DE102007012023A1

DE102007012023A1 - LED-Projektorscheinwerfer mit Einzel- oder Mehrfacettenlinsen

Info

Publication number: DE102007012023A1
Application number: DE102007012023A
Authority: DE
Inventors: Jeyachandrabose Canton Chinniah; Amir P. West Bloomfield Fallahi; Edwin M. Saline Sayers
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Varroc Lighting Systems sro
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: DE102007012023B4; GB0704891D0; US20070236952A1; JP2007265994A; US7563008B2; GB2436691A; GB2436691B

Abstract

Eine Kondensatorlinse und eine Scheinwerferanordnung, die die Kondensatorlinse verwendet, verbessern die Kontrolle über die Strahlausbreitungseigenschaften, während sie gleichzeitig die Gesamtgröße der Scheinwerferanordnung verringern. Die Kondensatorlinse ist für eine Projektorscheinwerferanordnung mit einer Lichtquelle bereitgestellt, welche Licht ausstrahlt, das nachfolgend längs vor ein Kraftfahrzeug projiziert wird. Die Kondensatorlinse umfasst allgemein einen Hauptkörper aus lichtdurchlässigem Material. Der Hauptkörper definiert eine erste Oberfläche, die das Licht von der Lichtquelle aufnimmt, und eine zweite, das Licht ausstrahlende Oberfläche. Die zweite Oberfläche weist mindestens eine Facette auf, die derart strukturiert ist, dass sie das Licht ausbreitet und ein festgelegtes Strahlmuster bereitstellt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeugscheinwerfer und insbesondere Projektorscheinwerfer, die eine Kondensatorlinse verwenden.
STAND DER TECHNIK
Licht emittierende Dioden (LEDs) sind derzeit die bevorzugte Lichtquelle für Automobilbeleuchtungsanwendungen, weil sie weniger Energie verbrauchen, aber die gewünschte Lichtleistung liefern. Wenn LEDs in Scheinwerfern (d. h. Scheinwerferlampen) verwendet werden, müssen verschiedene Vorgaben erfüllt sein. Insbesondere sollte das Strahlmuster zur Beleuchtung der Fahrbahn, sowohl einen bestimmten Umfang vertikaler Ausbreitung als auch einen bestimmten Umfang horizontaler Ausbreitung aufweisen. Gleichzeitig sollte eine vertikale Abgrenzung sein, um das Blenden des Gegenverkehrs zu minimieren.
Allgemein können Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge als Reflektorscheinwerfer oder als Projektorscheinwerfer beschrieben werden. Reflektorscheinwerfer verwenden eine speziell strukturierte Reflektoreinheit, die das Licht von der Lichtquelle bündelt und umleitet. Sie sind besonders dafür konstruiert, das Licht zu fokussieren sowie auch die nötige Ausbreitung der Strahlen zu gewährleisten. In Projektorscheinwerfern verwendet eine Standardprojektoreinheit einen Reflektor, der das Licht von der LED-Lichtquelle bündelt und für die entsprechende Ausbreitung der Strahlen sorgt. Das Licht vom Reflektor durchquert eine Kondensatorlinse, die einfach Licht vom Reflektor zur Beleuchtung der Fahrbahn projiziert. In einer direkten Projektoreinheit wird kein Reflektor verwendet, und die Kontrolle über die Strahlausbreitung durch Auswahl der Lichtquelle und ihrer Position relativ zur Kondensatorlinse ist begrenzt.
Die Kondensatorlinse ist eine Bildgebungsoptik, die einfach das Bild, das an ihrem Brennpunkt angeordnet ist, auf die Fahrbahn projiziert, wobei schlicht durch Umkehren der Quelle (links ist rechts und oben ist unten) ein Strahlmuster erzeugt wird. Diese Kondensatorlinsen sind asphärische Linsen, die axialsymmetrisch sind und durch eine Oberflächendrehung einer zweidimensionalen Kurve um die optische Achse (d. h. eine durch den Linsenmittelpunkt verlaufende Längsachse) erzielt werden. Um die gewünschten Strahlausbreitungseigenschaften zu erzielen, ist der Reflektor des Standard-Projektorscheinwerfers länglich, hauptsächlich in horizontaler Richtung, um die gewünschten Strahlausbreitungseigenschaften zu erzielen. Anstrebenswert ist eine vertikale Strahlausbreitung etwa von –10° und eine horizontale Strahlausbreitung die etwa +/–35° beträgt.
In Anbetracht des gegewärtigen Standes der Technik besteht ein Bedarf an einem Projektorscheinwerfer, der eine verbesserte Kontrolle über die Strahlausbreitungseigenschaften des abgestrahlten Lichts aufweist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kondensatorlinse und eine Scheinwerferanordnung bereit, die eine Kondensatorlinse verwendet, die die Kontrolle über die Strahlausbreitungseigenschaften verbessert und gleichzeitig die Gesamtgröße der Scheinwerferanordnung reduziert. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Kondensatorlinse für eine Projektorscheinwerferanordnung mit einer Lichtquelle bereitgestellt, die Licht ausstrahlt, welches nachgeordnet längs vor ein Kraftfahrzeug projiziert wird. Die Kondensatorlinse umfasst allgemein einen Hauptkörper aus lichtdurchlässigem Material. Der Hauptkörper bestimmt eine erste Oberfläche, die Licht von der Lichtquelle aufnimmt, und eine zweite Oberfläche, die das Licht ausstrahlt. Die zweite Oberfläche weist mindestens eine Facette auf, die derart strukturiert ist, dass das Licht ausgebreitet und ein festgelegtes Strahlmuster bereitgestellt wird.
Gemäß detaillierteren Aspekten trennt die Facette die horizontale von der vertikalen Strahlausbreitung. Bevorzugt weist die zweite Oberfläche mindestens zwei Facetten auf, besser noch mehrere horizontal beabstandete, vertikal verlaufende Facetten. Alternativ kann die mindestens eine Facette eine einzelne Facette umfassen, die die zweite Oberfläche bildet und eine Sattelform aufweist. Wenn mehrere, horizontal beabstandete Facetten verwendet werden, bestimmt die Wölbung jeder der Facetten in der horizontalen Richtung die horizontale Ausbreitung, während die Wölbung mehrere Facetten in horizontaler Richtung die horizontale Ausbreitung bestimmt. Allgemein bilden mehrere, horizontal beabstandete Facetten eine Reihe von Erhebungen und Vertiefungen auf der zweiten Oberfläche. Die vertikalen Wölbungen mehrere Facetten sind zu einer horizontalen Achse asymmetrisch, um die horizontale Abtrennung zu wahren, während die gewünschte vertikale Strahlausbreitung erzeugt wird. Die Facetten können entweder eine konvexe oder eine konkave Wölbung in der horizontalen Richtung aufweisen. Die Facetten können derart strukturiert sein, dass ein festgelegtes Strahlmuster erzeugt wird, das Bereiche höherer Lichtintensität umfasst. Außer dem muss die Querschnittsform der Kondensatorlinse nicht kreisförmig sein sondern kann eine quadratische oder rechteckige Form haben, passend zur Licht emittierenden Oberfläche der LED oder eine oval oder längliche Form haben.
Eine andere Ausführungsform, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, stellt eine Projektorscheinwerferanordnung für ein Kraftfahrzeug bereit, die allgemein eine Lichtquelle, einen Reflektor und eine Kondensatorlinse umfasst. Die Kondensatorlinse ist in ähnlicher Weise konstruiert wie die zahlreichen, vorangehend beschriebenen Konstruktionen, womit ein festgelegtes Strahlmuster bereitgestellt wird. Durch Verlagerung der Aufgabe, das Licht auszubreiten, auf die Kondensatorlinse kann der Reflektor einen einfachen elliptischen Reflektor mit einer kreisförmigen Querschnittsform umfassen. Das heißt, der Reflektor muss nicht in horizontaler Richtung gestreckt oder in anderer Weise speziell konstruiert sein, um das gewünschte Strahlausbreitungsmuster zu erzeugen. In der Projektorscheinwerferanordnung kann auch ein Schirm verwendet werden, um eine horizontale Abtrennung zu erzeugen. Bevorzugt ist der Schirm leicht von der Lichtquelle weg und zur Linse hin geneigt, wodurch sich die Lichtbündelung verbessert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingebunden sind und einen ihrer Bestandteile bilden, veranschaulichen verschiedene Aspekte der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer Kondensatorlinse, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
2 eine Unteransicht der in 1 dargestellten Kondensatorlinse,
3 eine Seitenansicht einer Scheinwerferanordnung, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und die die in 1 dargestellte Kondensatorlinse verwendet,
3A eine Vorderansicht eines Reflektors und einer Lichtquelle, die einen Teil der in 3 dargestellten Scheinwerferanordnung bilden,
4 eine Perspektivansicht der in 3 dargestellten Scheinwerferanordnung,
5 eine schematische Darstellung eines durch die Scheinwerferanordnung der 3 erzeugten Strahlmusters,
6 eine Perspektivansicht einer anderen Ausführungsform einer Kondensatorlinse, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
7 eine Unteransicht der in 6 dargestellten Kondensatorlinse,
8 eine Perspektivansicht einer anderen Ausführungsform einer Kondensatorlinse, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
9 eine Seitenansicht der in 8 dargestellten Kondensatorlinse,
10 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform einer Kondensatorlinse, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
11 eine Unteransicht der in 10 dargestellten Kondensatorlinse,
12 eine Seitenansicht der in 10 dargestellten Kondensatorlinse.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der Darstellung der Figuren stellen nun 1 und 2 eine Kondensatorlinse 30 dar, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Insbesondere ist die Kondensatorlinse 30 in der Lage, dem Licht, das von der Scheinwerferanordnung 20 (3), deren Bestandteil sie ist, ausgestrahlt wird, Strahlausbreitungseigenschaften zu verleihen, wie im Vorliegenden später detaillierter erläutert wird. Außerdem ist die Kondensatorlinse 30 in der Lage, festgelegte vertikale und horizontale Ausbreitungsfunktionen für jede Facette zu erzeugen, wodurch eine hochanpassungsfähige Kondensatorlinse bereitgestellt wird, die auf eine bestimmte Anzahl von Kraftfahrzeugen oder auf gewünschte Strahlausbreitungseigenschaften zugeschnitten sein kann. Durch Verschieben der Aufgabe der Strahlausbreitung vom Reflektor zur Kondensatorlinse können elliptische Standardreflektoren in Verbindung mit LED-Lichtquellen verwendet werden, um eine Lichtausgabe bereitzustellen, die für Kraftfahrzeugscheinwerferlampen-Anwendungen geeignet ist und gleichzeitig auch die gewünschten Strahlausbreitungseigenschaften aufweist.
Die Kondensatorlinse 30 umfasst allgemein einen Hauptkörper 32 mit einer ersten Oberfläche 34 und einer zweiten Oberfläche 36, die in Längsrichtung beabstandet sind. Die erste Oberfläche 34 empfängt Licht von der Lichtquelle 22 (3) und ist allgemein eben und verläuft senkrecht zu einer Längsachse 10 (3), obwohl sie auch gewölbt sein kann. Wenn die Längsachse 10 am Mittelpunkt der Kondensatorlinse 30 ausgerichtet ist, kann sie auch als optische Achse der Anordnung 20 betrachtet werden. Wie in 2 am besten zu sehen, besteht die zweite Oberfläche 36 aus mehreren Facetten 38 und insbesondere umfasst die Ausführungsform in 2 sechs (6) Facetten, obwohl ohne Weiteres jede Anzahl von Facetten verwendet werden kann. Die Facetten 38 erstrecken sich allgemein vertikal, während sie in Längsrichtung beabstandet sind, obwohl es möglich ist, Facetten zu haben, die sowohl vertikal als auch horizontal beabstandet sind wie ein Schachbrettmuster. Jede der Facetten 38 weist eine allgemein konvexe Wölbung in horizontaler und vertikaler Richtung auf, und sie sind am bevorzugtesten numerisch erzeugte Freiformflächen, die dafür gestaltet sind, einen gewünschten Ausgabestrahl bereitzustellen. Die vertikale Linie, an der sich die benachbarten Facetten 38 treffen, ist bevorzugt so glatt wie möglich, um große Schritte zwischen den benachbarten Facetten zu vermeiden, und hängt von der Beschaffenheit der einzelnen horizontalen Wölbungen der benachbarten Facetten 38 ab. Da jede der Facetten 38 ihre eigene horizontale Wölbung haben kann, ist durch die horizontale Wölbung der zweiten Oberfläche 36 allgemein eine Anzahl von Erhebungen und Vertiefungen festgelegt.
In der Darstellung der 3 ist nun eine Scheinwerferanordnung abgebildet, die die dargestellte Kondensatorlinse 30 verwendet. Neben der Kondensatorlinse 30 umfasst die Scheinwerferanordnung 20 allgemein eine Lichtquelle 22, die Licht 24 ausstrahlt, welches durch einen Reflektor 26 gebündelt und umgeleitet wird. Bevorzugt ist die Lichtquelle 22 eine LED, die allgemein Licht von einem Oberflächenbereich erzeugt, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Der Reflektor 26 ist bevorzugt ein elliptischer Reflektor, was bedeutet, dass er eine elliptische Wölbung hat, wie in der Seitenansicht in 3 am besten zu sehen ist, und daher fokussiert der Reflektor 26, wenn die LED 22 am ersten Brennpunkt des Reflektors platziert ist, das Licht auf seinen zweiten Brennpunkt 40, welcher allgemein auch mit dem Brennpunkt der Kondensatorlinse 30 übereinstimmt, wie im Fachgebiet bekannt ist. Der Fachmann wird erkennen, dass der Reflektor 26, dass die Kondensatorlinse 30 alle oder einen Teil der Strahlausbreitungsaufgaben erfüllt, einen elliptischen Reflektor mit einem allgemein kreisförmigen Querschnitt umfassen kann, wie in 3A am besten zu sehen ist. Obwohl ein länglicher oder ovaler Reflektor 26 verwendet werden kann, um sich an einem Teil der Strahlausbreitungsaufgaben zu beteiligen, führt die Nutzung eines kreisförmigen elliptischen Reflektors wie dargestellt (oder eines länglichen Reflektor geringerer Breite) zu einer Scheinwerferanordnung mit reduzierter Gesamtgröße wegen einer reduzierten Breite (und möglicherweise einer reduzierten Höhe, wenn der Reflektor 26 eine vertikale Strahlausbreitungsfunktion ausführt).
Wiederum in Bezug auf 3 wird das von der LED-Lichtquelle 22 erzeugte Licht 24 gebündelt und auf den zweiten Brennpunkt 40 fokussiert, wo ein Schirm 28 so positioniert ist, dass ein Teil des Lichtes aufwärts zu einer oberen Hälfte der Kondensatorlinse 30 umgeleitet wird. Allgemein wird der Anteil des Lichts 24, der sonst eine Abweichung des Aufwärtsstrahls erzeugen würde, wie dargestellt reflektiert, wobei das meiste, wenn nicht das ganze Licht, das an der zweiten Oberfläche 36 der Kondensatorlinse 30 austritt, horizontal oder innerhalb der bevorzugten Strahlausbreitung von –10° leicht abwärts gerichtet ist. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der reflektierende Schirm 28 bevorzugt leicht zur Kondensatorlinse 30 geneigt, was nach Feststellung der Anmelder die Lichtbündelung je nach der Stärke der Neigung um 3–15 % verbessert. Insbesondere ist die hintere oder vorgeordnete Seite des Schirms 28 aufwärts geneigt, während die vordere Seite ihre Position in vertikaler Richtung allgemein behält. Man wird auch erkennen, dass flache oder gewölbte Schirme 28 von beliebiger Form verwendet und wie beschrieben geneigt werden können. Der Schirm 28 ist bevorzugt um etwa 0° bis 6° zur Längsachse 10 geneigt.
Der Fachmann wird auch erkennen, dass die Wölbung der zweiten Oberfläche 36 und insbesondere die vertikale Wölbung, wie sie durch mehrere Facetten 36 festgelegt ist, die vertikale Strahlausbreitung steuert. Bevorzugt ist die vertikale Wölbung der zweiten Oberfläche 36 asymmetrisch zur Längsachse 10, wobei das abgestrahlte Licht 24 leicht abwärts geneigt ist, um die vertikale Abtrennung zu erhalten, während die gewünschte vertikale Strahlausbreitung erzeugt wird. Daher umfasst der Hauptkörper 32 eine halbkreisförmige Oberfläche 33, die daraus resultiert, dass die untere Seite 39 der zweiten Oberfläche 36 weiter von der ersten Oberfläche 34 beabstandet ist als ein oberer Rand der zweiten Oberfläche 36 von der ersten Oberfläche 34 beabstandet ist, wodurch ein Prismaeffekt verursacht wird. Dementsprechend wird der Fachmann erkennen, dass durch die Verwendung einer Kondensatorlinse 30 mit einer zweiten, Licht ausstrahlenden Oberfläche 36, die aus mehreren Facetten 38 gebildet ist, sowohl eine horizontale als auch eine vertikale Ausbreitung in den von der Scheinwerferanordnung 20 abgegebenen Lichtstrahl eingeführt werden können.
In der Darstellung der 4 zeigt eine schematische Abbildung der Scheinwerferanordnung 20 die Lichtquelle 22 mit einer rechteckigen Form, wie sie von einer LED-Lichtquelle erzeugt würde und die am Brennpunkt 40 der Kondensatorlinse 30 und relativ zur vertikalen Achse 12, zur horizontalen Achse 14 und zur optischen oder Längsachse 10 angeordnet ist. Der Fachmann wird auch erkennen, dass die Scheinwerferanordnung 20 einen direkt projizierenden Scheinwerfer umfassen könnte, wobei die LED 22 allgemein so angeordnet wäre, wie durch Bezugszeichen 22 in 4 dargestellt. In jedem Fall empfängt die Kondensatorlinse 30 Licht an ihrer ersten Oberfläche 34, und durch die Konstruktion der zweiten Oberfläche 36 mit mehreren Facetten 38 wird ein festgelegtes Strahlmuster erzeugt, wie in 5 dargestellt. Wenn eine standardmäßige asphärische Kondensatorlinse (d.h. eine axialsymmetrische Linse) verwendet werden würde, würde die Linse die Lichtquelle 22, die an ihrem Brennpunkt 40 angeordnet ist, einfach projizieren, wie durch die Fläche der gepunkteten Linie 42 dargestellt. Durch die Verwendung der Kondensatorlinse 30 der vorliegenden Erfindung hingegen kann ein festgelegtes Strahlmuster 44 mit erhöhter horizontaler Ausbreitung sowie erhöhter vertikaler Ausbreitung erzeugt werden. Bevorzugt weist das festgelegte Strahlmuster 44 eine horizontale Ausbreitung von +/–35° auf, während die vertikale Ausbreitung etwa 0° bis minus 10° beträgt. Man wird auch erkennen, dass durch die passgenaue Gestaltung von einzelnen Facetten 38 ein Lichtpunkt erzeugt werden kann, zum Beispiel der Bereich, der mit der gepunkteten Linie 46 angegeben ist. Das heißt, jede der Facetten 38 kann ihre eigene einzigartige Wölbung in vertikaler oder horizontaler oder in beiden Richtungen aufweisen, die so strukturiert sein kann, dass das Licht, welches sie ausgeben, überlagert oder getrennt wird, wodurch ein bestimmtes Strahlausbreitungsmuster erzeugt wird. Zum Beispiel könnten unter der Annahme, dass die Facetten 38 von links nach rechts fortlaufend nummeriert wären, die Facetten 2 und 5 benutzt werden, um einen bestimmten oder mehrere Lichtpunkte zu erzeugen, während die übrigen Facetten so strukturiert sein könnten, dass sie ein gleichmäßiges ausgebreitetes Strahlmuster bereitstellen. Dementsprechend wird man erkennen, dass die horizontalen und vertikalen Ausbreitungsfunktionen der Kondensatorlinse 30 durch die Verwendung der horizontal beabstandeten und der vertikal verlaufenden Facetten 38 getrennt sind.
In der Darstellung der 6 ist nun eine andere Ausführungsform einer Kondensatorlinse 130 gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Kondensatorlinse 130 umfasst einen Hauptkörper 132 mit einer ersten, Licht aufnehmenden Oberfläche 134 und einer zweiten Oberfläche 136, die das Licht nachgeordnet längs vor dem Kraftfahrzeug abstrahlt, um die Fahrbahn zu beleuchten. Die zweite Oberfläche 136 umfasst mehrere Facetten 138, deren Anzahl in dieser Ausführungsform drei (3) ist. Wie am besten in 7 zu sehen ist, weist jede der Facetten 138 eine horizontale Wölbung auf, die allgemein eine konkave Form hat, im Gegensatz zu der konvexen Wölbung, die den Facetten 38 der vorhergehenden Ausführungsform verliehen wurde. Ähnlich der vorhergehenden Ausführungsform umfasst jede der Facetten 138 eine vertikale Wölbung, die bevorzugt asymmetrisch zur Längsachse oder in anderer Weise konstruiert ist, um die vertikale Abtrennung zu bewahren, während gleichzeitig ein festgelegter Umfang an vertikaler Strahlausbreitung eingeführt wird.
In der Darstellung der 8 und 9 ist nun noch eine weitere Ausführungsform der Kondensatorlinse 230 gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung abgebildet. Die Kondensatorlinse 230 umfasst allgemein einen Hauptkörper 232 mit einer ersten, Licht aufnehmenden Oberfläche 234 und eine zweite, Licht abstrahlende Oberfläche 236. Die zweite Oberfläche 236 besteht allgemein aus mehreren horizontal beabstandeten und vertikal verlaufenden Facetten 238, die dazu dienen, die horizontale und die vertikale Ausbreitungsfunktion der Kondensatorlinse 230 zu trennen. Ebenfalls ähnlich der ersten Ausführungsform ist die vertikale Wölbung der zweiten Oberfläche 236 und ihrer Facetten 238 leicht asymmetrisch oder zu einer Längsachse geneigt, um zu gewährleisten, dass das Licht unter die vertikale Abtrennung gerichtet wird. Daher ist eine untere Seite 239 des unteren Randes 239 der zweiten Oberfläche 236 weiter von der ersten Oberfläche 234 entfernt als ein oberer Rand.
Insbesondere wird der Fachmann erkennen, dass die Ausführungsform der 8 und 9 eine Kondensatorlinse 230 mit einer allgemein quadratischen oder rechteckigen Form bereitstellt. Auf diese Weise kann die Kondensatorlinse 230 so geformt sein, dass sie mit der Lichtquelle übereinstimmt, wie etwa mit einer LED-Lichtquelle 22, die Licht von einer quadratischen oder rechteckigen Oberfläche emittiert. Daher wird man erkennen, dass die Kondensatorlinse 230, und insbesondere als Licht empfangende Oberfläche 234, jede Form haben kann, ob kreisförmig oder nicht kreisförmig, einschließlich rechteckiger, quadratischer, ovaler oder anderer länglicher Formen. Auf diese Weise kann ungenutztes Material der Kondensatorlinse 230 weggelassen werden, was das Gewicht der Linse 230 und der Scheinwerferanordnung reduziert, wodurch eine Scheinwerferanordnung bereitgestellt wird, die leichter und kleiner ist.
In der Darstellung der 10 und 11 ist noch eine weitere Ausführungsform der Kondensatorlinse 330 gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung abgebildet. Allgemein umfasst die Linse 330 einen Hauptkörper 332 mit einer ersten, Licht aufnehmenden Oberfläche 334 und einer zweiten, Licht abstrahlenden Oberfläche 336. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsformen umfasst die zweite Oberfläche 336 eine einzige Facette 338, die folglich selbst die Licht ausstrahlende Oberfläche bildet. In diesem Fall hat die einzelne Facette 338 (und demzufolge die zweite Oberfläche 336) eine Sattelform, die in drei Richtungen gewölbt ist und zu einer Teilung der horizontalen und vertikalen Ausbreitung des festgelegten Strahlmusters führt. Wie in der Seitenansicht der 11 zu sehen ist, umfasst der Hauptkörper also eine umlaufende Oberfläche 333 mit einer allgemein ringförmigen Form. Der Fachmann wird erkennen, dass die einzelne Facette 338 und die zweite Oberfläche 336 jeweils einzigartig so geformt sein kann, dass jedes gewünschte Strahlmuster und die festgelegte vertikale und horizontale Strahlausbreitung bereitgestellt wird. Bevorzugt ist die Oberfläche 336 numerisch erzeugt, um das festgelegte gewünschte Strahlmuster zu erzeugen.
Dementsprechend wird der Fachmann erkennen, dass die vorliegende Erfindung eine Kondensatorlinse und eine Scheinwerferanordnung bereitstellt, die die Kondensatorlinse in einzigartiger Weise verwendet, um einen Teil oder die gesamte Strahlausbreitungsfunktion bereitzustellen. Des Weiteren kann diese Strahlausbreitungsfunktion für eine individuell passgenaue Gestaltung des ausgegebenen Strahlmusters in ihre horizontale und vertikale Komponente unterteilt werden. Ebenso können Lichtpunkte oder andere wünschenswerte Strahleigenschaften durch die passgenaue Konstruktion der Licht ausstrahlenden Oberfläche und ihrer Facetten erzeugt werden. Der Fachmann wird auch erkennen, dass viele Variationen ohne Weiteres verwendet werden können. Zum Beispiel können mehrere Facetten vertikal beabstandet sein und horizontal verlaufen, was dennoch eine Teilung der horizontalen und vertikalen Strahlausbreitungsfunktion ergeben würde. Ebenso kann sich der Fachmann ohne Weiteres eine unbegrenzte Anzahl einzigartiger Einzelfacetten- und Mehrfacetten-Ausführungsformen vorstellen, die auf spezielle Anwendungen zugeschnitten sein können.
Die vorangehende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zweck der Darstellung und Beschreibung vorgelegt. Sie soll nicht erschöpfend sein und die Erfindung nicht auf die offenbarten genauen Ausführungsformen begrenzen. Im Hinblick auf die oben genannten Lehren sind zahlreiche Modifizierungen und Variationen möglich. Die erläuterten Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die beste Darstellung der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung bereitzustellen, um es somit dem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Variationen anzuwenden, wie sie für die konkret vorgesehene Verwendung geeignet sind. All diese Modifizierungen und Variationen liegen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist, wenn diese zu dem Umfang auslegt werden, zu welchem sie rechtlich, recht und billig berechtigt sind.

10: Längsachse
12: vertikale Achse
14: horizontale Achse
20: Projektorscheinwerferanordnung
22: Lichtquelle
24: ausgestrahltes Licht
26: Reflektor
28: Schirm
30: Kondensatorlinse
32: Hauptkörper
33: halbkreisförmige Oberfläche
34: erste Oberfläche
36: zweite Oberfläche
38: Facette
39: unterer Rand
40: zweiter Brennpunkt
42: gepunktete Linie
44: Strahlmuster
46: gepunktete Linie
130: Kondensatorlinse
132: Hauptkörper
134: erste Oberfläche
136: zweite Oberfläche
138: Facetten
230: Kondensatorlinse
232: Hauptkörper
234: erste Oberfläche
236: zweite Oberfläche
238: Facetten
239: untere Seite/unterer Rand
330: Kondensatorlinse
332: Hauptkörper
333: umlaufende Oberfläche
334: erste Oberfläche
336: zweite Oberfläche
338: Einzelfacette

Claims

Kondensatorlinse (30, 130, 230, 330) für eine Projektorscheinwerferanordnung (20) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Projektorscheinwerferanordnung (20) eine Lichtquelle (22) umfasst, die Licht ausstrahlt, das nachgeordnet längs vor das Kraftfahrzeug projiziert wird, wobei die Kondensatorlinse (30, 130, 230, 330) umfasst: einen Hauptkörper (32, 132, 232, 332) aus lichtdurchlässigem Material, wobei der Hauptkörper (32, 132, 232, 332) eine erste, flache oder gewölbte Oberfläche (34, 134, 234, 334), die Licht von der Lichtquelle (22) aufnimmt, und eine zweite, das Licht ausstrahlende Oberfläche (36, 136, 236, 336) definiert, wobei die zweite Oberfläche (36, 136, 236, 336) mindestens eine Facette (38, 138, 238, 338) aufweist, die derart strukturiert ist, dass sie das Licht ausbreitet und ein festgelegtes Strahlmuster (44) bereitstellt.
Kondensatorlinse (30, 130, 230, 330) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Facette (38, 138, 238, 338) die horizontale Strahlenausbreitung von der vertikalen Strahlenausbreitung trennt.
Kondensatorlinse (30, 130, 230) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Oberfläche (36, 136, 236) mindestens zwei Facetten (38, 138, 238) aufweist.
Kondensatorlinse (30, 130, 230) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine Facette (38, 138, 238) mehrere horizontal beabstandete Facetten (38, 138, 238) umfasst, die vertikal verlaufen.
Kondensatorlinse (30, 130, 230) nach Anspruch 4, wobei die Wölbung jeder der mehreren Facetten (38, 138, 238) in der vertikalen Richtung die vertikale Ausbreitung bestimmt und wobei die Wölbung der mehreren Facetten (38, 138, 238) in der horizontalen Richtung die horizontale Ausbreitung bestimmt.
Kondensatorlinse (30, 130, 230) nach Anspruch 4, wobei mehrere, horizontal beabstandete Facetten (38, 138, 238) eine Reihe von Erhebungen und Vertiefungen auf der zweiten Oberfläche (36, 136, 236) bilden.
Kondensatorlinse (30, 230) nach Anspruch 4, wobei die vertikale Wölbung der mehreren Facetten (38, 238) asymmetrisch zu einer horizontalen Achse (14) ist.
Kondensatorlinse (30, 230, 330) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein oberer Rand der mindestens einen Facette (38, 238, 338) von der ersten Oberfläche (34, 234, 334) einen ersten Abstand hat und wobei ein unterer Rand (39, 239, 339) der mindestens einen Facette (38, 138, 238, 338) von der ersten Oberfläche (34, 234, 334) einen zweiten Abstand hat, wobei der erste Abstand geringer als der zweite Abstand ist.
Kondensatorlinse (30, 230) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Facette (38, 238) eine konvexe Wölbung aufweist.
Kondensatorlinse (130, 330) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Facette (138, 338) eine konkave Wölbung aufweist.
Kondensatorlinse (330) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mindestens eine Facette (338) eine einzige Facette (338) umfasst, die die zweite, das Licht ausstrahlende Oberfläche (336) bildet und wobei die zweite Oberfläche (336) eine Sattelform aufweist.
Kondensatorlinse (30, 130, 230, 330) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Oberfläche (34, 134, 234, 334) eine nicht kreisförmige Form aufweist.
Kondensatorlinse (30, 130, 230, 330) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das festgelegte Strahlmuster (44) Bereiche mit höherer Lichtintensität umfasst.
Projektorscheinwerferanordnung (20) eines Kraftfahrzeugs, die umfasst: eine Licht ausstrahlende Lichtquelle (22), einen Reflektor (26), der Licht von der Lichtquelle (22) bündelt und das Licht nachgeordnet längs projiziert; eine Kondensatorlinse (30, 130, 230, 330) mit einem Hauptkörper (32, 132, 232, 332), der eine erste Oberfläche (34, 134, 234, 334) definiert, die Licht von dem Reflektor (26) empfängt, und eine zweite Oberfläche (36, 136, 236, 336), die das Licht ausstrahlt, wobei die zweite Oberfläche (36, 136, 236, 336) mindestens eine Facette (38, 138, 238, 338) aufweist, die derart strukturiert ist, dass sie das Licht ausbreitet und ein festgelegtes Strahlmuster (44) bereitstellt.
Scheinwerferanordnung (20) nach Anspruch 14, wobei die Lichtquelle eine LED ist.
Scheinwerferanordnung (20) nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Reflektor (26) ein elliptischer Reflektor (26) mit einer kreisförmigen Querschnittsform ist.
Scheinwerferanordnung (20) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, die ferner einen Schirm (28) umfasst.
Scheinwerferanordnung (20) nach Anspruch 17, wobei der Schirm (28) von der Lichtquelle (22) weg und zur Linse (30, 130, 230, 330) hin geneigt ist.
Scheinwerferanordnung (20) nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Schirm (28) um etwa 0° bis 6° zur Horizontalen geneigt ist.
Scheinwerferanordnung (20) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die mindestens eine Facette (38, 138, 238, 338) die horizontale Strahlausbreitung von der vertikalen Strahlausbreitung trennt.