Title:
Motor vehicle headlamp for dipped and main beam and lamp
Kind Code:
B1
Abstract:
Abstract of EP0791779
The headlamp unit has a rear reflector (2) with 2 segments (14,15) of different curvature, defining an optical axis (A), enclosing a dual filament light bulb (3). The main lamp filament (7) extends axially and is partially enclosed by a screening plate for screening an azimuth angle of between 100 and 140 degrees, for defining the illumination zone.


Inventors:
Kalze, Franz-josef (Nordstrasse 64, 33428 Harsewinkel, DE)
Peitz, Wolfgang (Obere Bohle 39, 59581 Warstein, DE)
Kiesel, Rolf (Hegelstrasse 49/4, 73431 Aalen, DE)
Application Number:
EP19970102893
Publication Date:
05/18/2005
Filing Date:
02/21/1997
Assignee:
Patent-treuhand-gesellschaft, Für Elektrische Glühlampen Mbh (Hellabrunner Strasse 1, 81543 München, DE)
International Classes:
F21S8/10; F21V7/00; F21V7/09; F21V11/16; H01J61/02; H01K9/08; (IPC1-7): F21S8/12; F21V7/04; F21V13/10
European Classes:
H01K9/08; F21S8/12S4D; F21V7/00M10; F21V11/16M; H01J61/02C
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Foreign References:
DE1182345B
GB2093579A
Attorney, Agent or Firm:
Pokorny, Gerd (OSRAM GmbH, Postfach 22 16 34, 80506 München, DE)
Claims:
1. Halogen incandescent lamp for use in a reflector system, in particular in a motor vehicle headlight, having at least a partial free surface contour, characterized by the following features:
    a cylindrical or similarly shaped bulb (4) which defines a bulb axis,a cap (5) which defines a reference axis which corresponds to the optic axis (A) of a reflector system,a main filament (7) arranged on the reference axis is surrounded by a metallic cover as a shading device (9; 25) which shades an azimuth angle of 100ø to 140ø,a secondary filament (8; 18) is arranged outside the reference axis, the distance from the reference axis being between 0.25 times and twice the diameter of the secondary filament,the shading device (9; 25) is formed such that the secondary filament also lies at least predominantly in the shading zone,the secondary filament (8) is arranged transversely with respect to the main filament (7).

    2.
Halogen incandescent lamp according to Claim 1,characterized in that the two filaments are designed such that the power of the secondary filament corresponds to between 20 and 140% of the power of the main filament.

3. Halogen incandescent lamp according to Claim 1,characterized in that, based on a horizontal plane which encloses the main filament (7), runs parallel to the secondary filament and has its origin in the main filament, the two side edges (11) of the shading device lie markedly below the lower edge of the main filament, to be precise preferably have on both sides at least a 20ø angular distance from this horizontal plane.

4. Halogen incandescent lamp according to Claim 1,characterized in that the shading device (25) is a planar, in particular bent-back or continuously bent, sheet metal part.

5. Motor vehicle headlight (1) for a dipped and a main beam, comprising a reflector having two segments (2) which defines an optic axis (A) and a halogen incandescent lamp (3) according to one of the preceding claims arranged therein.

6. Motor vehicle headlight according to Claim 5,
characterized by the following features:
    the reflector (2) comprises two segments (14, 15) which have different contour profiles, the first segment (14) being optically associated with the main filament (7), whereas the second segment (15) is optically associated with the second luminous element which is referred to below as the secondary filament (8), at least the contour of the first segment (14) being a free surface contour,the main filament (7) is surrounded by the shading device (9; 25) such that an azimuth angle of 100ø to 140ø is shaded, as a result of which a shading zone (12) and an illumination zone (13) are defined,the secondary filament (8) is arranged below the optic axis (A), the offset being between 0.25 times and twice the diameter of the secondary filament,the physical division between the segments (14, 15) of the reflector is associated with the two zones (12, 13) defined by the shading device.

    7.
Motor vehicle headlight according to Claim 6,characterized in that the free surface contour of the first segment (14) is optimized to such an extent that it produces the light/dark boundary required for the dipped beam effect.

8. Motor vehicle headlight according to Claim 7,characterized in that, based on a horizontal plane which encloses the main filament (7) and has its origin in the main filament, the two side edges (11) of the shading device lie markedly below the lower edge of the main filament, to be precise preferably have on both sides at least a 20ø angular distance from this horizontal plane.

9. Motor vehicle headlight according to Claim 6,characterized in that the second segment (15) of the reflector is a paraboloid contour or a free surface contour.

10. Motor vehicle headlight according to Claim 9,characterized in that the radiation from the secondary filament (8) which is incident in the shading zone (12) is used in a targeted manner for producing a narrow and intensive light beam which can be used as an essential part of the main beam illumination.

11. Motor vehicle headlight according to Claim 6,characterized in that the area of the second segment associated with the shading zone as a proportion of the total area of the reflector is approximately 10 to 30%.

12. Motor vehicle headlight according to Claim 6,characterized in that the electrical connections of the two luminous elements are connected to one another such that the main filament (7) acts as the dipped beam, whereas the main beam is formed either by the light emitted by the secondary filament or from the superimposition of the light emitted at the same time by the main filament and the secondary filament.

Description:

Die Erfindung geht aus von einer fr einen Kraftfahrzeugscheinwerfer geeigneten Halogenglhlampe gem„ dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung auch einen Scheinwerfer fr Abblend- und Fernlicht mit Reflektor und Lampe gem„ dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Es handelt sich dabei insbesondere um Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Freifl„chenreflektor und einer Lampe mit zwei Leuchtk”rpern sowie einem metallischen Schirm, im folgenden als Abschatter bezeichnet.

Das bisher angewendete Konzept eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit Reflektor und Lampe ist in der EP-A 684 420 beschrieben. Es zeigt eine Halogenglhlampe mit zwei achsparallelen Leuchtk”rpern und einen Reflektor mit zumindest teilweiser Freifl„chenkontur.

Dieses Konzept verwendet normalerweise sog. H4-Lampen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 26 51 643 bekannt sind. Dabei ist innerhalb des Lampenkolbens ein Abblendlichtleuchtk”rper und ein Fernlichtleuchtk”rper jeweils axial angeordnet. Der Abblendlichtleuchtk”rper ist in einer Abblendkappe derart eingebettet, da die Kappe nahezu eine Halbschale bildet, also azimutal einen Winkel von knapp 180ø aufspannt. Die Abblendkappe ist am sockelseitigen Ende des Abblendlichtleuchtk”rpers so hochgezogen, da sie den Fernlichtleuchtk”rper abschattet.

Das Grundprinzip derartiger Lampen ist ausfhrlich in „lteren Anmeldungen beschrieben, wie zum Beispiel DE-OS 17 72 256 und DE-OS 15 39 371. Demnach ist die Abblendkappe durch Projektion ihrer Seitenkanten am Reflektor fr das Erzielen der Hell-Dunkel-Grenze verantwortlich. Bevorzugt wird eine asymmetrische Ausleuchtung der Strae angestrebt, die dadurch erzielt wird, da die eine Seite der Abblendkappe nicht ganz bis zur Ebene des Abblendlichtleuchtk”rper hochgezogen ist, sondern etwa 15ø darunter endet, so da der von der Abblendkappe aufgespannte Winkel nur 165ø betr„gt (DE-OS 15 89 242). Die Fernlichtwendel kann im Prinzip auch eine Transversalwendel statt einer Axialwendel sein. In dieser Betriebsweise, bei der normalerweise nur entweder die Abblendlicht- oder die Fernlichtwendel aktiv ist, ist die Ausnutzung des Reflektors eingeschr„nkt. Der Verlust infolge Abschattung durch die Abblendkappe liegt in der Gr”enordnung von 40% des gesamten Raumwinkels im Falle des Abblendlichts. Umgekehrt lassen sich fr das Fernlicht nur etwa 40% des Raumwinkels gezielt nutzen, w„hrend etwa 60% des Raumwinkels unkontrolliert zur Beleuchtung des Nahfelds beitragen, indem das Licht des Fernlichts in dem fr das Abblendlicht gedachten Teil des Reflektors gestreut wird.

Der zugeh”rige Reflektor ist meist aus zwei Paraboloidteilen zusammengesetzt, siehe beispielsweise DE-OS 27 20 956. Vereinzelt werden jedoch auch Freifl„chenreflektoren verwendet, wie sie u.a. in der DE-OS 38 08 086 und der EP-A 282 100 beschrieben sind.

Dieses bisher bekannte Grundprinzip ist ein Kompromi aus einander widerstrebenden Forderungen, der noch nicht optimal zufriedenstellen kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit Reflektor und Lampe gem„ dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, der ein groes Ma an Flexibilit„t bei der Auslegung multifunktionaler Scheinwerfer erlaubt. Dies bezieht sich insbesondere auf eine optimale L”sung der beiden Funktionen Abblendlicht/Fernlicht. Darber hinaus eignet sich das erfindungsgem„e Konzept aber auch fr moderne Lichtfunktionen, die variabel ausgelegt sind und speziellen Ansprchen gengen.

Es ist eine weitere wesentliche Aufgabe der Erfindung, eine besonders gut fr Scheinwerfer geeignete Lampe bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gel”st. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich jeweils in den abh„ngigen Ansprchen.

Der erfindungsgem„e Kraftfahrzeugscheinwerfer besteht aus einem Reflektor, der eine optische Achse definiert, und einer darin angeordneten Zweifadenglhlampe, wobei der erste Leuchtk”rper, im folgenden Hauptwendel genannt, axial angeordnet ist und von einer als Abschatter wirkenden metallischen Kappe teilweise umgeben ist. Der Begriff axial bedeutet in diesem Zusammenhang, da die Wendel innerhalb hinreichend enger Toleranzen in der optischen Achse liegt.

Abgesehen davon ist es auch erforderlich, wie an sich bekannt, da die Hauptwendel sich auerhalb der Achse des Lampenkolbens befindet. Genauer gesagt, befindet sie sich im Reflektor unterhalb der Kolbenachse. Damit wird eine Blendung durch Spiegelbilder verhindert.

Der Reflektor besteht aus zwei Segmenten, die unterschiedliche Konturverl„ufe aufweisen, wobei das erste Segment optisch im wesentlichen der Hauptwendel zugeordnet ist, w„hrend das zweite Segment optisch ausschlielich vom zweiten Leuchtk”rper, im folgenden als Nebenwendel bezeichnet, bedient wird. Zumindest die Kontur des ersten Segments ist eine Freifl„chenkontur, deren Prinzip beispielsweise in der DE-OS 38 08 086 und der EP-A 282 100 beschrieben ist. Auf diese beiden Schriften wird ausdrcklich Bezug genommen.

Besonders bevorzugt ist auch das zweite Segment des Reflektors eine Freifl„chenkontur. Im Prinzip ist jedoch auch eine andere Kontur, beispielsweise eine Paraboloidkontur, geeignet.

Die Kontur des ersten Segments ist bevorzugt dahingehend optimiert, da sie die fr die Abblendwirkung notwendige Hell-Dunkel-Grenze schafft. Das Grundprinzip besteht darin, die Hell-Dunkel-Grenze nicht durch Abbildung der R„nder einer Abblendkappe oder einer Blende zu schaffen, sondern durch eine geeignete šberlagerung einer Vielzahl von Abbildungen der als Abblendlicht wirkenden Hauptwendel. Die Hell-Dunkel-Grenze wird dabei durch die Oberkanten der Wendelbilder erzeugt, die der Unterkante der Wendel entsprechen. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, die Hell-Dunkel-Grenze durch separate Mittel, wie zum Beispiel eine Blende, zu erzeugen.

Die Hauptwendel ist vom Abschatter so umgeben, da ein Azimutwinkel von etwa 100ø bis 140ø abgeschattet ist, wodurch in bezug auf die Hauptwendel im Reflektor eine Schattenzone und eine Beleuchtungszone definiert wird. Der Abschatter ist dabei, wie von der Technik der Abblendkappen bekannt, so angeordnet, da er im Reflektor unterhalb der Hauptwendel angeordnet ist. Da er jedoch nicht die Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, ist seine Positionierung und Abmessung weniger kritisch als im Falle einer Abblendkappe.

Die Nebenwendel ist im Reflektor knapp unterhalb der optischen Achse angeordnet, wobei die Versetzung (bezogen auf die Mitte der Nebenwendel) zwischen dem 0.25-fachen und dem Zweifachen des Durchmessers der Nebenwendel betr„gt. Bevorzugt ist eine Versetzung um etwa den 0.5-fachen Durchmesser. Die Nebenwendel kann axial angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist die Nebenwendel jedoch transversal zur optischen Achse angeordnet, weil dann die Abstrahlungscharakteristik der Nebenwendel optimal auf die zweigeteilte Kontur des Reflektors abgestimmt werden kann. Insbesondere lassen sich dadurch ausschlielich horizontale Leuchtk”rperprojektionen im zweiten Reflektorsegment erzeugen, die sich sehr gut in die gewnschte Lichtverteilung fr die Fernbeleuchtung umsetzen lassen. Hingegen erzeugt eine axiale Nebenwendel vertikal liegende Wendelbilder im zweiten Reflektorsegment, die fr diese klassische Anwendung weniger gut passen.

Die r„umliche Aufteilung der beiden Segmente des Reflektors ist in etwa auf die beiden vom Abschatter definierten Zonen abgestimmt. Das bedeutet, da das erste Segment, das im wesentlichen das Licht von der Hauptwendel verarbeitet, deutlich gr”er ist als das ausschlielich von der Nebenwendel bediente zweite Segment. In Draufsicht sind beide Segmente -- beispielhaft wird eine kreisrunde Reflektor”ffnung angenommen -- Ausschnitte, die Tortenstcken „hneln und zusammen sich zur vollst„ndigen Torte (entsprechend einem Azimutwinkel von 360ø) erg„nzen. Das zweite Segment wird dabei von einem Azimutwinkel aufgespannt, der in etwa dem Azimutwinkel des Abschatters entspricht. Bevorzugt ist der Azimutwinkel des zweiten Segments wegen Halbschatteneffekten etwas kleiner als der des Abschatters zu w„hlen, insbesondere bis zu 20% kleiner. Typisch ist er etwa 10% kleiner.

Der Abschatter ist im wesentlichen unter der Hauptwendel angeordnet. Er ist so geformt, da auch die Nebenwendel zumindest berwiegend in der Schattenzone liegt. Seine grundlegende Form kann rechteckig sein. Sie kann aber beispielsweise auch in grober N„herung als l”ffelartig oder wappenartig gew„hlt werden. In diesem Fall besitzt er eine frontale Spitze, die zwischen Neben- und Hauptwendel angeordnet ist, zwei gerade oder auch gebogene Seitenr„nder (in etwa parallel zur Hauptwendel) und eine quer zu den Seitenr„ndern verlaufende Endkante oder auch eine stumpfe Endspitze.

Dabei wird die Abschattung der Nebenwendel im wesentlichen durch die frontale Spitze des L”ffels oder Wappens bewirkt. Sie kann zu diesem Zweck hochgebogen und/oder verl„ngert sein.

Der Abschatter kann ein ursprnglich planes Blechteil sein, das kontinuierlich konkav gebogen ist oder bei dem plane Abschnitte abgewinkelt aneinander gesetzt sind. Eine derartige Form ist materialsparend, fertigungsfreundlich und reflexarm. Das Blechteil kann aber auch konkav gekrmmt sein, insbesondere ist es dann l”ffelartig oder wappenartig geformt.

Vom in der Hauptwendel liegenden Ursprung eines Polarkoordinatensystems aus gesehen, spannen dabei die Seitenr„nder des Wappens den Azimutwinkel von 100ø bis 140ø auf. Die klassische Abblendkappe verwendet dagegen einen Azimutwinkel von 165ø beim asymmetrischen Abblenden.

Bezogen auf eine horizontale Ebene, die die Hauptwendel einschliet und die ihren Ursprung in der Hauptwendel hat, liegen beide Seitenr„nder des Abschatters deutlich unterhalb der Unterkante der Hauptwendel. Bevorzugt ist der azimutale Abstand zu dieser horizontalen Ebene bei beiden Seitenr„ndern mindestens 20ø. Vorteilhaft ist die Anordnung des Abschatters symmetrisch zu dieser Ebene, so da also der Winkelabstand auf beiden Seiten gleich ist. Dagegen liegt bei der klassischen Abblendkappe der eine Seitenrand genau in der Horizontalebene, w„hrend der andere Seitenrand einen azimutalen Abstand von 15ø zu ihr hat.

Im Abblendlichtbetrieb ist nur die Hauptwendel zusammen mit dem ersten Reflektorsegment aktiv. Fr den Fernlichtbetrieb gibt es mehrere Varianten.

In einer bevorzugten Ausfhrungsform wird die in die Schattenzone fallende Strahlung der Nebenwendel gezielt unter Reflexion am zweiten Segment zur Erzeugung eines als wesentlicher Teil der Fernbeleuchtung einsetzbaren intensiven Lichtbndels verwendet. Dabei gelangt ein Teil der Strahlung der Nebenwendel auch in das fr die Nebenwendel nicht abgedeckte erste Reflektorsegment. Diese Strahlung liefert hier keine nennenswerte Streustrahlung, sondern wird vielmehr im Fernlichtbetrieb als zus„tzlicher Beitrag zur Seitenausleuchtung genutzt. Das Abblendlicht ist dabei ausgeschaltet. In dieser Ausfhrungsform ist die elektrische Leistung der Nebenwendel etwa gleich gro wie die der Hauptwendel. Sie kann auch etwas gr”er sein, im allgemeinen bis zu 40 %. Bei einer typischen Leistung der Nebenwendel von 60 W ist der Lichtstrom etwa 200 lm.

In einer zweiten bevorzugten Ausfhrungsform entsteht das eigentliche Fernlicht dadurch, da das vorgenannte Lichtbndel sowie die die Seiten ausleuchtende Strahlung, die beide vom Fernlicht erzeugt werden, dem weiterhin betriebenen Abblendlicht berlagert werden, d.h. bei Fernlichtbetrieb brennen Haupt- und Nebenwendel gleichzeitig. Aus diesem Grund gengt jetzt auch eine verh„ltnism„ig geringe Leistung der Nebenwendel, die lediglich zwischen 20 und 80 % der Leistung der Hauptwendel entspricht. Dieser Sachverhalt unterstreicht die hohe Effektivit„t des hier vorgestellten Scheinwerfersystems.

Vorteilhaft ist die Lampe eine Halogenglhlampe, da deren Abmessungen sehr klein sind und ihre Lebensdauer sehr hoch ist.

Als Anhaltspunkt fr die Aufteilung der Reflektorfl„che auf die beiden Segmente kann dienen, da der Fl„chenanteil des der Schattenzone zugeordneten zweiten Segments an der Gesamtfl„che des Reflektors etwa 10 bis 30 % ausmacht. Bei einer Leistung der Nebenwendel von etwa 20 bis 40 W ist der aus dem zweiten Segment gewonnene Nutzlichtstrom bevorzugt mindestens 80 lm. Eine typische Leistung der Hauptwendel ist 50 bis 70 W.

Dementsprechend ist in einer besonders bevorzugten Ausfhrungsform ist die Verbindung zwischen den elektrischen Anschlssen der beiden Leuchtk”rper so geschaltet, da die Hauptwendel als Abblendlicht wirkt, w„hrend das Fernlicht aus der šberlagerung des von Haupt- und Nebenwendel gleichzeitig emittierten Lichts gebildet wird.

Das hier vorgestellte neuartige Konzept l„t sich jedoch auch fr andere Anwendungen nutzen, insbesondere fr unter dem Begriff AFS (Advanced Frontlighting Systems) zusammengefate Anwendungen, die Gegenstand des Eureka-Projekts 1403 sind. Die damit erzielbaren Lichtverteilungen zeichnen sich dadurch aus, da sie unter Verwendung einer verbesserten Technik verschiedenen Verkehrssituationen besser und/oder flexibler angepat sind als die in starren Normen festgelegten Lichtverteilungen fr Abblendlicht und Fernlicht. Ein Beispiel ist die Anpassung der Hell-Dunkel-Grenze an die Fahrtgeschwindigkeit.

Dabei k”nnen die einzelnen Wendeln in blicher Weise einzeln betrieben werden oder auch zus„tzlich zusammengeschaltet werden. Im letzteren Falle sind dann also drei (oder auch mehr) verschiedene Betriebsweisen realisierbar. Statt der blichen Lichtverteilungen, die den klassischen Betriebsweisen "Fernlicht" und "Abblendlicht" entsprechen, sind damit besonders gut auch neuartige Lichtverteilungsmuster realisierbar, die modernen Betriebsweisen wie "Stadtlicht", "Landstraenlicht", "Autobahnlicht", "Verkehrszeichenbeleuchtung" u.a. entsprechen. Eine derartige Betriebsweise ist beispielsweise in der DE-OS 41 24 374 erl„utert. Der Vorteil der hier vorgestellten Technologie liegt insbesondere auch darin, da sie erlaubt, in moderne Beleuchtungssystemen, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen anbieten, die Zahl der dafr ben”tigten Scheinwerfer trotzdem gering zu halten.

Als weitere, an sich bekannte Hilfsmittel fr die Zwecke von AFS eignen sich beispielsweise verschiebbare Blenden und bewegliche Spiegel. In diesem Fall lassen sich die Hell-Dunkel-Grenzen auch durch Blenden realisieren.

Grunds„tzlich gilt bei derartigen Anwendungen, da eine axiale Nebenwendel insbesondere dann vorteilhaft sein kann, wenn der zugeh”rige Reflektor sehr flach (insbesondere rechteckig geformt) ist.
Lampen entsprechend der oben vorgestellten Halogenglhlampe sind jedoch nicht nur fr Kraftfahrzeugscheinwerfer einsetzbar, sondern allgemein fr Reflektorsysteme, insbesondere in Scheinwerfern, mit zumindest teilweiser, bevorzugt aber vollst„ndiger Freifl„chenkontur geeignet. Insbesondere eignet sich eine Halogenglhlampe, die die folgenden Merkmale aufweist:

  • ein zylindrischer oder „hnlich geformter Kolben, der eine Kolbenachse definiert,
  • ein Sockel, der eine Referenzachse definiert, die der optischen Achse eines Reflektorsystems entspricht,
  • eine in der Referenzachse angeordnete Hauptwendel ist von einer metallischen Kappe als Abschatter umgeben, die einen Azimutwinkel von etwa 100ø bis 140ø abschattet,
  • eine Nebenwendel ist auerhalb der Referenzachse angeordnet, wobei der Abstand zur Referenzachse zwischen dem 0.25-fachen und dem Zweifachen des Durchmessers der Nebenwendel betr„gt,
  • der Abschatter ist so geformt, da auch die Nebenwendel zumindest berwiegend, bevorzugt vollst„ndig, in der Schattenzone liegt.

Bevorzugt sind beide Wendeln entweder mit etwa gleicher Leistung ausgelegt oder sie sind so ausgelegt, da die Leistung der Nebenwendel zwischen 20% und 80%, insbesondere etwa 50%, der Leistung der Hauptwendel entspricht.

Fr die klassische Betriebsweise im Modus "Fernlicht" und "Abblendlicht" eignet sich besonders gut eine Lampe, bei der die Nebenwendel transversal zur Hauptwendel angeordnet ist, wie oben bereits erl„utert.

Bei einer derartigen Konstellation l„t sich eine horizontale Ebene definieren, die die Hauptwendel einschliet und die parallel zur Nebenwendel verl„uft und die ihren Ursprung in der Hauptwendel hat. Dabei ist es vorteilhaft, wenn, bezogen auf diese horizontale Ebene, beide Seitenr„nder des Abschatters deutlich unterhalb der Unterkante der Hauptwendel liegen. Bevorzugt besitzen beide Seitenr„nder mindestens 20ø Winkelabstand zu dieser horizontalen Ebene.

Fr einen Teil der oben diskutierten neuartigen Betriebsweisen kann es aber von Vorteil sein, wenn die Nebenwendel axial zur Hauptwendel angeordnet ist.

Bei einer derartigen Konstellation l„t sich eine horizontale Ebene definieren, die die Hauptwendel einschliet und die ihren Ursprung in der Hauptwendel hat und die senkrecht zu einer die beiden Wendeln einschlieenden Ebene steht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn, bezogen auf diese horizontale Ebene, beide Seitenr„nder des Abschatters deutlich unterhalb der Unterkante der Hauptwendel liegen, und zwar bevorzugt auf beiden Seiten mindestens 20ø Winkelabstand zu dieser horizontalen Ebene besitzen.

Es ist nicht ausgeschlossen, da bei speziellen Anforderungen die Nebenwendel schr„g zur Hauptwendel und zur optischen Achse steht.

Je nach Ausrichtung der Nebenwendel relativ zur Hauptwendel ist es m”glich, da die Nebenwendel nicht vollst„ndig in der Schattenzone des Abschatters liegt. Dies gilt insbesondere bei transversaler oder schr„ger Anordnung. Generell sollten jedoch mindestens 80 %, bevorzugt mehr als 95%, der leuchtenden Fl„che der Nebenwendel in der Schattenzone liegen. Dabei mu im Falle einer transversalen Nebenwendel ein Kompromi zwischen einer aus Abschattungsgrnden eher gnstigen kurzen Wendel und einer fr die Lichtverteilung des Fernlichts eher gnstigen langgezogenen Wendel eingegangen werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausfhrungsbeispiele n„her erl„utert werden. Es zeigen:

Figur 1
einen Scheinwerfer mit einer Zweifadenglhlampe mit transversaler Nebenwendel, teilweise im Schnitt
Figur 2
einen vergr”erten Ausschnitt aus Fig. 1 in Seitenansicht (Fig. 2a) und im Schnitt (Fig. 2b) sowie eine vereinfachte Draufsicht (Fig. 2c)
Figur 3
die mit dem Scheinwerfer von Fig. 1 erzielte Lichtverteilung, aufgeschlsselt nach mehreren Komponenten (Fig. 3a bis 3c) und integral (Fig. 3d)
Figur 4
ein weiteres Ausfhrungsbeispiel einer Lampe mit axialer Nebenwendel, dargestellt als vergr”erter Ausschnitt entsprechend Fig. 2 in Seitenansicht (Fig. 4a) und Schnitt (Fig. 4b)
Figur 5
die mit dem Scheinwerfer von Fig. 4 erzielte Lichtverteilung, aufgeschlsselt nach mehreren Komponenten (Fig. 5a bis 5c) und integral (Fig. 5d)
Figur 6
ein weiteres Ausfhrungsbeispiel einer Lampe mit einem planen Abschatter, dargestellt als vergr”erter Ausschnitt entsprechend Fig. 2 in Seitenansicht (Fig. 6a) und Schnitt (Fig. 6b)

Fig. 1 zeigt schematisch einen Scheinwerfer 1 mit Reflektor 2 und Halogenglhlampe 3. Der Reflektor definiert eine optische Achse A. Die Lampe 3 besitzt einen zylindrischen Kolben 4, der einseitig gequetscht ist und an der Quetschung einen Sockel 5 tr„gt. Das sockelferne Ende des Kolbens 4 ist abgerundet und mit einer an sich bekannten Absorptionsbeschichtung 6 versehen. Ein erster Leuchtk”rper bildet die Hauptwendel 7 mit einer Leistung von 50 W. Er liegt in der Referenzachse des Sockels, die sich mit der optischen Achse A des Scheinwerfers deckt, wobei er etwas unterhalb der Kolbenachse B (die parallel zur optischen Achse liegt) angeordnet ist.

Ein zweiter Leuchtk”rper mit einer Leistung von 25 W, der die Nebenwendel 8 bildet, ist transversal zur optischen Achse angeordnet. Die Nebenwendel 8 ist zwischen Sockel 5 und Hauptwendel 7 knapp unterhalb der optischen Achse plaziert. Der Abstand zur Hauptwendel 7 betr„gt 2 mm, der Abstand zur optischen Achse ist 1 mm, bezogen auf die Wendelmitte. Diese Versetzung gegen die optische Achse entspricht etwa dem 0.75-fachen des Durchmessers der Nebenwendel.

Fig. 2a und 2b zeigt die geometrischen Verh„ltnisse in der Lampe in einem vergr”erten Ausschnitt in Seitenansicht und Querschnitt. Die Wendeln 7 und 8 sowie ein Abschatter 9 sind an Stromzufhrungen 17 in blicherweise befestigt, die an einem Quarzbalken 21 fixiert sind. Der Abschatter 9 ist unterhalb der Hauptwendel 7 horizontal angeordnet. Er ist ein konkav gekrmmtes Blechteil, das wappen„hnlich mit einer stumpfen Spitze 10, zwei Seitenr„ndern 11 und einer Endkante 16 geformt ist. Die Spitze 10 des Abschatters 9 liegt zwischen Haupt- und Nebenwendel. Sie ist so weit hochgezogen, da sie die Nebenwendel 8, von der Hauptwendel 7 aus gesehen, praktisch vollst„ndig abschattet. Der Abstand des Abschatters 9 von der Hauptwendel 7 und seine Breite, also der Abstand zwischen den Seitenr„ndern 11, ist so bemessen, da von der Hauptwendel aus gesehen eine Schattenzone 12 entsteht, die einen Azimutwinkel von =120ø aufspannt. Dementsprechend umspannt die Beleuchtungszone 13 den restlichen Azimutwinkel von 240ø. Der Abschatter 9 ist symmetrisch zur Vertikalen angeordnet. Trotzdem wird eine asymmetrische Lichtverteilung erreicht, da dies eine Eigenschaft der Reflektorkontur ist.

šberraschenderweise ist hier tats„chlich eine Konstellation m”glich, bei der die Lage der beiden Wendeln und des Abschatters so aufeinander abgestimmt ist, da die Breite der Transversalwendel 8 kleiner als die Breite des Abschatters gew„hlt werden kann, w„hrend gleichzeitig der Abstand der Seitenr„nder des Abschatters von der Hauptwendel so gew„hlt ist, da der Azimutwinkel , von der Hauptwendel 7 aus gesehen, die geforderte Abschattung von ca. 120ø hervorruft.

Die in Fig. 1 und 2c schematisch gezeigte Reflektorkontur besteht aus zwei Segmenten 14 und 15, die beide als Freifl„chen ausgefhrt sind. Das Licht der Hauptwendel 7 wird ausschlielich vom oben im Scheinwerfer angeordneten ersten Segment 14 verarbeitet, w„hrend das zweite Segment 15 (schraffiert dargestellt), das unten liegt, gezielt ausschlielich Licht der Nebenwendel 8 verarbeitet. Die Nebenwendel 8 ist im Scheinwerfer 1 so angeordnet, da sie knapp unterhalb des "Fokalvolumens" des zweiten Reflektorsegments 15 liegt. (Im Falle eines Paraboloids als zweitem Reflektorsegment liegt die Nebenwendel knapp unterhalb des Brennpunkts). In der Draufsicht der Fig. 2c decken sich die beiden Segmente 14 und 15 in etwa mit den vom Abschatter 9 erzeugten Zonen 12, 13. Der Azimutwinkel des zweiten Segments umspannt etwa 110ø, der des ersten Segments den restlichen azimutalen Vollwinkel (250ø).

In einem anderen Ausfhrungsbeispiel weist der Scheinwerfer anstatt einer Kreisform eine rechteckige Grundform auf, beispielsweise mit einer Breite von 13 cm und einer H”he von 10 cm.

Im Abblendlicht-Betrieb wird nur die Hauptwendel 7 illuminiert und dementsprechend nur das erste Segment 14 angestrahlt. Die Freifl„chenkontur dieses ersten Segments 14 erzeugt die typische asymmetrische Abblendlichtverteilung, die in Fig. 3a dargestellt ist, und zwar ohne zus„tzliche Hilfsmittel wie eine Abblendkappe. Dargestellt sind Linien gleicher Beleuchtungsst„rke. Auffallend ist die scharfe Hell-Dunkel-Grenze. Die Messung erfolgte an einer Mewand in 25 m Entfernung. Der erfate horizontale Winkel ist -30ø bis +30ø, der vertikale Winkel ist -5ø bis +5ø.

Im Fernlicht-Betrieb werden sowohl die Hauptwendel 7 als auch die Nebenwendel 8 illuminiert, so da sich die Fernlichtverteilung aus mehreren Komponenten zusammensetzt:

  • Eine erste Komponente wird wieder durch die Abblendlichtverteilung gem„ Fig. 3a von der Hauptwendel 7 in Verbindung mit dem ersten Reflektorsegment 14 erzeugt.
  • Eine zweite, fr das Fernlicht wesentliche Komponente besteht aus einem schmalen, hellen Lichtbndel im Zentrum der Lichtverteilung, das durch die Nebenwendel 8 in Verbindung mit dem zweiten Reflektorsegment 15 erzeugt wird. Diese Komponente ist in Fig. 3b gezeigt.
  • Hinzu kommt eine dritte Komponente, die sich dadurch ergibt, da die Nebenwendel 8 auch das erste Reflektorsegment 14 beleuchtet. Auf diese Weise wird eine zus„tzliche Ausleuchtung der Seitenbereiche gem„ Fig. 3c erreicht. Dieses Zusatzlicht dient zusammen mit dem Abblendlicht dazu, den durch das Lichtbndel des zweiten Segments erzeugten "Tunneleffekt" zu beseitigen.

Das resultierende Fernlicht, das in Fig. 3d dargestellt ist, ist die Summe dieser drei Einzelkomponenten. Auffallend ist die sehr gnstige, gleichm„ige Fernlichtverteilung, die allm„hlich in das helle Lichtbndel im Zentrum bergeht, sowie die hohe Effizienz des Gesamtlichtstroms.

In Fig. 4a und 4b ist eine Anordnung mit axialer Nebenwendel 18 gezeigt. Ansonsten entsprechen gleichen Bauteilen die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 und 2. Auch hier ist die Nebenwendel 18 ca. 1 mm unterhalb der optischen Achse angeordnet. Der Abstand zwischen den einander zugewandten Kanten 19 und 20 von Hauptwendel 7 und Nebenwendel 18 ist 1.5 mm. Der Abschatter 9 ist in analoger Weise wie im vorhergehenden Ausfhrungsbeispiel angeordnet. Beispielhaft ist in Fig. 5a bis 5d die Lichtverteilung einer derartigen Lampe in einem Scheinwerfer „hnlich dem ersten Ausfhrungsbeispiel gezeigt. Dabei entspricht die Schaltung der Wendeln wieder den in Zusammenhang mit Fig. 3 diskutierten Betriebsweisen. Dementsprechend ist die Abblendlichtverteilung (Fig. 5a), die wieder von der Hauptwendel in Zusammenwirken mit dem ersten Reflektorsegment erzeugt wird, praktisch identisch mit der von Fig. 3a. Die Nebenwendel erzeugt jedoch in Zusammenwirken mit dem zweiten Segment jetzt ein Lichtbndel mit groer Vorfeldbeleuchtung (Fig. 5b). Auch die Seitenausleuchtung ist weniger homogen und weniger breit (Fig. 5c). Das resultierende Fernlicht (Addition der Komponenten aus Fig. 5a bis 5c) ist immer noch dem eines konventionellen H4-Scheinwerfers berlegen, erreicht jedoch eine geringere maximale Beleuchtungsst„rke als beim ersten Ausfhrungsbeispiel.

Allgemein lassen sich die beiden hier vorgestellten Grundtypen von Lampen auch fr andere aus zwei Segmenten zusammengesetzte Reflektorsysteme verwenden. Die beiden Segmente des Reflektors eines Autoscheinwerfers bestehen beispielsweise aus Freifl„chenkonturen, die folgende Lichtverteilungen erm”glichen:

  • Separate Ansteuerung der Hauptwendel erzeugt ber das erste Reflektorsegment eine Lichtverteilung, die sich fr den Betriebsmodus "Stadtlicht" eignet. Ein verschiebbares Blendensystem ist in H”he der Horizontalebene plaziert und wirkt als Abblendmittel.
  • Bei zurckgeschobenem, also aus dem optischen Strahlengang entferntem Blendensystem erzeugt bei weiterhin separater Ansteuerung der Hauptwendel ein Abschatter eine Lichtverteilung, die sich fr den Betriebsmodus "Landstraenlicht" eignet.
  • Bei zus„tzlicher Inbetriebnahme einer transversalen Nebenwendel wird mittels des zweiten Reflektorsegments eine Lichtverteilung erzeugt, die sich fr den Betriebsmodus "Abblendlicht fr Autobahnen" eignet.
  • Als Alternative wird (bei entsprechend optimierter Reflektorkontur) im Falle eines gemeinsamen Betriebs der beiden Wendeln (ber beide Reflektorsegmente wie oben beschrieben) durch leichtes Kippen des Reflektors eine Lichtverteilung erzeugt, die sich fr den Betriebsmodus "Verkehrszeichenbeleuchtung" eignet.

Schlielich ist in Fig. 6 ein Ausfhrungsbeispiel einer Halogenglhlampe mit transversaler Nebenwendel 8 gezeigt. Gleiche Bezugsziffern entsprechen gleichen Merkmalen wie in den vorhergehenden Figuren. Ein planer Abschatter 25 umgibt die axiale Hauptwendel 7. Er ist aus mehreren Abschnitten 26 bis 30 zusammengesetzt, die abgewinkelt aneinander anschlieen. Ein derartiger Abschatter ist reflexarm und l„t sich besonders leicht aus einem rechtwinkeligen Blechstreifen ohne jeglichen Materialverschnitt herstellen. Der Azimutwinkel betr„gt hier 110ø.

In einem weiteren Ausfhrungsbeispiel wird, entsprechend der Erl„uterung in Zusammenhang mit Fig. 3 im Abblendlicht-Betrieb wieder nur die Hauptwendel 7 illuminiert und dementsprechend nur das erste Segments 14 angestrahlt. Die obigen Erl„uterungen gelten auch hier sinngem„.

Im Fernlicht-Betrieb wird jedoch nur die Nebenwendel illuminiert, so da sich die Fernlichtverteilung aus lediglich zwei Komponenten zusammensetzt:

  • Eine erste, fr das Fernlicht wesentliche Komponente besteht aus einem hellen Lichtbndel im Zentrum der Lichtverteilung, das durch die Nebenwendel 8 in Verbindung mit dem zweiten Reflektorsegment 15 erzeugt wird. Diese Komponente „hnelt wieder der in Fig. 3b gezeigten Lichtverteilung, sie ist aber nicht so schmal.
  • Hinzu kommt eine zweite Komponente, die sich dadurch ergibt, da die Nebenwendel 8 auch das erste Reflektorsegment 14 beleuchtet. Auf diese Weise wird eine zus„tzliche Ausleuchtung der Seitenbereiche gem„ Fig. 3c erreicht, um wieder den durch das Lichtbndel des zweiten Segments erzeugten "Tunneleffekt" zu beseitigen.

Das resultierende Fernlicht, das der in Fig. 3d dargestellten Lichtverteilung „hnelt, ist die Summe dieser beiden Einzelkomponenten.