DE10006804A1 - Reflektor für lichttechnische Einrichtungen - Google Patents

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.