, über Kopf und anderes geeignetes Beleuchten, rückwärtiges Beleuchten sowie Beleuchten in Vorwartsrichtung ausführen. Vorzugsweise wird das Licht von jedem der separaten Lichtflecke einer spezifischen der obigen Fahrzeug-Lichtoperationen gewidmet.
Wie in Figur 3 ersichtlich, würde ein Weg, zwischen Fernlicht- und Abblendlicht- Betrieb für ein Mikroprojektions-Scheinwerfersystem mit entfernter Lichtquelle unter Anwendung von Lichtleitfasern zu schalten, darin bestehen, ein Spiegelelement 36 am zweiten optischen Brennpunkt des geteilten Reflektors 34 anzuordnen. Das Spiegelelement 36 ist in einem Winkel mit Bezug auf den nach unten gerichteten, geteilten Reflektor 34 derart angeordnet, daß die beiden Lichtflecke (a) und (b) direkt in die Eintrittsenden der horizontal angeordneten ersten und zweiten Paare von Lichtleitfasern reflektiert werden können, was vom ausgewählten Betriebsmodus und der Anordnung des Spiegelelementes 36 abhängt. In der ersten Position, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, reflektiert das Spiegelelement 36 die beiden Lichtflecke (a) und (b) in das erste Paar von Lichtleitfasern 12, 14, um den Abblendlicht-Betrieb auszuführen. Es sollte klar sein, daß die Lichtleitfasern 12 und 14 sich in entgegengesetzte Seiten des Automobils erstrecken, wie hinsichtlich des Systems der Figur 1 beschrieben.
Um zum Fernlicht-Betrieb zu schalten, wird durch einen Solenoid eine Vorrichtung 38 zur Rotation des Spiegels derart betätigt, daß das Spiegelelement 36 in eine zweite Position gedreht wird. In der zweiten Position reflektiert das Spiegelelement 36 die beiden Lichtflecke (a) und (b) in die Eintittsenden des zweiten Pares von Lichtleitfasern 16, 18. Jede des zweiten Paares von Lichtleitfasern 16, 18 erstreckt sich zu gegenüberliegenden Seiten des Automobils, wie mit Bezug auf Figur 1 beschrieben. Der Unterschied in den Richt-Charakteristika zwischen dem Fernlicht- und Abblendlicht-Betrieb wird an den Linsenelementen in einer konventionellen Weise bewirkt.
Ein Vorteil der Strahl-Schaltanordnung, wie in Figur 3 gezeigt, ist es, daß die Lampe 32, die innerhalb des geteilten Reflektors 34 angeordnet ist, zu allen Zeiten während des Abblendlicht- oder Fernlicht-Betriebes angeschaltet bleibt. auf diese Weise gibt es keine Bedenken hinsichtlich der Erfüllung des augenblicklichen Anschaltens einer Lampe, die nur dem Fernlicht- oder Abblendlicht-Betieb gewidmet ist, und auf Bedarf sofort vom "Aus"- in den "An"-Zustand geschaltet werden muß. Zusätzlich zum Angeschaltetbleiben während des Schaltens zwischen dem Fernlicht- und Abblendlicht-Betrieb sind geringere Anforderungen an das "nicht gezeigte" Vorschaltgerät gestellt, das die Energie für den Betrieb der Lampe 32 liefert. Ähnlich dem dielektrischen Mehrschichtüberzug, der auf die innere, reflektierende Oberfläche 34a des geteilten Reflektors 34 aufgebracht ist, kann auch das Spiegelelement 36 überzogen werden, um die nachteiligen Auswirkungen der IR- oder UV-Strahlung zu verhindern.
Ein alternative Anordnung zum Schalten zwischen dem Fernlicht- und Abblendlicht-Betrieb ist in den Figuren 4 und 4(a) gezeigt, in denen das Hauptmerkmal das ist, daß anstelle des Reflektierens von den beiden Lichtflecken (a) und (b) zu den Eintrittsenden der Lichtleitfasern eine Strahl-Aufspaltanordnung benutzt wird, um die Menge des Kabels aus Lichtleitfasern zu verringern, die für das Scheinwerfersystom der vorliegenden Erfindung benötigt wird. Figur 4(a) veranschaulicht ein Scheinwerfersystem, das die Lichtquelle 10 auf einer Seite des Automobils derart anordnet, daß die Lichtabgabe, in Abhangigkeit davon, ob Abblendlicht- oder Fernlicht-Betrieb ausgewählt wurde, direkt in die LS- oder HS-Linsenelemente 24 oder 28 gekoppelt ist. Figur 4(a) veranschaulicht weiter, daß, wiederum in Abhängigkeit von der Auswahl zwischen Abblendlicht- oder Fernlicht-Betrieb, nur Lichtleitfasern 14 und 18 erforderlich sind, um die Lichtabgabe in die LB- oder HB-Linsenelemente 26 oder 30 zu koppeln.
Die Art und Weise, diese Konfiguration mit verringertem, optischem Kabel zu erzielen, ist in Figur 4 veranschaulicht, in der die nach unten weisende Konfiguration aus geteiltem Reflektor 34 und Lampe 32 die beiden Lichtflecke (a) und (b) sowohl auf einem geteilten Spiegel 40 als auch auf dem Eintrittsende einer des Paares von Lichtleitfasern 14, 18 erzeugt. Der geteilte Spiegel ist zwischen einer ersten oder oberen Position, entsprechend dem Abblendlicht-Betrieb, und einer zweiten oder unteren Position, entsprechend dem Fernlicht-Betrieb, bewegbar. In der oberen Position des geteilten Spiegels 40 wird Licht von einem der Lichtflecken (a) oder (b) auf die LS-Linse 24 reflektiert, während in der zweiten oder unteren Position Licht von diesem gleichen Lichtfleck auf die HS-Linse 28 reflektiert wird. Der geteilte Spiegel 40 kann mittels einer konventionellen, durch Solenoid betätigten Positionierungsvorrichtung 44 zwischen dieser ersten und zweiten Position bewegt werden. Zusätzlich kann an dem geteilten Spiegel 40 mittels einer Riegelvorrichtung 42 die mit Bezug auf das System der Figur 1 beschriebene Maske 20 befestigt sein. Der andere Lichtfleck (a) oder (b), der nicht auf den geteilten Spiegel 40 trifft, wird, in Abhängigkeit von der Auswahl zwischen Abblend- und Fernlicht, in das Eintrittsende des Paares von Lichtleitfasern 14 oder 18 gekoppelt. Der geteilte Spiegel 40 dient auch dazu, die Übertragung von Licht durch das erforderliche Eintrittsende der Lichtleitfaser in Abhängigkeit von der Auswahl zwischen Abblendlicht- und Fernlicht-Betrieb für die Fahrerseite des Automobils, auf der das konzentrierte Muster der Straßenbeleuchtung erzeugt wird, zu blockieren oder zu ermöglichen. Es ist zu bemerken, daß sich die bevorzugte Position der Lichtquelle 10 auf der Beifahrerseite befindet, weil es bevorzugt ist, daß das ausgebreitete Muster durch die weniger effiziente, gezeigte direkte Kopplungsanordnung erzeugt wird. Es ist jedoch auch möglich, die Lichtquelle 10 auf der Fahrerseite anzuordnen, um das konzentrierte Muster direkt zu erzeugen.
In Figur 5 ist eine andere Anordnung zur Schaffung eines Mikro-Projektionsscheinwerfersystems mit Schaltmöglichkeit zwischen Abblendlicht- und Fernlicht-Betrieb und Aufrecherhaltungsbetrieb unter Anwendung einer Minimalmenge von Kabel aus Lichtleitfaser gezeigt. In der dargestellten Konfiguration der Figur 5 werden die beiden Lichtflecke (a) und (b), die durch die nach unten weisende Konfiguration aus geteiltem Reflektor 34 und Lampe 32 erzeugt werden, auf den Spiegel 46 mit fixierter Position reflektiert, der in einem Winkel mit Bezug auf die Lichtleitfasern 48, 50 anggeordnet ist. In dieser Konfiguration erstreckt sich eine einzelne Lichtleitfaser 48 oder 50 von der Lichtquelle zu den entsprechenden Seiten des Automobils, um sowohl das Abblend- als auch Fernlicht zu erzeugen. Die Art des Schaltens zwischen den beiden Betriebsarten erfolgt durch Manipulation der Austrittsenden der beiden Lichtleitfasern 48, 50. Da der Unterschied zwischen der Abgabe des Lichtes als Fernlicht und als Abblendlicht der Bahnverlauf solchen Lichtes ist, kann durch Bewegen des Endes der Lichtleitfaser dieser Unterschied erzielt werden. Die in Figur 5 veranschaulichte Ausführungsform schließt ein erstes und ein zweites Solenoid 52, 54 zur Ausführung einer solchen Manipulation bei Bedarf ein. Es ist bekannt, daß zur Erzielung des Fernlicht-Betriebes für das konzentrierte Licht zwei Dinge zu tun sind. Als erstes muß die Maske 20, die das Abschneiden erzeugt, entfernt werden, und zweitens muß der helle Fleck von einer Position 1 1/2º nach unten und 2º zur Rechten zur geradeaus weisenden Position bewegt werden. Indem man das Austrittsende der Lichtleitfaser gemäß dieser Beziehung und das Maskenelement 20 bewegt, wird der Übergang zwischen Abblendlicht- und Fernlicht-Betrieb und umgekehrt bewirkt.
Die oben angegebene Bewegung ist geeignet für das System, bei dem das konzentrierte Licht im Strahl durch Abbilden des Endes der Lichtleitfaser mit einer asphärischen Linse, wie der LB- oder HB-Linse 26, 30, gebildet wird. Für das ausgebreitete Muster könnte die gleiche Bewegung benutzt werden, obwohl es möglich ist, den Übergang nur durch Bewegen des Austrittsendes der Lichtleitfaser in der vertikalen Richtung zu erzielen. Wie in Figur 6 ersichtlich, ist es möglich, Führungsplatten 56, 58 in Verbindung mit den Enden der Lichtleitfasern der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform zu benutzen. Auf diese Weise werden die Austrittsenden vom Bewegen in irgendeine andere Position als die genauen Positionen gehindert, die zwischen dem Fernlicht- und Abblendlicht-Betrieb unterscheiden.
Wie in Figur 7 gezeigt, schließt eine andere Anordnung aus Lichtquelle und Reflektor zur Schaffung von zwei Lichtflecken (a) und (b) auf den Eintrittsenden der separaten Lichtleitfasern 64, 66 eine einzelne Lampe 32 ein, die zentral an einem Punkt angeordnet ist, an dem zwei aufgeschnittene, elliptische Reflektoren 60, 62 wieder vereinigt sind. Die Anwendung der in Figur 7 veranschaulichten Ausführungsform minimiert die Größe der Lichtflecke (a) und (b), so daß die stark verstärkten Bilder, die sonst vorhanden sein können, beseitigt sind.
Der erste Brennpunkt jedes elliptischen Reflektorsegmentes 60, 62 ist auf dem halben Weg zwischen dem Zentrum der Lampe 32 und dem entsprechenden Ende einer solchen Lampe 32 angeordnet. In anderen Worten, erfolgt der Schnitt in jedem elliptischen Reflektorsegment 60, 62 vom Brennpunkt etwa zum geschlossenen Ende des elliptischen Reflektors hin. Der Vorteil dieses Herangehens ist es, daß nur solche Teile des elliptischen Reflektors 60, 62, die eine geringere Vergrößerung haben, benutzt werden, was die Größe der Lichtflecke (a) und (b) kleiner hält und den Einsatz von Lichtleitfasern 64, 66 mit kleinerem Durchmesser gestattet.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Anzahl verschiedener Ausführungformen beschrieben wurde, sollte klar sein, daß andere Ausführungsformen ausgeführt werden können, ohne daß man den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt, wie er detailliert in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist. So ist es, zum Beispiel, möglich, die vorliegende Erfindung derart auszuführen, daß man als Lichtquelle eine Glühlampe hoher Intensität benutzt. Zusätzlich sind andere alternative Ausführungsformen eines geteilten Lichtbildes unter Einsatz einer Minimalzahi von Lichtquellen und dahn das Benutzen des geteilten Lichtbildes zur Ausführung der konzentrierten und ausgebreiteten Musterbeleuchtung auf jeder Seite des Automobils möglich. Unter Anwendung dieses Herangehens könnte ein einzelnes Vorschaltgerät Energie für zwei separate Lampen und doppelte Lichtleitfaser-Konfigurationen liefern, was die Notwendigkeit zur Bewegung von Teilen beseitigt.

Claims

1. Vorrichtung (1) für Fernbeleuchtung für ein Fahrzeug, umfassend:

eine Einrichtung (10,32) zum Erzeugen von Licht, gekennzeichnet durch

eine lichtreflektierende Einrichtung (34), die kooperativ mit der lichterzeugenden Einrichtung (10,32) gekoppelt ist und das von der lichterzeugenden Einrichtung (10,32) abgegebene Licht zu mindestens zwei ausgeprägten Lichtflecken (a,b) reflektiert und eine Einrichtung (12,14,16,18) zum Verteilen von Licht von den mindestens zwei Lichtflecken (a,b) an unterschiedliche Positionen innerhalb des Fahrzeuges, wobei die unterschiedlichen Fahrzeugpositionen den unterschiedlichen Beleuchtungsoperationen entsprechen, die mit diesem Fahrzeug verbunden sind.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 für ein Beleuchtungssystem eines Fahrzeuges in Vorwärtsrichtung, wobei die lichtverteilende Einrichtung (12,14,16,18) kooperativ mit der lichtreflektierenden Einrichtung (34) gekoppelt ist und Licht von einem (a) der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) zu einer Seite des Fahrzeuges verteilt und Licht von einem zweiten (b) der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) zur gegenüberliegenden Seite des Fahrzeuges verteilt und

eine Einrichtung (24,26,28,30) zur Lichtabgabe kooperativ mit der Lichtverteilungs-Einrichtung (12,14,16,18) gekoppelt ist und das Licht von der einen Seite des Fahrzeuges in einem engen, fokussierten Muster abgibt und Licht von der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeuges in einem ausgebreiteten Muster abgibt.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Einrichtung (34) zum Reflektieren einen Reflektor mit mindestens zwei optischen Brennpunkten umfaßt, die lichterzeugende Einrichtung (10,32) im wesentlichen an einem ersten der mindestens zwei optischen Brennpunkte des Reflektors (34) angeordnet ist, der Reflektor (34) derart konstruiert ist, daß bei Anordnung der lichterzeugenden Einrichtung (32) im wesentlichen an dem ersten optischen Brennpunkt mindestens zwei ausgeprägte Lichtflecken (a,b) am zweiten der optischen Brennpunkte des Reflektors (34) erzeugt werden und die lichtverteilende Einrichtung (12,14,16,18) kooperativ mit dem Reflektor (34) gekoppelt ist und Licht von einem (a) der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) zu einem auf einer Seite des Fahrzeuges angeordneten Ausgang verteilt und Licht von einem zweiten (b) der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) zu einem anderen, an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeuges angeordneten Ausgang verteilt.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, worin der Reflektor (34) ein elliptischer Reflektor ist.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, worin der elliptische Reflektor (34) derart konstruiert ist, daß er die mindestens zwei Lichtflecken (a,b) durch Unterteilen des elliptischen Reflektors (34) in mindestens zwei Abschnitte und Wiedervereinen der mindestens zwei Abschnitte derart erzeugt, daß die innere elliptische Oberfläche des Reflektors (34) nicht zusammenhängend ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, worin die lichtverteilende Einrichtung (12,14,16,18) eine erste Lichtleitfaser (12), die zwischen einem (a) der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) und der einen Seite des Fahrzeuges angeordnet ist und eine zweite Lichtleitfaser (16) einschließt, die zwischen dem zweiten (b) der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) und der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeuges angeordnet ist.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend eine Einrichtung (24,26,28,30) zum Abgeben von Licht von dem Fahrzeug derart, daß ein Muster zur Beleuchtung der Straße mit einem engen, fokussierten Teil und einem ausgebreiteten Teil erzielt wird, wobei der enge, fokussierte Teil durch die Lichtabgabe von der einen Seite des Fahrzeuges und der ausgebreitete Teil durch die Lichtabgabe von der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeuges erzeugt wird.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, worin der enge, fokussierte Teil der Lichtabgabe auf einer Seite des Fahrzeuges und der ausgebreitete Teil der Lichtabgabe auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeuges erzeugt wird.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, worin der enge, fokussierte Teil mittels einer asphärischen Linse (26) erzielt wird, die am Ausgang der Einrichtung (12,14,16,18) zur Lichtverteilung angeordnet ist.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, worin der ausgebreitete Teil der Lichtabgabe durch Anordnen einer zylindrischen Linse (24) am Ausgang der Einrichtung (12,14,16,18) zur Lichtverteilung erzielt wird.

11. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, weiter umfassend ein Maskenelement (20,22), das am Ausgang der Einrichtung (12,14,16,18) zur Lichtverteilung angeordnet ist, um ein Blenden zu verhindern.

12. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, worin die Einrichtung (12,14,16,18) zur Lichtverteilung Licht in Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges verteilt und eine Einrichtung (38,40) vorhanden ist, um zwischen einem Fernlicht- und einem Abblendlicht-Betrieb umzuschalten.

13. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, worin die Einrichtung (12,14,16,18) zur Lichtverteilung einen Spiegel (36) einschließt, der an dem zweiten optischen Brennpunkt derart angeordnet ist, daß die mindestens zwei Lichtflecken (a,b) in mindestens eine erste (12,14) und eine zweite (16,18) Lichtleitfaser reflektiert werden.

14. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, worin die Schalteinrichtung (38) eine Einrichtung (38) zum Bewegen des Spiegels (36) zwischen einer ersten Position, die einem Abblendlicht-Betrieb entspricht, und einer zweiten Position, die einem Fernlicht- Betrieb entspricht, einschließt.

15. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, umfassend:

eine Einrichtung (24,26,28,30) zur Lichtabgabe, die mindestens ein erstes (26) und ein zweites (24) Linsenelement einschließt, wobei die Einrichtung zur Lichtabgabe kooperativ mit dem Reflektor (34) derart gekoppelt ist, daß Licht von einem der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) durch das erste Linsenelement (26) zur Bildung eines fokussierten, engen Musters der Fahrstraßenbeleuchtung abgegeben wird, die Einrichtung (24,26,28,30) zur Lichtabgabe weiter derart wirksam ist, daß Licht von einem zweiten (b) der mindestens zwei Lichtflecken (a,b) durch die zweite Linse (24) unter Bildung eines ausgebreiteten Musters der Fahrwegbeleuchtung abgegeben wird, die Einrichtung (24,26,28,30) zur Lichtabgabe weiter derart wirksam ist, daß das fokussierte, enge Muster der Fahrwegbeleuchtung und das ausgebreitete Muster der Fahrwegbeleuchtung vor dem Fahrzeug wirksam derart summiert werden, daß dadurch ein Verbundmuster der Fahrwegbeleuchtung gebildet wird.

16. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, worin mindestens einer von dem Spiegel (36) und dem Reflektor (34) mit einem dielektrischen Filter versehen ist, um auf die Eintrittsenden der ersten (12,14) und zweiten (16,18) Lichtleitfasern auftreffendes IR- und UV-Licht zu verringern.