DE102005035063A1

DE102005035063A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005035063A1
Application number: DE102005035063A
Authority: DE
Inventors: Carmen Dr. Bungenstock; Cornelius Dr. Neumann
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem flächigen Lichtleiter, der an einer Schmalseite eine Lichteinkoppelfläche aufweist, wobei der Lichteinkoppelfläche mindestens eine Lichtquelle zugeordnet ist, der an einer Vorderseite eine Lichtauskoppelfläche aufweist, der an einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite eine Mehrzahl von das Licht zur Vorderseite streuenden Reflexionselementen aufweist, wobei an der Vorderseite des Lichtleiters mindestens ein Optikelement angeordnet ist, derart, dass zumindest ein Teillichtbündel des von den Reflexionselementen reflektierten Lichtes gebündelt wird zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem flächigen Lichtleiter, der an einer Schmalseite eine Lichteinkoppelfläche aufweist, wobei der Lichteinkoppelfläche mindestens eine Lichtquelle zugeordnet ist, der an einer Vorderseite eine Lichtauskoppelfläche aufweist, der an einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite eine Mehrzahl von das Licht zur Vorderseite streuenden Reflexionselementen aufweist.

Aus der DE 102 19 738 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem flächigen Lichtleiter bekannt. Eine Schmalseite des flächigen Lichtleiters weist eine Lichteinkoppelfläche auf, an der eine Lichtquelle angeordnet ist. Eine in Lichtabstrahlrichtung orientierte Vorderseite des flächigen Lichtleiters dient als Lichtauskoppelfläche. Eine der Vorderseite des Lichtleiters abgewandte Rückseite desselben weist Reflexionselemente auf, die als Punktmuster in einer vorgegebenen Farbe auf der Rückseite des Lichtleiters aufgedruckt sind. Die Reflexionselemente haben eine Licht streuende Funktion; sie sind mit einem zunehmenden Abstand von der Lichtquelle kontinuierlich größer ausgebildet, so dass eine homogene Lichtabstrahlung an der Lichtauskoppelfläche gewährleistet ist. Hierdurch ergibt sich ein homogenes Erscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung. Eine für eine Leuchtenfunktion gesetzlich vorgeschriebene Lichtverteilung kann hierdurch aber nicht geschaffen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem flächigen Lichtleiter derart weiterzubilden, dass zum einen eine homogene und flächige Ausleuchtung einer Vorderseite des Lichtleiters und zum anderen eine vorgegebene Lichtverteilung ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderseite des Lichtleiters mindestens ein Optikelement angeordnet ist, derart, dass zumindest ein Teillichtbündel des von den Reflexionselementen reflektierten Lichtes gebündelt wird zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der erfindungsgemäße Lichtleiter zum einen das Erscheinungsbild einer leuchtenden Fläche quasi als „Lichtvorhang" abgibt und zum anderen eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt, ohne dass zusätzliche Lichtführungsmittel oder Lichtquellen erforderlich sind. Vorteilhaft kann hierdurch der Wirkungsgrad eines flächigen Lichtleiters erhöht werden, da ein durch mindestens ein Optikelement beeinflusstes Teillichtbündel des in den Lichtleiter eingespeisten Lichtes gebündelt wird und dadurch in einem gezielteren, engeren Lichtkegel nicht unbedingt senkrecht zur Vorderseite abgestrahlt wird, während ohne dieses Optikelement die Lichtverteilung einem weiten, senkrecht zur Vorderseite ausgerichteten Lichtkegel entspricht. Vorteilhaft ergibt sich auch ein ansprechendes Styling des Lichtleiters, da die Bereiche der Vorderseite des Lichtleiters, in denen das oder die Optikelemente verlaufen, stärker zur Ausleuchtung der Lichtleiterfläche beitragen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist eine Vorderseite des Lichtleiters eine Mehrzahl von in Streifen angeordneten Optikelementen auf, die zur partiellen Konzentrierung des in den Lichtleiter eingespeisten Lichtes dienen. Dadurch, dass zwischen den Optikelementstreifen ein flächiger optikfreier Bereich vorgesehen ist, bleibt eine großflächige Ausleuchtung des Lichtleiters erhalten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Optikelement als eine lang gestreckte Linse, vorzugsweise als eine zylinderförmige Linse ausgebildet. Die Kontur der lang gestreckten Linse ist abhängig von der vorgegebenen Lichtverteilung.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Reflexionselemente, die in einem rückwärtigen Bereich zu den Optikelementen angeordnet sind, als Prismenelemente ausgebildet. Vorteilhaft kann hierdurch insbesondere auch bei gekrümmten Lichtleiterflächen eine Ausrichtung des ausgekoppelten Lichtes in eine Hauptlichtabstrahlrichtung erfolgen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können Reflexionselemente lediglich in einem rückwärtigen Bereich der Optikelemente angeordnet sein, während im rückwärtigen Bereich zu den flächigen optikfreien Bereichen der Vorderseite keine Reflexionselemente angeordnet sind. Hierdurch kann ein gesteigerter optischer Eindruck von getrennt und beabstandet zueinander angeordneten Lichtleitstäben erzeugt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Vorderansicht eines flächigen Lichtleiters,
2 einen Vertikalschnitt durch den Lichtleiter gemäß 1,
3 einen Horizontalschnitt durch den Lichtleiter entlang der Schnittlinie III-III in 1 und
4 einen Horizontalschnitt durch den Lichtleiter entlang der Schnittlinie IV-IV in 1.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge kann an einem vorderen Ende oder an einem rückwärtigen Ende eines Kraftfahrzeuges zur Beleuchtung eingesetzt werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise als Signalleuchte dienen mit einer Schlusslichtfunktion, Positionslichtfunktion, Richtungsanzeigerlichtfunktion oder Bremslichtfunktion.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem flächigen Lichtleiter 1 und einer Mehrzahl von als Leuchtdioden (LED-Elemente) ausgebildeten Lichtquellen 2, die an einer Schmalseite 3 des Lichtleiters 1 beabstandet zueinander angeordnet sind. Der Lichtleiter 1 und die Lichtquellen 2 sind von einem nicht dargstellten Leuchtengehäuse umgeben.
Die Leuchtdioden 2 sind mit ihren Hauptachsen quer zu einer Hauptabstrahlrichtung HVO in der Nähe der Schmalseite 3 angeordnet, so dass das von den Leuchtdioden 2 abgestrahlte Licht durch die Schmalseite 3 (Lichteinkoppelfläche) in den plattenförmigen Lichtleiter 1 eintritt.
Das eingekoppelte Licht wird innerhalb des Lichtleiters 1 durch Totalreflexion weitergeleitet. Eine Vorderseite 5, die sich flächig und im Wesentlichen senkrecht zu der Schmalseite 3 erstreckt, bildet eine Lichtauskoppelfläche für das in den Lichtleiter 1 eingespeiste Licht. Der Lichtleiter 1 weist auf einer der Vorderseite 5 abgewandten Rückseite 6 eine Mehrzahl von Reflexionselementen 7 auf, an denen das Licht streuend in Richtung der Lichtauskoppelfläche 5 reflektiert wird, siehe insbesondere 4.
Der Lichtleiter 1 ist in horizontaler Richtung leicht gekrümmt ausgebildet, wobei die Vorderseite 5 und die Rückseite 6 parallel zu einander verlaufen. Wie in 2 angedeutet, können die Reflexionselemente 7 an der Rückseite 6 des Lichtleiters 1 als auf die Rückseite aufgedruckte Kugelelemente ausgebildet sein, die gleich groß oder mit Abstand zur Schmalseite 3 größer werdend ausgebildet sind. Die Reflexionselemente 7 ermöglichen eine relativ homogene Lichtabstrahlung in Richtung der Hauptabstrahlrichtung HVO.
An der Vorderseite 5 des Lichtleiters 1 sind bereichsweise lang gestreckt Optikelemente 8 vorgesehen, die sich als Streifen leicht bogenförmig und durchgehend zwischen der als Lichteinkoppelfläche dienenden Schmalseite 3 und einer gegenüberliegenden Schmalseite 3' erstrecken. Die lang gestreckten Optikelemente 8 weisen jeweils eine Linsenstruktur auf mit einer im Querschnitt teilkreisförmigen oder teilelliptischen Kontur. Diese lang gestreckten Linsen 8 können auch als eine asphärische Form oder als Freiflächenform ausgebildet sein, um eine Bündelung eines Teillichtbündels 9 des in den Lichtleiter 1 eingespeisten Lichtes entsprechen einer vorgegebenen Lichtverteilung zu ermöglichen.
Die lang gestreckten Linsen 8 können durch Klebung auf der Vorderseite 5 des Lichtleiters 1 aufgebracht sein. Alternativ können die lang gestreckten Linsen 8 auch einstückig mit dem flächigen Lichtleiterkörper 1 verbunden sein.
Zwischen den streifenförmigen Linsenelementen 8 erstreckt sich ein optikfreier Flächenbereich 10, dessen Kontur im Wesentlichen eben und/oder parallel zur Kontur der Rückseite 6 des Lichtleiters 1 ausgebildet ist. Der optikfreie Flächenbereich 10 ermöglicht im Zusammenwirken mit den in einem rückwärtigen Bereich 11 an der Rückseite 6 angeordneten Reflexionselementen 7 eine flächige Ausleuchtung des Lichtleiters 1.
In einem rückwärtigen Bereich 12 der lang gestreckten Optikelemente 8 verlaufen Prismenelemente 13, die derart orientiert angeordnet sind, dass das Teillichtbündel 9 des in den Lichtleiter 1 eingespeisten Lichtes unter einem spitzen Winkel zu einer Normalen der Vorderseite 5 verlässt. Vorteilhaft kann insbesondere der Wirkungsgrad in der Hauptabstrahlrichtung HVO wesentlich gesteigert werden. Insbesondere bei stark gekrümmten Lichtleitern 1 kann hierdurch eine Ausrichtung des Teillichtbündels 9 in Hauptabstrahlrichtung HVO erfolgen.
Eine besonders gute Ausrichtung des Teillichtbündels 9 in Richtung der Hauptabstrahlrichtung HVO wird im Zusammenwirken der Prismenelemente 13 mit den lang gestreckten Optikelementen 8 ermöglicht. Das Teillichtbündel 9 verlässt die Vorderseite 5 des Lichtleiters 1 im Bereich der lang gestreckten Optikelemente 8 unter einem relativ engen Raumwinkelbereich um die Hauptabstrahlrichtung HVO herum.
Wie aus 4 deutlich wird, bewirken die Reflexionselemente 7 in Verbindung mit dem optikfreien Flächenbereich 10 der Vorderseite 5 zu einer relativ breiten Abstrahlung eines Teillichtbündels 14. Das Teillichtbündel 14 wird in einem relativ großen Raumwinkelbereich um die Hauptabstrahlrichtung HVO herum abgestrahlt und ermöglicht somit eine homogene Ausleuchtung.
Die rückwärtigen Bereiche 11, 12 des Lichtleiters 1 erstrecken sich in Hauptabstrahlrichtung HVO hinter dem optikfreien Flächenbereich 10 bzw. den lang gestreckten Optikelementen 8.
Nach der beschriebenen Ausführungsform erstrecken sich die Reflexionselemente 7 verteilt über die gesamte Rückseite 6 des Lichtleiters 1, vorzugsweise auch im Bereich des rückwärtigen Bereichs 12 der Optikelemente 8.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der rückwärtige Bereich 11 der Rückseite 6 auch frei von Reflexionselementen 7 sein. Hierdurch wird der Eindruck von getrennt liegenden Lichtleitstäben, die durch die lang gestreckten Optikelemente hervorgerufen werden, verstärkt.
Der Lichtleiter 1 ist vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff hergestellt. Die Reflexionselemente 7 können in einer bestimmten Farbe, beispielsweise rot, silber, blau auf der Rückseite 6 aufgedruckt sein.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem flächigen Lichtleiter, – der an einer Schmalseite eine Lichteinkoppelfläche aufweist, wobei der Lichteinkoppelfläche mindestens eine Lichtquelle zugeordnet ist, – der an einer Vorderseite eine Lichtauskoppelfläche aufweist, – der an einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite eine Mehrzahl von das Licht zur Vorderseite streuenden Reflexionselementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderseite (5) des Lichtleiters (1) mindestens ein Optikelement (8) angeordnet ist, derart, dass zumindest ein Teillichtbündel (9) des von den Reflexionselementen (7) reflektierten Lichtes gebündelt wird zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Vorderseite (5) des Lichtleiters (1) eine Mehrzahl von lang gestreckten Optikelementen (8) erstreckt, zwischen denen sich entlang der Vorderseite (5) optikfreie Flächenbereiche (10) mit einer zu der Rückseite (6) des Lichtleiters (1) parallelen Kontur erstrecken.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lang gestreckte Optikelement (8) als eine lang gestreckte Linse ausgebildet ist, die sich als Streifen im Wesentlichen senkrecht zu der die Lichteinkoppelfläche aufweisenden Schmalseite (3) erstreckt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lang gestreckte Linse (8) durchgehend zwischen gegenüberliegenden Schmalseiten (3, 3') des Lichtleiters (1) verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lang gestreckte Linse (8) unmittelbar auf der Vorderseite (5) des Lichtleiters (1) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lang gestreckte Linse (8) im Querschnitt teilkreisförmig oder im Querschnitt teilelliptisch verläuft oder eine asphärische Form oder eine Freiflächenform aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem rückwärtigen Bereich (12) der lang gestreckten Optikelemente (8) Prismenelemente (13) vorgesehen sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem rückwärtigen Bereich (11) des optikfreien Flächenbereichs (10) der Vorderseite (5) Reflexionselemente (7) auf der Rückseite (6) des Lichtleiters (1) aufgedruckt sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (6) des Lichtleiters (1) vollständig mit den Reflexionselementen (7) versehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (6) des Lichtleiters (1) ausschließlich im rückwärtigen Bereich (12) der lang gestreckten Optikelemente (8) Reflexionselemente (7) oder Prismenelemente (13) aufweist.