DE102005019093B4 - Fahrzeugleuchte mit einem mehrgliedrig gebildeten Lichtleiter - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugleuchte, insbesondere für den Einbau in eine Fahrzeugkarosserie (17) oder eine Abdeckkappe (2) eines Außenrückspiegels (1), mit
– einem lang gestreckten, mehrgliedrigen Lichtleiter (5), der mehrere, unterschiedlich stark gekrümmte Schenkel (12a–12c) aufweist und
– an jedem Stirnende (10) eines Schenkels (12a–12c) angeordneten Lichtquellen (11a–11c), deren Licht in den Lichtleiter (5) eingekoppelt, wenigstens teilweise zu einem gegenüberliegenden Auskoppelende (7) geleitet und dort ausgekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12a–12c) ineinander übergehen und sich gegenseitig durchdringen, sodass der Lichtleiter (5) mehrere in Längsrichtung versetzt angeordnete Auskoppelflächen (8a–8c) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte mit einem lang gestreckten Lichtleiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen solchen Lichtleiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.
  • In Fahrzeugleuchten, wie z.B. Seitenmarkierungsleuchten oder im Außenspiegel von Fahrzeugen integrierten Seitenblinkleuchten, werden häufig stabförmige Lichtleiter eingesetzt. Diese haben insbesondere den Vorteil, dass die gewünschte Lichtverteilung mit relativ einfachen Mitteln und sehr kostengünstig realisiert werden kann.
  • Aufbau und Funktion einer typischen Fahrzeugleuchte mit stabförmigem Lichtleiter werden im Folgenden anhand von 1 und 2 näher erläutert. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Seitenblinkleuchte 4, die im Außenrückspiegel 1 eines Kraftfahrzeugs integriert ist. Im vorliegenden Fall umfasst die Seitenblinkleuchte 4 zwei stabförmige Lichtleiter 5, 5', die parallel übereinander angeordnet sind und in Einbaulage im Wesentlichen horizontal verlaufen. Das von den Lichtleitern 5, 5' ausgestrahlte Licht tritt einerseits durch eine in der Abdeckkappe 2 vorgesehene Lichtaustrittsöffnung 3 nach außen (in Fahrzeugrichtung nach vorne) und wird andererseits an den Stirnenden 7 der Lichtleiter 5, 5' in seitlicher Richtung ausgekoppelt.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1. Wie zu erkennen ist, sind am fahrzeugseitigen Stirnende 10 der Lichtleiter 5, 5' Leuchtdioden 11 angeordnet, deren Licht in die Lichtleiter 5, 5' eingekoppelt und nahezu vollständig durch Totalreflexion an den Grenzflächen zum gegenüber liegenden Stirnende 7 geleitet wird. Das Stirnende 7 hat eine abgeschrägte Auskoppelfläche 8, deren Neigung so gewählt ist, dass das austretende Licht in den gesetzlich vorgeschriebenen Raumwinkelbereich, also im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung und etwas schräg nach hinten abgestrahlt wird, wie dies durch die Pfeile F angedeutet ist. Der Abstrahlbereich wird durch die Richtung des Lichtleiters am Auskoppelende 7 und die Neigung der Abschrägung 8 bestimmt.
  • Bei vielen Außenspiegeln ist der Verlauf des Lichtleiters 5 durch die Gestalt der Abdeckkappe 2 und den dadurch vorgegebenen Einbauraum begrenzt. In solchen Fällen ist es aus konstruktionstechnischen Gründen nicht möglich, einen stärker gekrümmten Lichtleiter 5 einzubauen, dessen Auskoppelende 7 schräg nach hinten zeigt. Es muss daher ein relativ geradlinig verlaufender Lichtleiter verwendet werden, dessen Auskoppelende im Wesentlichen in seitlicher Richtung verläuft. Durch optische Maßnahmen, wie z.B. eine Abschrägung am Auskoppelende, ist es zwar möglich, die Richtung der ausgekoppelten Lichtstrahlen zu beeinflussen, dies jedoch nur in geringem Ausmaß. Bei einer zu starken Neigung der abgeschrägten Auskoppelfläche treffen die Lichtstrahlen oberhalb des Totalreflexionswinkels auf die Auskoppelfläche und werden dadurch reflektiert und nicht ausgekoppelt. Eine Abstrahlung insbesondere nach schräg hinten, wie durch die gesetzlichen Vorschriften gefordert wird, kann somit nicht erreicht werden.
  • Aus EP 1 085 253 A2 ist eine Leuchte, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, die mehrere, stabförmige, zueinander in etwa parallel in einer gemeinsamen Ebene verlaufende und um eine vertikale Achse gekrümmte Lichtleiter aufweist, in deren eines Stirnende jeweils das Licht einer Lichtquelle eingekoppelt wird um zum gegenüberliegenden Auskoppelende des betreffenden Lichtleiters weitergeleitet zu werden. Dabei besitzt jeder der Lichtleitstäbe eine eigene Auskoppelfläche. Insoweit entspricht diese bekannte Leuchte genau dem oben erläuterten Stand der Technik.
  • Aus der DE 100 00 992 A1 , die zur Bildung des Oberbegriffs von Anspruch 1 herangezogen wurde, ist eine Beleuchtungseinrichtung mit einem lang gestreckten, mehrgliedrigen Lichtleiter bekannt, der mehrere, unterschiedlich stark gekrümmte, stabförmige Schenkel aufweist, die sich zu einem einzigen weiterführenden, stabförmigen Lichtleiter vereinigen. An den freien Stirnenden der Schenkel sind jeweils Lichtquellen angeordnet, deren Licht in den jeweiligen Schenkel eingekoppelt und wenigstens teilweise in dem weiterführenden, stabförmigen Lichtleiter weiter geleitet wird, um durch eine an dessen Stirnende befindliche Auskoppelfläche auszutreten. Auch hier ist der Winkelbereich, in den hinein dieses Licht abgestrahlt werden kann, starken Einschränkungen unterworfen.
    •
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugleuchte mit einem lang gestreckten Lichtleiter zu schaffen, auf dessen Auskoppelseite das Licht in einen Raumbereich abgestrahlt werden kann, der konstruktiv innerhalb weiter Grenzen veränderbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Schenkel des mehrgliedrigen Lichtleiters nicht nur einfach in einen einzigen weiterleitenden Lichtleitstrang münden, sondern sich gegenseitig durchdringen, so dass mehrere in Längsrichtung versetzt angeordnete Auskoppelflächen vorhanden sind.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass sich durch die unterschiedliche Krümmung der einzelnen Schenkel für das an den einzelnen Einkoppelenden der Schenkel stirnseitig eingestrahlte Licht in jedem von ihnen ein anderer Strahlengang ergibt, wodurch die Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Seiten- und Auskoppelflächen des Lichtleiters treffen. Die mehrgliedrige Gestalt hat dabei den wesentlichen Vorteil, dass das in einem solchen Lichtleiter geführte Licht stark unterschiedliche Richtungen aufweist und somit auch an den Auskoppelflächen in verschiedenste Richtungen ausgekoppelt wird. Dadurch wird es möglich, das Licht in einen relativ weiten Raumwinkel abzustrahlen, der die gesetzlichen Vorschriften auch dann erfüllt, wenn die Auskoppelenden des Lichtleiters im Wesentlichen in seitliche Richtungen weisen. Der Winkelbereich, in dem das Licht abgestrahlt wird, wird insbesondere durch die Krümmung der einzelnen Schenkel bestimmt und kann somit in gewünschter Weise eingestellt werden.
  • Die einzelnen Schenkel des Lichtleiters liegen in Einbaulage vorzugsweise in derselben horizontalen Ebene und sind vorzugsweise unterschiedlich stark um eine vertikale Achse gekrümmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die einzelnen Schenkel konvergierend und gehen keilförmig ineinander über.
  • Die einzelnen Schenkel haben vorzugsweise eine unterschiedliche Länge, wobei ein stärker gekrümmter Schenkel vorzugsweise kürzer ist als ein weniger stark gekrümmter Schenkel.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Lichtleiter genau drei Schenkel. Diese Bauart zeigt eine hinreichend gute Lichtverteilung auf der Auskoppelseite bei möglichst geringer Bautiefe.
  • An jedem Stirnende eines Schenkels ist vorzugsweise eine Lichtquelle, wie z.B. eine LED, angeordnet, deren Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird.
  • Um das Auskoppeln von Licht in Fahrtrichtung zu verstärken, kann der Lichtleiter an einer Längsseite Licht streuende Mittel aufweisen. So kann z.B. die Oberfläche der rückwärtigen Längsseite besonders rau ausgebildet sein. Wahlweise könnten an der Rückseite des Lichtleiters auch andere streuende Strukturen vorgesehen sein.
  • Am Einkoppelende der Schenkel ist vorzugsweise eine Optik vorgesehen, mittels derer der Strahlverlauf im Lichtleiter beeinflusst werden kann. Diese Optik ist vorzugsweise dadurch realisiert, dass das Einkoppelende der Schenkel optisch wirksam gestaltet ist; sie kann aber auch außerhalb des Lichtleiters vorgesehen sein. Das Einkoppelende kann z.B. eine sphärische, konvexe oder konkave Form aufweisen. Durch eine Abstimmung der Einkoppeloptik und der Krümmung der einzelnen Schenkel kann der Strahlenverlauf im Lichtleiter, und damit der Bereich, in den das Licht ausgekoppelt wird, nach Wunsch eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können auch an den Auskoppelenden optische Mittel, wie z.B. eine Anschrägung der Auskoppelfläche, vorgesehen sein. Durch geeignete Wahl der Neigung der Auskoppelfläche kann wiederum der Abstrahlbereich beeinflusst werden.
  • Der Querschnitt der einzelnen Schenkel ist vorzugsweise rund, kann aber auch elliptisch oder rechteckig sein oder eine andere Form aufweisen. Bei rechteckigem Querschnitt kann der Lichtleiter z.B. als plattenförmig betrachtet werden.
  • Die an den Stirnenden der einzelnen Schenkel angeordneten Lichtquellen sind vorzugsweise in Reihe geschaltet. Dies hat insbesondere im Falle von LEDs den Vorteil, dass kein unnötig hoher Vorwiderstand vor jeder LED verwendet werden muss. Die Lichtquellen sind außerdem vorzugsweise auf derselben Leiterplatte angeordnet. Besonders geeignet ist in diesem Zusammenhang eine flexible Leiterplatte.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Rückansicht auf einen Außenrückspiegel für Kraftfahrzeuge mit einer integrierten Seitenblinkleuchte gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1;
  • 3 eine Aufsicht auf einen mehrgliedrig gebildeten Lichtleiter gemäß einer ersten, nicht unter Anspruch 1 fallenden, also nicht erfindungsgemäß ausgebildeten Ausführungsform;
  • 4 eine Aufsicht auf einen mehrgliedrig gebildeten Lichtleiter gemäß einer zweiten nicht unter Anspruch 1 fallenden Ausführungsform,
  • 5 eine Aufsicht auf einen mehrgliedrig gebildeten Lichtleiter mit mehreren Auskoppelflächen gemäß der Erfindung; und
  • 6 eine Schnittaufsicht auf eine im Kotflügel integrierte Blinkleuchte mit einem mehrgliedrigen, nicht unter Anspruch 1 fallenden Lichtleiter.
    •
  • Bezüglich der Erläuterung der 1 und 2 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
  • 3 zeigt eine Aufsicht auf einen nicht unter Anspruch 1 fallenden, mehrgliedrigen, einstückig gebildeten Lichtleiter 5 von oben, der z.B. in der Seitenblinkleuchte eines Außenrückspiegels oder in einer Seitenmarkierungsleuchte verbaut sein kann. Der Lichtleiter 5 ist üblicherweise aus einem Kunststoff-Material hergestellt.
  • Die relative Lage des Fahrzeugs ist durch die Pfeile V, S angedeutet, wobei V eine Vorwärtsrichtung und S eine Lateralrichtung des Fahrzeugs anzeigt. Die dem Fahrzeug zugewandte Seite des Lichtleiters 5 ist die im Bild linke Seite.
  • Der Lichtleiter 5 umfasst fahrzeugseitig drei Schenkel 12a–12c, die in Einbaulage in derselben horizontalen Ebene angeordnet sind. Die drei Schenkel 12a–12c sind dabei unterschiedlich stark um eine vertikale Achse A gekrümmt. Der in Fahrtrichtung V vorne liegende Schenkel 12a ist dabei weniger stark gekrümmt als die weiter hinten liegenden Schenkel 12b, 12c. Der Schenkel 12c ist außerdem kürzer als der Schenkel 12b und dieser wiederum kürzer als der Schenkel 12a.
  • Die einzelnen Schenkel 12a–12c verlaufen konvergierend und gehen keilförmig in einen gemeinsamen Abschnitt über. An den Stirnenden 10 der Schenkel 12a–12c ist jeweils eine LED 11a–11c angeordnet, deren Licht in den Lichtleiter 5 eingekoppelt wird. Die Einkoppelenden 10 der Schenkel 12a–12c sind sphärisch ausgebildet und haben dadurch eine Licht parallelisierende Wirkung.
  • Das an den Einkoppelenden 10 eingekoppelte Licht verläuft zunächst in etwa parallel innerhalb des Lichtleiters, bis es an eine Grenzfläche trifft, wo es durch Totalreflexion reflektiert wird. Der Verlauf einiger Lichtstrahlen ist beispielhaft dargestellt. Durch die unterschiedliche Krümmung der einzelnen Schenkel 12a–12c ergeben sich unterschiedliche Einfalls- und Ausfallswinkel. Am Auskoppelende 7 treffen dadurch Lichtstrahlen in unterschiedlichsten Richtungen auf die Auskoppelfläche 8 und werden damit in einen großen Raumwinkelbereich, sowohl in seitlicher Richtung als auch seitlich nach hinten, abgestrahlt.
  • Der Querschnitt der einzelnen Schenkel 12a–12c ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel rund, kann aber auch jede beliebige andere Form aufweisen.
  • 4 zeigt eine ähnliche Ausführungsform eines nicht unter Anspruch 1 fallenden, mehrgliedrigen Lichtleiters 5, der im Wesentlichen wie derjenige von 3 auf- gebaut ist. Im Unterschied zur Ausführungsform von 3 sind die den LEDs 11a–11c gegenüber liegenden optisch wirksamen Strukturen 13 nicht sphärisch gebildet, sondern nur leicht konvex gekrümmt. Dadurch ergibt sich innerhalb der Schenkel 12a–12c ein nicht-paralleler Strahlenverlauf, der zu einer etwas anderen Abstrahlcharakteristik am Auskoppelende 7 führt. Größe und Lage des Abstrahlbereichs am Ende 7 des Lichtleiters 5 können durch die Abstimmung zwischen der Krümmung der einzelnen Schenkel 12a–12c und der Gestaltung der Einkoppel-Optik 13 in gewünschter Weise eingestellt werden.
  • 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines mehrgliedrig gebildeten Lichtleiters 5, bei der die einzelnen Schenkel 12a–12c in einander übergehen und sich gegenseitig durchdringen. Die einzelnen Schenkel 12a–12c sind wiederum unterschiedlich stark um eine vertikale Achse A gekrümmt, wobei der Schenkel 12c stärker gekrümmt ist als der Schenkel 12b bzw. 12a. Der am stärksten gekrümmten Schenkel 12c ist außerdem kürzer als der Schenkel 12b bzw. 12a. Der Lichtleiter 5 zeigt dadurch drei in Längsrichtung voneinander beabstandete Auskoppelflächen 8a, 8b und 8c. Die Auskoppelflächen 8a–8c können unterschiedlich stark geneigt sein.
  • 6 zeigt eine im Kotflügel 17 eines Fahrzeugs integrierte Leuchte mit einem nicht unter Anspruch 1 fallenden Lichtleiter 5, wie er in 3 dargestellt ist. Die Seitenleuchte umfasst ein Leuchtengehäuse 15, das mittels einer Rasteinrichtung in der Karosserie 17 befestigt ist. Der im Leuchtengehäuse 15 integrierte Lichtleiter 5 ist derart angeordnet, dass die Schenkel 12a bis 12c etwa in Vorwärtsrichtung V und das Auskoppelende 7 in Rückwärtsrichtung zeigen. Das Leuchtengehäuse 15 ist vorzugsweise einstückig gebildet und umfasst eine transparente Lichtaustrittsscheibe 9, die vor dem einteiligen Abschnitt des Lichtleiters 5 angeordnet ist und das Ausstrahlen von Licht sowohl in seitlicher Richtung S als auch nach rückwärts ermöglicht. Am vorderen, mehrgliedrig gebildeten Abschnitt des Lichtleiters 5 ist dagegen eine undurchsichtige Blende 16 vorgesehen, die das Licht in diesem Bereich abschirmt. Das Leuchtengehäuse 15 ist größtenteils in der Karosserieöffnung versenkt angeordnet und ragt nur im Bereich des Auskoppelendes 7 über die Karosserie 17 nach außen vor.

Claims (13)

  1. Fahrzeugleuchte, insbesondere für den Einbau in eine Fahrzeugkarosserie (17) oder eine Abdeckkappe (2) eines Außenrückspiegels (1), mit – einem lang gestreckten, mehrgliedrigen Lichtleiter (5), der mehrere, unterschiedlich stark gekrümmte Schenkel (12a–12c) aufweist und – an jedem Stirnende (10) eines Schenkels (12a–12c) angeordneten Lichtquellen (11a–11c), deren Licht in den Lichtleiter (5) eingekoppelt, wenigstens teilweise zu einem gegenüberliegenden Auskoppelende (7) geleitet und dort ausgekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12a–12c) ineinander übergehen und sich gegenseitig durchdringen, sodass der Lichtleiter (5) mehrere in Längsrichtung versetzt angeordnete Auskoppelflächen (8a–8c) aufweist.
  2. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12a–12c) des Lichtleiters (5) in Einbaulage unterschiedlich stark um eine vertikale Achse (A) gekrümmt sind.
  3. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schenkel (12a–12c) in Einbaulage in derselben Ebene liegen.
  4. Fahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schenkel (12a–12c) konvergierend verlaufen und keilförmig ineinander übergehen.
  5. Fahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (5) drei Schenkel (12a–12c) aufweist.
  6. Fahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (5) an einer Längsseite Licht streuende Mittel (14) aufweist.
  7. Fahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelende (10) der Schenkel (12a–12c) optisch wirksam gestaltet ist.
  8. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelende (10) der Schenkel (12a–12c) konvex gebildet ist.
  9. Fahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (11) in Reihe geschaltet sind.
  10. Fahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12a–12c) des Lichtleiters (5) stabförmig gebildet sind.
  11. Fahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12a–12c) des Lichtleiters (5) plattenförmig gebildet sind.
  12. Fahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lichtquellen (11a–11c) auf derselben Leiterplatte montiert sind.
  13. Mehrgliedriger Lichtleiter, insbesondere für den Einbau in eine Fahrzeugleuchte, der eine lang gestreckte Form hat und mehrere unterschiedlich stark gekrümmte Schenkel (12a–12c) aufweist, die dazu dienen, das an einem Ende (10) eingestrahlte Licht zumindest teilweise zu einem gegenüberliegenden Ende (7) zu leiten, an dem es ausgekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12a–12c) ineinander übergehen und sich gegenseitig durchdringen, sodass der Lichtleiter (5) mehrere in Längsrichtung versetzt angeordnete Auskoppelflächen (8a–8c) aufweist.
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