DE10006804A1 - Reflektor für lichttechnische Einrichtungen - Google Patents
Reflektor für lichttechnische EinrichtungenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor für lichttechnische Einrichtungen, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, wobei ein Leuchtmittel im Brennpunkt des Reflektors anbringbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Reflektor als Längsparabelreflektor (1) ausgebildet ist, wobei die Geometrie der Längsparabel eine Brennpunktebene B definiert, in welcher beliebig viele Leuchtmittel (6) anbringbar sind. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine flächige Leuchtenkammer (10), enthaltend ein oder mehrere beliebig aneinandergereihte Reflektoren (1) mit beliebig vielen in der Brennpunktebene B eingebrachten Leuchtmitteln (6). Mit dem erfindungsgemäßen Reflektor (1) wird die feste Kopplung von punktförmiger Lichtquelle zum Reflektor überflüssig, indem die Parabel nicht mehr rotationssymmetrisch ausgebildet, sondern durch eine Längsparabel ersetzt wird. Die Herstellung kompletter Signallichtfunktionen kann dadurch kostenoptimal geschehen, indem jeweils nur die notwendige Anzahl von Lichtquellen eingebaut wird, ohne jedesmal die gesamte Konstruktion einer Signallichtfunktion zu verändern und indem dadurch kostengünstige Produktionswerkzeuge erst möglich werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor für lichttechnische Einrichtungen, vorzugsweise
in Kraftfahrzeugen, wobei ein Leuchtmittel im Brennpunkt des Reflektors anbringbar ist.
Derartige Reflektoren sind bekannt. Sie werden insbesondere in Fahrzeugsignalleuchten eingesetzt.
Die Reflektoren sind überwiegend parabelförmig ausgeführt, wobei die Reflektorfläche selbst auch
in sog. Freiformtechnik (im Winkel angestellte Miniatur-Spiegel-Segmente) ausgeführt sein kön
nen. Allen Reflektoren ist gemeinsam, dass das jeweilige Leuchtmittel exakt im Brennpunkt der Pa
rabel angebracht ist. Kleinste geometrische Abweichungen im Brennpunkt ziehen erhebliche Licht
austrittsverluste nach sich.
Bei Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge kommen alternative Leuchtmittel zum Einsatz:
- - Glühlampen (Standard)
- - Miniaturglühlampen (Mehrfachbestückung)
- - Hochleistungs-Leuchtdioden (LED)
- - Neonstäbe
- - Miniatur-Neonstäbe
- - Miniatur-Kaltlichtröhren (bspw. aus der Instrumentenbeleuchtung)
Diese Leuchtmittel unterscheiden sich in Bauform, Lichtstärke und Kosten. Prozessbedingt haben
diese Lichtquellen häufig unterschiedliche Lichtstärken, was dazu führt, dass ein derartiges techni
sches System entsprechend für die am schwächsten vorkommende Lichtstärke ausgelegt wird, was
hohe Werkzeug- und Bauteilekosten zur Folge hat.
Derartige Signalleuchten werden in zunehmendem Maß mit Halbleiter-Lichtquellen (Punktlicht
quellen) aufgebaut. Reflektoren für LED sind beim derzeitigen Stand der Technik als sog. Tütenre
flektoren ausgebildet. Es entspricht dem Stand der Technik, dass hierzu für jede Punktlichtquelle
ein eigener Reflektor verwendet wird. Insbesondere bei Halbleiter-Leuchtmitteln (LED) sind die pro
zessbedingten Schwankungen der Lichtstärke besonders groß (Faktor 2 bis 3). Vom Gesetzgeber
sind aber für Fahrzeugbeleuchtungen bestimmte Mindestwerte in der Lichtstärke gefordert. Höhere
Lichtstärkewerte schlagen sich direkt auf die Kosten pro Stück nieder. Im praktischen Einsatz be
deutet dies, dass bei gleichbleibender Gesamtlichtstärke entweder eine größere Anzahl Leuchtmit
tel mit geringer Lichtstärke oder eine geringere Anzahl mit höherer Lichtstärke eingebaut werden
muss. Daraus erwächst die Konsequenz, dass bei konventioneller Technik, d. h. bei der Verwendung
von Tütenreflektoren durch die brennpunktbezogene Anordnung genauso viele Reflektoren wie
Leuchtmittel eingesetzt werden müssen. Die technische Auslegung einer lichttechnischen Einrich
tung kann demzufolge nicht unter kostenoptimalen Gesichtspunkten erfolgen, weil sich gesetzge
berische Mindestforderungen, Kosten und prozesstechnische Schwankungen gegenüber stehen.
Selbst wenn diesem Problem durch konstruktive Auslegung (Variation der Anzahl von Reflektoren)
Rechnung getragen würde, wäre ein erhebliches logistisches Problem die Folge.
Ein weiteres großes technisches Problem ist die geometrische Ausrichtung (Abstrahlwinkel) der Re
flektoren. Je nach Signallicht werden vom Gesetzgeber unterschiedliche Winkel gefordert. Die Aus
richtung des Lichtaustritts wird bei den Tütenreflektoren ausschließlich durch die Anstellung des
gesamten Reflektors gelöst, was erhebliche fertigungstechnische Aufwendungen in den Werkzeu
gen bedeutet, denn jeder Tütenreflektor muß separat ausgefräst und in Formen abgegossen werden.
Gerade in der Kfz-Zulieferindustrie ist die Anzahl der eingebauten Lichtelemente sowie eine kos
tenoptimierte Fertigungstechnologie ein erheblicher Wettbewerbsfaktor, weil sich die Komponen
tenpreise (bspw. für Signalleuchten) nahezu auf Materialkostenniveau bewegen. Vorteile hat insbe
sondere derjenige, dem es gelingt, bei geringster Anzahl von Elementen und bei geringstem ferti
gungstechnischen Aufwand die vom Gesetzgeber geforderten lichttechnischen Werte zu erfüllen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen gattungsgemäßen Reflektor
derart weiterzubilden, dass die Einhaltung lichttechnischer Werte von lichttechnischen Anlagen
möglichst einfach und kostengünstig möglich ist.
Die Lösung besteht darin, dass der Reflektor als Längsparabelreflektor ausgebildet ist, wobei die
Geometrie der Längsparabel eine Brennpunktebene definiert, in welcher beliebig viele Leuchtmittel
einbringbar sind.
Mit einem erfindungsgemäßen Längsparabel-Reflektor wird erreicht, dass anstelle von Einzelkam
merreflektoren (die jeweils nur ein einziges Leuchtmittel aufnehmen können, beliebig viele punkt
förmig strahlende Leuchtmittel in die Brennpunktebene eingebracht werden können. Die Anzahl der
möglichen Leuchtmittel ist lediglich durch die geometrischen Abmaße des Längsparabelreflektors
begrenzt. Bei gleichbleibender Konstruktion des Längsparabelreflektors kann eine unterschiedliche
Anzahl gleichartiger Leuchtmittel auch unterschiedlicher Lichtstärke eingebracht werden, so daß
sich in der Summe eine konstante Lichtstärke der lichttechnischen Einrichtung, bspw. einer Kfz-
Signalleuchte, ergibt. Werden bspw. niedrigpreisige Leuchtmittel mit geringer Lichtausbeute ver
wendet, so wird eine größere Anzahl an Leuchtmitteln eingebracht und umgekehrt. Insbesondere
bei der Verwendung von LED wird dies über sog. Bestückungsvarianten gesteuert, wobei es sich um
eingeführte und beherrschte Prozesse in der Fertigungstechnik handelt, ohne dass die Reflektorge
ometrie verändert werden muss oder dass diesbezügliche Strukturveränderungen, also Bauteilvari
anten erforderlich sind.
Durch den erfindungsgemäßen Längsparabelreflektor wird somit erreicht, dass die feste Kopplung
von punktförmiger Lichtquelle zum Reflektor überflüssig wird, indem die Parabel nicht mehr als ro
tationssymmetrisches Teil ausgebildet, sondern durch eine Längsparabel ersetzt wird. Die Herstel
lung kompletter Signallichtfunktionen kann dadurch kostenoptimal geschehen, indem jeweils nur
die notwendige Anzahl von Lichtquellen eingebaut wird, ohne jedesmal die gesamte Konstruktion
einer Signallichtfunktion zu verändern und indem dadurch kostengünstige Produktionswerkzeuge
erst möglich werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine Weiterbildung sieht vor, daß entlang der Brennpunktachse wenigstens ein Längsschlitz einge
bracht ist, in den die Leuchtmittel vorzugsweise lagevariant einbringbar sind, wobei der Längs
schlitz einen oder mehrere Verbindungsstege aufweisen kann. Damit lassen sich beliebig viele
Leuchtmittel in beliebig vielen Positionen entlang der Brennpunktebene einbringen, so daß die unterschiedlichen
Lichtstärken der einzelnen Leuchtmittel einfach und zuverlässig ausgeglichen wer
den können.
Der erfindungsgemäße Längsparabelreflektor kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Im letz
teren Fall besteht er vorzugsweise aus einem oberen Reflektorelement und einem unteren Reflek
torelement. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das obere Reflektorelement
und/oder das untere Reflektorelement um die Brennpunktachse einschwenkbar ist, wobei insbeson
dere der Lichtaustrittswinkel jeweils über einen festgelegten Einschwenkwinkel zwischen dem obe
ren oder unteren Reflektorelement und der Brennpunktebene individuell festlegbar ist. Damit bleibt
auch die Lage und Form der Lichtscheibe bei einer Veränderung der Anzahl und der Lage der
Leuchtmittel entlang der Brennpunktebene B unverändert. Der Einschwenkwinkel ist vorzugsweise
asymmetrisch ausgebildet, da dies fertigungstechnisch besonders einfach ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß der Längsparabelreflektor über Stift
zentrierungen oder über gleichartige Steckverbindungen mit einem Trägerelement für die Leucht
mittel verbunden ist. Über derartige Steckverbindungen bzw. über die verwendete Verbindungs
technik ist eine genaue Positionierung der Brennpunktachse des Längsparabelreflektors zur Lage
der Leuchtmittel auf dem Trägerelement garantiert.
Die Kontur des Reflektors folgt vorzugsweise einer Ellipse; sie kann aber auch einer anderen geo
metrischen Form folgen.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine flächige Leuchtenkammer, enthaltend einen oder mehrere
beliebig aneinandergereihte erfindungsgemäße Reflektoren. Eine Leuchtenkammer kann
unterschiedliche Leuchtmittel oder Leuchtmittelvarianten enthalten, insbesondere Leuchtmittel
oder Leuchtmittelvarianten unterschiedlicher Lichtstärke. Unterschiedliche Leuchtmittelvarianten
können auch gemischt in einer Leuchtkammer enthalten sein. Mehrere Leuchtenkammern können
auch eine unterschiedliche Anzahl gleichartiger Leuchtmittel enthalten. Dennoch bleibt bei
richtiger Wahl der Leuchtmittel und ihrer Position am Längsparabelreflektor die Lage und Form der
erzeugten Lichtscheibe auch bei einer Veränderung der Anzahl und der Lage der Leuchtmittel
unverändert. Das heißt, daß mit unterschiedlich oder unregelmäßig bestückten
Längsparabelreflektoren Leuchtenkammern erhalten werden, bei denen die Form und Lage der
tenkammern erhalten werden, bei denen die Form und Lage der Lichtscheibe unverändert bleiben
kann.
Der erfindungsgemäße Reflektor bzw. die erfindungsgemäße Leuchtenkammer sind zur Verwen
dung in lichttechnischen Einrichtungen geeignet, bevorzugt als Fahrzeugsignalleuchten, unabhän
gig von der geforderten Signallichtfunktion, insbesondere für Schlussleuchten, Bremsleuchten, Ne
belschlussleuchten, Fahrtrichtungsanzeiger und Rückfahrscheinwerfer.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei
spiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittzeichnung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Längspa
rabelreflektors mit einer schematischen Darstellung funktionsbestimmender Bauteile;
Fig. 2 eine Schnittzeichnung durch den Längsparabelreflektor aus Fig. 1 mit einer schemati
schen Darstellung des Einschwenkbereichs zur Strahlausrichtung;
Fig. 3 eine Vorderansicht des Längsparabelreflektors aus Fig. 1 mit einer schematischen Dar
stellung mehrerer im Abstand zueinander angeordneter Punktlichtquellen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Leuchtenkammer aus mehreren Längsparabelreflekto
ren (Vorderansicht).
Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Längsparabelreflektors ergibt sich aus den Fig. 1 bis 3.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen zweiteiligen Längsparabelreflektors 1 mit einem oberen Reflektorelement 2 und einem
unteren Reflektorelement 3. Die Reflektorelemente 2, 3 bestehen bspw. aus Kunststoff und sind
vorzugsweise in Spritzgußtechnik hergestellt. Die Innenflächen 2a, 3a der Reflektorelemente sind
auf bekannte Weise mit einer spiegelnden Schicht aus Metall beschichtet. Der Fusspunkt 4 des
Längsparabelreflektors 1 weist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Längsschlitz 5 auf,
in welchem Leuchtmittel 6, vorzugsweise LEDs, in einer Richtung lageinvariant eingebracht werden
können. Die Leuchtmittel 6 werden in der Brennpunktebene B des Längsparabelreflektors 1 positio
niert.
Das obere und untere Reflektorelement 2, 3 wird über Stiftzentrierungen 7 oder über gleichwertige
Steckverbindungen auf ein Trägerelement 8 aufgesetzt, bspw. geklipst oder gesteckt. Das Träger
element 8, welches die Leuchtmittel 6 trägt, kann eine Platine (Leiterplatte) oder ein sonstiges Hal
teelement sein. Vorzugsweise sind dies Leiterplatten, auf denen das exakte Bohrbild bspw. mit CAD
positionsrichtig zu den Leuchtmitteln 6 mit dem Reflektor 1 gekoppelt werden kann. Hierbei ist die
Geometrie des Längsparabelreflektors vorgegeben, anhand derer der Brennpunkt und die Brenn
punktebene berechnet werden können. Daraus wiederum ergibt sich die Position der Leuchtmittel 6
innerhalb der Brennpunktebene, welche dann auf das Bohrbild übertragen wird.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen mit Leuchtmitteln 6 bestückten Längsparabelre
flektor in Vorderansicht, wobei die Leuchtmittel in einem Abstand "a" zueinander angeordnet sind.
Die Besetzung eines Längsparabelreflektors 1 mit Leuchtmitteln 6 kann in Längsrichtung innerhalb
des Längsschlitzes 5 beliebig vorgenommen werden. Werden bspw. niedrigpreisige Leuchtmittel 6
mit geringer Lichtausbeute verwendet, so wird eine größere Anzahl an Leuchtmitteln 6 eingebracht
und umgekehrt. Insbesondere bei der Verwendung von LEDs wird dies über sog. Bestückungsvarian
ten gesteuert, wobei es sich um eingeführte und beherrschte Prozesse in der Fertigungstechnik
handelt, ohne dass die Reflektorgeometrie verändert werden muss, wozu eigene Werkzeuge erfor
derlich wären, und ohne dass diesbezügliche Bauteilvarianten erforderlich sind. Einziger Varianten
treiber ist das Layout des Leuchtmittelträgers 8, je nach Art der lichttechnischen Einrichtung, in
welcher er verwendet werden soll. Durch den Aufbau - insbesondere in zweiteiliger Ausführung -
wird mit dem Erfindungsgegenstand das Problem der geometrischen Ausrichtung kostengünstig ge
löst. Durch Einschwenkung der oberen und/oder unteren Reflektorelemente 2, 3 entlang des Pfeils
A kann der vom Gesetzgeber geforderte Abstrahlwinkel fertigungstechnisch problemlos eingestellt
werden (vgl. Fig. 2). Die gesamte Längsparabel kann somit in dem vom Gesetzgeber geforderten
Maß beliebig eingeschwenkt werden, ohne dass einzelne Reflektoren wie im Stand der Technik in
dividuell ausgerichtet werden müssen. Die Erfindung stellt ausserdem sicher, dass sowohl die Lage
als auch die Form der äusseren Lichtscheibe 9 bei sich ändernder Anzahl von Leuchtmitteln 6 -
durch prozessbedingte Lichtstärkeunterschiede - immer gleich bleiben kann und weder in ihrer
Struktur noch in ihrer Geometrie an die verwendeten Leuchtmittel angepaßt werden muß.
Fig. 4 zeigt, daß durch die Aneinanderreihung bzw. Stapelung mehrerer Längsparabelreflektoren 1
flächige Leuchtenkammern 10 aufgebaut werden können.
Die vorgeschlagene Erfindung eignet sich insbesondere für Fahrzeugsignalleuchten, unabhängig
von der geforderten Signallichtfunktion (bspw. Schlusslicht, Bremslicht, Nebelschlusslicht, Fahrt
richtungsanzeiger, Rückfahrscheinwerfer, hochgesetzte dritte Bremsleuchte usw.).
Claims (13)
1. Reflektor für lichttechnische Einrichtungen, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, wobei ein
Leuchtmittel im Brennpunkt des Reflektors anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Reflektor als Längsparabelreflektor (1) ausgebildet ist, wobei die Geometrie der Längsparabel
eine Brennpunktebene B definiert, in welcher beliebig viele Leuchtmittel (6) anbringbar sind.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Brennpunktachse we
nigstens ein Längsschlitz (5) eingebracht ist, in den die Leuchtmittel (6) vorzugsweise lageva
riant einbringbar sind.
3. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschlitz (5) ein oder meh
rere Verbindungsstege aufweist.
4. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein
teilig ausgeführt ist.
5. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem obe
ren Reflektorelement (2) und einem unteren Reflektorelement (3) zweiteilig ausgeführt ist.
6. Reflektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Reflektorelement (2)
und/oder das untere Reflektorelement (3) um die Brennpunktachse einschwenkbar ist.
7. Reflektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtaustrittswinkel jeweils ü
ber einen festgelegten Einschwenkwinkel zwischen dem oberen oder unteren Reflektorele
ment (2, 3) und der Brennpunktebene B individuell festlegbar ist.
8. Reflektor nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschwenk
winkel asymmetrisch ausgebildet ist.
9. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Längsparabelreflektor (1) über Stiftzentrierungen (7) oder über gleichartige Steckverbindun
gen mit einem Trägerelement (8) für die Leuchtmittel (6) verbunden ist.
10. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kon
tur des Reflektors (1) einer Ellipse folgt.
11. Flächige Leuchtenkammer (10), enthaltend ein oder mehrere beliebig aneinandergereihte Re
flektoren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit beliebig vielen in der Brenn
punktebene B eingebrachten Leuchtmitteln (6).
12. Leuchtenkammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie unterschiedliche
Leuchtmittel oder Leuchtmittelvarianten enthält, insbesondere Leuchtmittel oder Leuchtmit
telvarianten unterschiedlicher Lichtstärke.
13. Verwendung eines Reflektors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einer Leuchten
kammer (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 12 in lichttechnischen Einrichtungen, bspw.
Fahrzeugsignalleuchten, unabhängig von der geforderten Signallichtfunktion, insbesondere
für Schlussleuchten, Bremsleuchten, Nebelschlussleuchten, Fahrtrichtungsanzeiger und Rück
fahrscheinwerfer.
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