DE102015111378B4

DE102015111378B4 - Linsensystem und Verfahren zum Beseitigen von thermischen Effekten durch Sonnenfokussierung in Lampen

Info

Publication number: DE102015111378B4
Application number: DE102015111378.3A
Authority: DE
Inventors: Michael K. Larsen; Alvin T. Pieczynski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: US20160033104A1; US9377171B2; CN105318247A; DE102015111378A1

Abstract

Infrarotenergie reflektierendes Linsensystem (40) für eine Lampe (16), die Sonnenlicht (18) aussetzbar ist und eine transparente Außenlinse (22) sowie eine Einfassung (24) aufweist, umfassend: eine Linse (42), die das Sonnenlicht (18) auf eine an die Linse (42) angrenzende Oberfläche (25) der Einfassung (24) fokussiert und eine Außenfläche (46) aufweist; und eine dichroitische Beschichtung (48) an der Außenfläche (46) der Linse (42), dadurch gekennzeichnet, dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) beim Eintreten in die Linse (42) durch die transparente Außenlinse (22) hindurch reflektiert und verhindert, dass dieser Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) durch die Linse (42) und auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) gelangt, und dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des sichtbaren Lichtinhalts (54) des Sonnenlichts transmittiert, so dass die Linse (42) diesen umlenkt und auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) fokussiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Linsensystem zum Beseitigen von thermischen Effekten durch Sonnenfokussierung in einer Lampe und ein Verfahren für dasselbe.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug weist typischerweise eine Anzahl von Lampen auf, die Scheinwerfer, Nebelschlussleuchten, Rückleuchten und andere Lampen zum Leuchten, Signalisieren und für die Sichtbarkeit umfassen. Die Fahrzeuglampen weisen eine innere Lichtquelle auf, und sie weisen oft ein Projektionssystem mit einer Linse auf, um das Licht aus der inneren Lichtquelle zu projizieren. Die Linse in dem Projektionssystem kann den Infrarot-Energieinhalt des Sonnenlichts, der aus der Außenumgebung aufgenommen wird, auf eine Oberfläche der Lampe, die in der Nähe der Linse oder angrenzend an diese angeordnet ist, transmittieren, umlenken und fokussieren, wodurch thermische Effekte bewirkt werden, die ein verschlechtertes ästhetisches Erscheinungsbild umfassen. Dies kann vermieden werden, indem entweder das eintretende Sonnenlicht abgeblockt wird oder indem der thermische Widerstand der Oberfläche erhöht wird, die das fokussierte Sonnenlicht aufnimmt. Das Blockieren des eintretenden Sonnenlichts ist in Abhängigkeit von der Konfiguration der Lampe möglicherweise nicht machbar oder ästhetisch nicht ansprechend. Das Erhöhen des thermischen Widerstands der angrenzenden Oberfläche kann die Kosten erhöhen.
Die DE 195 30 950 A1 beschreibt ein Linsensystem für einen Fahrzeugscheinwerfer, bei welchem eine Seite einer Linse mit einer Beschichtung versehen ist, mit der Infrarotlicht aus einer inneren Lichtquelle des Scheinwerfers reflektiert wird, um eine Erwärmung einer Abdeckscheibe des Scheinwerfers zu vermeiden.
In der DE 196 30 935 A1 sind ein ähnliches Linsensystem und ein ähnlicher Scheinwerfer beschrieben, bei denen jedoch ein separates dichroitisches Filter zwischen einer inneren Lichtquelle des Scheinwerfers und einer Linse vorgesehen ist.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Linsensystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren anzugeben, die ausgebildet sind, um den Infrarot-Energieinhalt des Sonnenlichts zu reflektieren, der aus der Außenumgebung aufgenommen wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Linsensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 4 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Es ist ein Infrarotenergie reflektierendes Linsensystem für eine Lampe vorgesehen, die Sonnenlicht aussetzbar ist. Das Linsensystem umfasst eine Linse mit einer Außenfläche und eine dichroitische Beschichtung an der Außenfläche der Linse, sodass zumindest ein Teil des Infrarot-Energieinhalts des Sonnenlichts beim Eintreten in die Linse reflektiert wird.
Es ist ebenso ein Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug ist dem Sonnenlicht aussetzbar und weist eine Lampe mit einem Projektionssystem auf, das eine Linse mit einer Außenfläche und einer dichroitischen Beschichtung an der Außenfläche der Linse umfasst, sodass zumindest ein Teil des Infrarot-Energieinhalts des Sonnenlichts beim Eintreten in die Linse reflektiert wird.
Es ist ein Verfahren zum Verhindern einer thermischen Beeinflussung einer Oberfläche, die an eine Linse einer Fahrzeuglampe angrenzt, durch die Infrarotenergie im Sonnenlicht vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass eine Außenfläche der Linse mit einer dichroitischen Beschichtung beschichtet wird, um zumindest einen Teil des Infrarot-Energieinhalts des Sonnenlichts zu reflektieren.
Das Infrarotlicht reflektierende Linsensystem, das Fahrzeug und das Verfahren können ermöglichen, dass die Linse in der Lampe den Infrarot-Energieinhalt des Sonnenlichts reflektiert, das aus der Außenumgebung aufgenommen wird.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden leicht anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der vorliegenden Lehren offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine fragmentarische, schematische Perspektivdarstellung eines Fahrzeugs mit einer Lampe, die ein Infrarotlicht reflektierendes Linsensystem aufweist;
2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Lampe von 1 entlang der Linie 2-2 in 1;
3 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Infrarotlicht reflektierenden Linse von 1 entlang der Linie 3-3 von 1; und
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verhindern einer thermischen Beeinflussung einer Oberfläche, die an eine Linse einer Fahrzeuglampe angrenzt, durch die Infrarotenergie im Sonnenlicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10, das dem Sonnenlicht 18 aussetzbar ist. Das Fahrzeug 10 weist eine Blende 12, eine Motorhaube 14 und eine Lampe 16 auf. Die Lampe 16 kann ein Scheinwerfer sein, wie es gezeigt ist, oder sie kann ein anderer Typ einer Fahrzeuglampe sein, der eine Nebelschlussleuchte, eine Bremsleuchte, eine Rückleuchte, einen Blinker und ein Rückfahrlicht umfasst, ohne auf diese beschränkt zu sein. Das Sonnenlicht 18 kann auf das Fahrzeug 10 und die Lampe 16 unter unterschiedlichen Winkeln auftreffen, was von der Ausrichtung des Fahrzeugs und der Tageszeit abhängt. Das Sonnenlicht 18 umfasst einen Infrarot-Energieinhalt 52 und einen sicherbaren Lichtinhalt 54.
Nun auf 2 Bezug nehmend, weist die Lampe 16 ein Gehäuse 20 zum Tragen und Positionieren der Komponenten der Lampe 16, zum Schützen der Komponenten der Lampe 16 gegenüber den Umgebungsbedingungen und zum Unterstützen der Befestigung der Lampe 16 am Fahrzeug 10 auf, neben weiteren Funktionen. Das Gehäuse 20 kann aus einem nichtmetallischen Material hergestellt sein. Die Lampe 16 weist eine transparente Außenlinse 22 auf, die an dem Gehäuse 20 befestigt ist, um die Komponenten der Lampe 16 gegenüber den Umgebungsbedingungen zu schützen und um Licht in die Lampe 16 und aus dieser zu transmittieren, neben anderen Funktionen. Die Außenlinse 22 kann aus einem transparenten nichtmetallischen Material hergestellt sein, das ein Kunststoff- oder ein Glasmaterial umfasst, ohne auf dieses beschränkt zu sein. Die Lampe 16 weist eine Einfassung 24 auf, die an dem Gehäuse 20 befestigt ist, um das ästhetische Erscheinungsbild der Lampe 16 zu verbessern, neben anderen Funktionen. Die Einfassung 24 weist eine Oberfläche 25 auf. Die Einfassung 24 kann aus einem nichtmetallischen Material hergestellt sein, und sie kann eine oder mehrere einer Vielzahl von Farben, Behandlungen und Beschichtungen an der Oberfläche 25 aufweisen. Die Lampe 16 weist eine innere Lichtquelle 26 auf, die an dem Gehäuse 20 befestigt ist. Die innere Lichtquelle 26 emittiert Licht 28, das zumindest einen Teil des sichtbaren Lichtanteils des elektromagnetischen Energiespektrums umfasst.
Die Lampe 16 weist ein Infrarotenergie reflektierendes Linsensystem 40 auf. Die Lampe 16 weist ein Projektionssystem 30 auf, um das Licht 28 zu projizieren, das aus der inneren Lichtquelle 26 emittiert wird. Das Projektionssystem 30 kann das Infrarotenergie reflektierendes Linsensystem 40 umfassen. Das Infrarotenergie reflektierende Linsensystem 40 umfasst eine Linse 42 und eine dichroitische Beschichtung 48. Die Linse 42 weist eine Innenfläche 44 und eine Außenfläche 46 auf und dient zum Transmittieren und Brechen des Lichts 28, das von der inneren Lichtquelle 26 emittiert wird, um ein projiziertes Licht 50 zu erzeugen. Projektionssysteme werden üblicherweise in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet, um Abblendlicht, Aufblendlicht und andere Strahlmuster des projizierten Lichts 50 mittels einer Lampe 16 zu erzeugen. Die anderen Strahlmuster des projizierten Lichts 50 umfassen Lampenstrahlmuster für eine Nebelschlussleuchte, für ein Tagfahrlicht, zum adaptiven Fahren und zum Kurvenfahren, ohne auf diese beschränkt zu sein. Das Projektionssystem 30 verwendet die Linse 42, um das Strahlmuster des projizierten Lichts 50 auf eine ähnliche Weise zu erzeugen, wie ein Filmprojektor eine Projektionslinse verwendet, um ein Bild auf einer Kinoleinwand zu erzeugen.
Die Linse 42 kann eine Kondensor- oder Projektionslinse sein, wie es gezeigt ist. Eine Kondensor- oder Projektionslinse ist eine optische Linse, die einen divergierenden Strahl aus einer Punktquelle in einen parallelen oder konvergierenden Strahl umwandelt, um ein Objekt oder eine Fläche zu beleuchten. Die Linse 42 kann aus einem transparenten nichtmetallischen Material hergestellt sein, das ein Kunststoff- oder ein Glasmaterial umfasst, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Die Linse 42 transmittiert auch das Sonnenlicht 18, das aus der Außenumgebung aufgenommen wird, und sie lenkt das Sonnenlicht 18 um und fokussiert dieses auf die Oberfläche 25, die an das Projektionssystem 30 angrenzt. Dies ist der Art und Weise ähnlich, wie eine Lupe verwendet werden kann, um Sonnenlicht auf eine Oberfläche zu fokussieren, um die Wärme in einem lokalen Bereich stark zu erhöhen. Das Fokussieren des Sonnenlichts 18, das aus der Außenumgebung aufgenommen wird, auf die Oberfläche 25, die an die Linse 42 angrenzt, kann thermische Effekte bewirken, einschließlich eines verschlechterten ästhetischen Erscheinungsbilds der Oberfläche 25, die an die Linse 42 angrenzt oder sich in deren Nähe befindet. Transmittieren ist als das Hindurchtretenlassen elektromagnetischer Energie definiert, als ob sichtbares Licht durch ein transparentes Material, wie beispielsweise klares, unbeschichtetes Glas, hindurchtritt. Die elektromagnetische Energie, für die das Hindurchtreten möglich ist, kann auf einen Teil des elektromagnetischen Spektrums beschränkt sein.
Die dichroitische Beschichtung 48 befindet sich an der Außenfläche 46 der Linse 42, sodass zumindest ein Teil des Infrarot-Energieinhalts 52 des Sonnenlichts 18 beim Eintreten in die Linse 42 reflektiert wird. Die dichroitische Beschichtung 48 verhindert, dass die Linse 42 zumindest einen Teil des Infrarot-Energieinhalts 52 des Sonnenlichts 18 auf die Oberfläche 25 der Einfassung 24 oder auf beliebige andere benachbarte oder angrenzende Oberflächen der Lampe 16 oder des Fahrzeugs 10 transmittiert, umlenkt und fokussiert. Die dichroitische Beschichtung 48 transmittiert zumindest einen Teil des sichtbaren Lichtinhalts des Lichts 28 aus der inneren Lichtquelle 26. Die dichroitische Beschichtung 48 transmittiert zumindest einen Teil des sichtbaren Lichtinhalts 54 des Sonnenlichts 18.
Die dichroitische Beschichtung 48 ist eine optische Beschichtung oder ein optisches Filter, die bzw. das auf die Linse 42 aufgetragen ist. Die dichroitische Beschichtung 48 ist ausgestaltet, um zumindest einen Teil des elektromagnetischen Infrarot-Energieinhalts 52 des Sonnenlichts 18 zu reflektieren. Die dichroitische Beschichtung 48 ist ausgestaltet, um zumindest einen Teil des elektromagnetischen, sichtbaren Energieinhalts 54 des Sonnenlichts 18 zu transmittieren. Die dichroitische Beschichtung 48 kann mehrere Lagen optischer Beschichtungen mit unterschiedlichen Brechungsindizes umfassen. Die mehreren Lagen der dichroitischen Beschichtung 48 können durch eine Abscheidung im Vakuum auf die Linse 42 aufgetragen werden.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist die Wechselwirkung des Sonnenlichts 18 mit dem Infrarotenergie reflektierenden Linsensystem 40 in größerem Detail gezeigt. Das eintretende Sonnenlicht 18 umfasst sowohl einen Infrarot-Energieinhalt 52 als auch einen sichtbaren Lichtinhalt 54. Der Infrarot-Energieinhalt 52 wird durch die dichroitische Beschichtung 48 reflektiert und von dem Infrarotenergie reflektierenden Linsensystem 40 und der Lampe 16 weg gestreut. Der sichtbare Lichtinhalt 54 wird durch die dichroitische Beschichtung 48 transmittiert und mittels der Linse 42 umgelenkt und fokussiert. Der umgelenkte und fokussierte sichtbare Lichtinhalt 56 des Sonnenlichts 18 weist jedoch keinen Infrarot-Energieinhalt 52 auf und bewirkt daher keine Aufheizung der Oberflächen, die an das Infrarotenergie reflektierende Linsensystem 40 angrenzen oder diesem benachbart sind.
Nun auf 4 Bezug nehmend, umfasst ein Verfahren 200 zum Verhindern einer thermischen Beeinflussung einer Oberfläche 25, die an eine Linse 42 einer Lampe 16 eines Fahrzeugs 10 angrenzt, durch den Infrarot-Energieinhalt 52 des Sonnenlichts 18, dass bei 202 eine Außenfläche 46 der Linse 42 mit einer dichroitischen Beschichtung 48 beschichtet wird, um zumindest einen Teil des Infrarot-Energieinhalts 52 des Sonnenlichts 18 zu reflektieren. Das Verfahren 200 kann umfassen, dass bei 204 der gesamte Infrarot-Energieinhalt 52 des Sonnenlichts 18 reflektiert wird. Das Verfahren 200 umfasst, dass bei 206 zumindest ein Teil des sichtbaren Lichts aus einer inneren Lichtquelle 26 in der Fahrzeuglampe 16 transmittiert wird. Das Transmittieren bei 206 umfasst, dass zumindest ein Teil des sichtbaren Lichtinhalts 54 des Sonnenlichts 18 transmittiert wird.
Obgleich die besten Weisen zum Ausführen vieler Aspekte der vorliegenden Lehren im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Lehren betreffen, verschiedene alternative Aspekte zum Ausüben der vorliegenden Lehren erkennen, die innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

Infrarotenergie reflektierendes Linsensystem (40) für eine Lampe (16), die Sonnenlicht (18) aussetzbar ist und eine transparente Außenlinse (22) sowie eine Einfassung (24) aufweist, umfassend: eine Linse (42), die das Sonnenlicht (18) auf eine an die Linse (42) angrenzende Oberfläche (25) der Einfassung (24) fokussiert und eine Außenfläche (46) aufweist; und eine dichroitische Beschichtung (48) an der Außenfläche (46) der Linse (42), dadurch gekennzeichnet, dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) beim Eintreten in die Linse (42) durch die transparente Außenlinse (22) hindurch reflektiert und verhindert, dass dieser Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) durch die Linse (42) und auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) gelangt, und dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des sichtbaren Lichtinhalts (54) des Sonnenlichts transmittiert, so dass die Linse (42) diesen umlenkt und auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) fokussiert.
Infrarotenergie reflektierendes Linsensystem (40) nach Anspruch 1, wobei die Linse (42) eine Kondensorlinse ist.
Infrarotenergie reflektierendes Linsensystem (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Linse (42) eine Projektionssystemlinse einer Fahrzeuglampe (16) ist.
Fahrzeug (10), das Sonnenlicht (18) aussetzbar ist, umfassend: eine Lampe (16), die aufweist: eine transparente Außenlinse (22); eine Einfassung (24); ein Projektionssystem (30), das eine Linse (42) umfasst, die das Sonnenlicht auf eine an die Linse (42) angrenzende Oberfläche (25) der Einfassung (24) fokussiert und eine Außenfläche (46) aufweist; und eine dichroitische Beschichtung (48) an der Außenfläche (46) der Linse (42), dadurch gekennzeichnet, dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) beim Eintreten in die Linse (42) durch die transparente Außenlinse (22) hindurch reflektiert und verhindert, dass dieser Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) gelangt, und dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des sichtbaren Lichtinhalts (54) des Sonnenlichts transmittiert, so dass die Linse (42) diesen umlenkt und auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) fokussiert.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 4, wobei die Lampe (16) eine innere Lichtquelle (26) aufweist und wobei die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des sichtbaren Lichts aus der inneren Lichtquelle (26) transmittiert.
Verfahren zum Verhindern einer thermischen Beeinflussung einer Oberfläche (25) einer Einfassung (24), die an eine Linse (42) einer Fahrzeuglampe (16) angrenzt, durch den Infrarot-Energieinhalt (52) des Sonnenlichts (18), wobei die Fahrzeuglampe (16) eine transparente Außenlinse (22) und die Einfassung (24) aufweist und wobei die Linse (42) das Sonnenlicht (18) auf die Oberfläche (25) fokussiert, umfassend, dass: eine Außenfläche (46) der Linse (42) mit einer dichroitischen Beschichtung (48) beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) durch die transparente Außenlinse (22) hindurch reflektiert und verhindert, dass dieser Teil des Infrarot-Energieinhalts (52) des Sonnenlichts (18) durch die Linse (42) und auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) gelangt, und dass die dichroitische Beschichtung (48) zumindest einen Teil des sichtbaren Lichtinhalts (54) des Sonnenlichts transmittiert, so dass die Linse (42) diesen umlenkt und auf die Oberfläche (25) der Einfassung (24) fokussiert.