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Die
Erfindung betrifft eine Leuchteinheit für Kraftfahrzeuge mit mindestens
einer Lichtquelle, mit einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor,
der das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in Lichtabstrahlrichtung
parallelisiert, mit einer dem Reflektor in Lichtabstrahlrichtung
vorgelagerten Zusatzlichtscheibe, der zum einen Mittel zur Bündelung
des Lichtes und zum anderen Mittel zur Streuung des Lichtes zugeordnet
sind.
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Aus
der
DE 101 56 973
A1 ist eine Leuchteinheit für Kraftfahrzeuge mit einer
Lichtquelle, mit einem Reflektor und einer Abdeckscheibe bekannt, wobei
der Reflektor eine Mehrzahl von Reflektorsegmenten aufweist. Die
Reflektorsegmente sind derart ausgebildet, dass sie jeweils ein
gemeinsames Segmentzentrum mit maximaler Beleuchtungsintensität aufweisen.
Jedes Segmentzentrum weist somit einen hellen Lichtpunkt auf, der
den Eindruck einer Leuchtdiode als Lichtquelle vermittelt. Die um
das Segmentzentrum herum angeordneten Reflektorflächen des
Reflektorsegmentes sind derart ausgebildet, dass eine vorgegebene
Lichtverteilung erzeugt wird. Nach der bekannten Leuchteinheit wird
das gewünschte
LED-Styling durch eine Lichtkonzentration in den Zentren der Reflektorsegmente
erzeugt. Nachteilig an der bekannten Leuchteinheit ist, dass durch
die Segmentierung der Reflektorfläche bzw. durch eine optische
Aufteilung der Reflektorfläche mit
unterschiedlichen Optiken nur ein eingeschränkter LED-Effekt im Erscheinungsbild
erreichbar ist. Ferner ist nachteilig, dass bei Verwendung einer
klaren Abdeckscheibe die Lichtquelle immer sichtbar ist und damit
der Eindruck einer LED-Funktion nicht gegeben ist.
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Aus
der
DE 103 55 210
A1 ist eine Leuchteinheit für Kraftfahrzeuge mit einer
Lichtquelle und einem Reflektor bekannt, wobei dem Reflektor in
Lichtabstrahlrichtung eine erste Zusatzlichtscheibe mit Mitteln
zur Streuung des Lichtes und eine zweite Zusatzlichtscheibe mit
Mitteln zur Bündelung
des von dem Reflektor in Lichtabstrahlrichtung parallelisierten Lichtes
vorgelagert sind. Die erste Zusatzlichtscheibe ist lichtundurchlässig ausgebildet,
so dass ein Teil des vom Reflektor abgesandten Lichtbündels nicht ausgekoppelt
werden kann. Um eine hohe Lichtausbeute zur erzielen, müssen die
Mittel zur Streuung an der ersten Zusatzlichtscheibe relativ nah
zueinander angeordnet sein. Ein Bauraum für gesonderte, jeweils den Mitteln
zur Streuung zugeordneten Reflektoren ist daher nicht vorhanden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchteinheit für Kraftfahrzeuge
derart weiterzubilden, dass ein modernes LED-Styling mit hoher Brillanz
und hoher Lichtausbeute erzielt wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff
des Patenanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur
Bündelung
des Lichtes eine Mehrzahl von verteilt angeordneten Linsen umfasst,
denen jeweils zumindest durchscheinende topfförmige Klein-Reflektoren zugeordnet
sind, und dass Flächen
der Klein-Reflektoren jeweils auf die Lichtquelle und/oder den Reflektor
ausgerichtet sind.
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Nach
der Erfindung ist eine Zusatzlichtscheibe vorgesehen, der zum einen
eine Mehrzahl von Klein-Reflektoren und zum anderen zu denselben
zugehörige
Linsen zugeordnet sind. Die Flächen
der Klein-Reflektoren sind zum einen durchscheinend ausgebildet
und zum anderen auf die Lichtquelle und den nachgelagerten Reflektor
ausgerichtet. Dabei erscheint der Ort der Linse als der Ort der
Leuchtdiode (LED). Die Klein-Reflektoren erscheinen als den Leuchtdioden
zugeordnete LED-Reflektoren. Dadurch, dass die Zusatzlichtscheibe
durchscheinend ausgebildet ist, kann auch das von dem Reflektor
reflektierte Teillichtbündel,
das nicht durch die Linse erfasst wird, für die Lichtverteilung genutzt
werden. Die Ausbildung der Klein-Reflektoren bestimmt das LED-Erscheinungsbild,
wobei die von den Flächen ausgehende
Streuwirkung maßgeblich
auf das rückseitig
eintretende parallele Licht abgestimmt ist zur Erzeugung einer vorgegebenen
Lichtverteilung. Die Flächen
der Klein-Reflektoren
sind somit nicht im Wesentlichen auf das von den Linsen ausgekoppelte Licht
abgestimmt. Vorteilhaft ermöglicht
die erfindungsgemäße Leuchteinheit
ein einfach herstellbares LED-Erscheinungsbild, obwohl vorzugsweise
lediglich eine einzige Lichtquelle in einem hinteren Bereich der
Leuchteinheit genutzt wird. Dadurch, dass auch ein von dem Reflektor
rückseitig
der Klein-Reflektoren eintretendes paralleles Lichtbündel genutzt wird,
ergibt sich eine vergrößerte Lichtausbeute.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist eine erste Zusatzlichtscheibe mit einer Mehrzahl von Klein-Reflektoren
und in einem hinteren Bereich derselben angeordneten Durchgangsöffnungen
vorgesehen. Die Flächen
der Klein-Reflektoren dienen hierbei als Mittel zur Streuung des
Lichtes. Ferner ist eine zweite Zusatzlichtscheibe vorgesehen, die
in Lichtabstrahlrichtung hinter der ersten Zusatzlichtscheibe angeordnet
ist und in einem zu den Durchgangsöffnungen der ersten Zusatzlichtscheibe
fluchtenden Bereichen eine Linse aufweist. Die Linse weist als Mittel
zur Bündelung
des Lichtes ein Sammellinsensegment auf, das auf einer dem Reflektor zugewandten
Rückseite
der zweiten Zusatzlichtscheibe abragt. Vorteilhaft kann hierdurch
ein parallelisiertes Teillichtbündel
auf die Durchgangsöffnung der
ersten Zusatzlichtscheibe fokussiert werden. Darüber hinaus weist die Linse
ein Streulinsensegment auf, das das gebündelte Licht direkt nach vorne in
Lichtabstrahlrichtung und seitlich zu den Flächen der Klein-Reflektoren
auskoppelt. Das Streulinsensegment dient als Mittel zur Streuung
des Lichtes. Die Linsen tragen wesentlich zum LED-Erscheinungsbild
bei, da sie durch das Sammeln und Fokussieren des Lichtes und ihrer
relativ kleinen Fläche eine
höhere
Leuchtdichte aufweisen als die restliche Fläche der Zusatzlichtscheibe.
Vorteilhaft kann hierdurch eine erheblich hellere Leuchtdiode in
einem Leuchtdioden-System nachgebildet werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Horizontalschnitt durch eine Leuchteinheit nach einer ersten Ausführungsform,
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2 eine
perspektivische Vorderansicht einer ersten Zusatzlichtscheibe der
Leuchteinheit,
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3a eine
perspektivische Vorderansicht einer zweiten Zusatzlichtscheibe der
Leuchteinheit mit einer Mehrzahl von verteilt angeordneten Streulinsensegmenten,
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3b eine
perspektivische Seitenansicht der zweiten Zusatzlichtscheibe,
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3c eine
perspektivische Rückansicht der
zweiten Zusatzlichtscheibe mit einer Mehrzahl von verteilt angeordneten
Sammellinsensegmenten und
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4 einen
Horizontalschnitt durch eine Leuchteinheit nach einer zweiten Ausführungsform.
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Eine
erfindungsgemäße Leuchteinheit
für Kraftfahrzeuge
kann als Heckleuchte, Scheinwerfer oder Zusatzbremsleuchte eingesetzt
werden. Die Leuchteinheit kann beispielsweise als Brems-, Blink-, Nebelschluss-,
Rückfahr-,
Schluss- oder Positionslicht eingesetzt werden.
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Eine
Leuchteinheit 1 nach einer ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 3c besteht neben
einer Lichtquelle 2 und einem der Lichtquelle 2 zugeordneten
Reflektor 3 aus einer dem Reflektor 3 in Lichtabstrahlrichtung 4 vorgelagerten
ersten Zusatzlichtscheibe 5 und einer zweiten Zusatzlichtscheibe 6.
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Die
erste Zusatzlichtscheibe 5 weist eine Mehrzahl von verteilt
angeordneten topfförmigen Klein-Reflektoren 7 auf,
die jeweils in einem rückwärtigen Bereich
Durchgangsöffnungen 8 aufweisen. Die
Flächen
der Klein-Reflektoren 7 werden durch segmentartige Optikflächen 9 gebildet,
die im Wesentlichen das von dem Reflektor 3 in Lichtabstrahlrichtung 4 parallelisierte
Teillichtbündel,
das rückseitig
auf die Fläche
des Klein-Reflektors 7 trifft entsprechend einer vorgegebenen
Lichtverteilung streut. Die Optikflächen 7 sind vorzugsweise
als konkave Optikflächen
ausgebildet, die das Erscheinungsbild eines LED-Reflektors abgeben.
Die konkaven Optikflächen 9 können parabelförmig, kugelförmig oder
als frei gekrümmte
Flächen
ausgebildet sein. Die Form der Optikflächen 9 ist insbesondere
abhängig
von den Einbaubedingungen, wie beispielsweise dem vorhandenen Bauraum
und der Bautiefe bzw. von dem gewünschten Styling der Leuchteinheit.
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Die
Optikflächen 9 des
Klein-Reflektors 7 können
klar oder mit einem verspiegelten Überzug versehen sein. Die Schichtdicke
des durch Bedampfung hergestellten Überzugs ist derart gewählt, dass eine
Durchlässigkeit
des von dem Reflektor 3 reflektierten Lichtes gegeben ist.
Die gesamte Fläche
der ersten Zusatzlichtscheibe 5 wird daher ausgeleuchtet,
so dass eine Mindestleuchtfläche
gegeben ist. In Folge der quasi vollständigen Durchleuchtung der ersten
Zusatzlichtscheibe 5 ergibt sich ein realistisches LED-Erscheinungsbild
der Leuchteinheit 1. Vorzugsweise ist die erste Zusatzlichtscheibe 5 aus einem glasklaren,
transparenten Kunststoffmaterial hergestellt, das gegebenenfalls
mit einem durchscheinenden oder opaken Material beschichtet ist.
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Die
zweite Zusatzlichtscheibe 6 ist zwischen dem Reflektor 3 und
der ersten Zusatzlichtscheibe 5 angeordnet. Wie aus 1 ersichtlich
ist, liegt die zweite Zusatzlichtscheibe 6 unmittelbar
an der ersten Zusatzlichtscheibe 5 an, wobei im Bereich
der Durchgangsöffnungen 8 der
ersten Zusatzlichtscheibe 5 Linsen 10 an der zweiten
Zusatzlichtscheibe 6 angeordnet sind. Die Linsen 10 sind
einstückig
mit der zweiten Zusatzlichtscheibe 6 verbunden und weisen jeweils
zum einen auf einer der Lichtquelle 2 zugewandten Seite
ein Sammellinsensegment 11 auf, das von einer Rückseite 12 der
zweiten Zusatzlichtscheibe 6 abragt. Das Sammellinsensegment 11 dient
zur Bündelung
eines von dem Reflektor 3 parallelisierten Teillichtbündel L,
das auf die kugelförmige
Einkoppelfläche
des Sammellinsensegmentes 11 trifft. Das Sammellinsenelement 11 weist
eine Breite b1 auf, die größer ist
als eine Breite b2 der Durchgangsöffnung 8 der
ersten Zusatzlichtscheibe 5. Das Sammellinsensegment 11 dient
zum Durchlenken und Fokussieren des Teillichtbündels 13 in Richtung
eines Streulinsensegmentes 14 der Linse 10, das
von einer Vorderseite 15 der zweiten Zusatzlichtscheibe 6 entgegen
der Lichtquelle 2 abragt. Das Streulichtsegment 14 ist domförmig ausgebildet
und weist eine Breite auf, die kleiner ist als die Breite b2 der Durchgangsöffnung 8. Auf diese
Weise ist das Streulinsensegment 14 in die Durchgangsöffnung 8 eingesteckt
ausgebildet, wobei ein vorderer Teil des Streulinsensegmentes 14 aus der
Durchgangsöffnung 8 herausragt.
Das Streulinsensegment 14 bewirkt, dass ein relativ großer Lichtanteil
L1 des in die Linse 10 eingekoppelten
Lichtes L direkt in Lichtabstrahlrichtung 4 entsprechend
einer vorgegebenen Lichtverteilung ausgekoppelt wird. Ferner bewirkt
das Streulinsensegment 14, dass ein kleiner Lichtanteil
L2 des Teillichtbündels L seitlich in Richtung
der Optikflächen 9 des
jeweils zugeordneten Klein-Reflektors 7 ausgekoppelt wird.
Durch den relativ großen
Lichtanteil L1, der direkt abgestrahlt wird,
weist die Linse 10 im Vergleich zu den weiteren Flä chenbereichen
der ersten Zusatzlichtscheibe 5 eine relativ hohe Leuchtdichte
auf, so dass hierdurch die relativ hellen Leuchtdioden (LEDs) nachgebildet werden
können.
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Das
Streulinsensegment 14 dient als Mittel zur Streuung des
von dem Reflektor 3 in Lichtabstrahlrichtung 4 reflektierten
Teillichtbündels
L. Die Optikflächen 9 der
Klein-Reflektoren 7 dienen ebenfalls als Mittel zur Streuung
des weiteren, vom Reflektor 3 in Lichtabstrahlrichtung 4 abgestrahlten Teillichtbündels L.
Das Sammellinsensegment 11 dient als Mittel zum Sammeln
des von dem Reflektor 3 nach vorne abgegebenen Teillichtbündels L.
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Die
zweite Zusatzlichtscheibe 6 kann glasklar oder farbig (z.B.
rot oder gelb) ausgeführt
sein. Die zweite Zusatzlichtscheibe 6 kann somit die Signalfarbe
der Leuchteinheit 1 vorgeben. Bei einer glasklaren Ausführung der
zweiten Zusatzlichtscheibe 6 ist eine farbige Lichtquelle 2 (farbige
Glühlampe) oder
ein zusätzlicher
Farbfilter erforderlich.
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Die
erste Zusatzlichtscheibe 5 kann mit einer Mattierung versehen
sein. Die Optikflächen 9 der Klein-Reflektoren 7 können beispielsweise
durch eine Erodier- oder Ätzstruktur
gebildet sein.
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Nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung gemäß 4 kann
eine Leuchteinheit 20 vorgesehen sein, bei der eine erste
Zusatzlichtscheibe 21 beabstandet zu einer zweiten Zusatzlichtscheibe 22 angeordnet
ist. Gleiche Bauteile oder Bauteilfunktionen der ersten Ausführungsform
und der zweiten Ausführungsform
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die
erste Zusatzlichtscheibe 21 weist – wie nach der ersten Ausführungsform – die Klein-Reflektoren 7 auf.
In einem zentralen rückwärtigen Bereich der
Klein- Reflektor 7 ist
ein Streulinsensegment 23 angeformt, das die gleiche Funktion
hat wie das Streulinsensegment 14 der Leuchteinheit 1.
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Die
zweite Zusatzlichtscheibe 22 ist an einer Vorderseite 24 eben
ausgebildet. An einer Rückseite 25 der
zweiten Zusatzlichtscheibe 22 erhebt sich fluchtend zu
den Streulinsensegmenten 23 der ersten Zusatzlichtscheibe 21 ein
Sammellinsensegment 26, das die gleiche Funktion hat wie
das Sammellinsensegment 11 der ersten Leuchteinheit 1.
Gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist die ersten Zusatzlichtscheibe 21 glasklar ausgebildet,
so dass das Streulinsensegment 23 einstückig mit der ersten Zusatzlichtscheibe 21 verbunden
sein kann.
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Die
Leuchteinheiten 1, 20 weisen ferner jeweils eine
nicht dargestellte Abdeckscheibe auf, die in Lichtabstrahlrichtung 4 vor
der ersten Zusatzlichtscheibe 5 – vorzugsweise beabstandet – angeordnet ist.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Zusatzlichtscheibe 5 klarsichtig, durchscheinend
oder opak in einer vorgegebenen Farbe ausgeführt sein, wobei vorzugsweise
die Farbe der Zwischenlichtscheibe 5 nicht mit der vorgesehenen
Farbe der Signalfunktion übereinstimmt.
Somit kann die Zwischenlichtscheibe 5 beispielsweise rot
eingefärbt
sein, so dass die Leuchte im Nichtbetriebszustand der Blinklichtfunktion
oder der Rückfahrlichtfunktion
eine rote Erscheinung hat.
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Beispielsweise
kann die Zusatzlichtscheibe 5 vorderseitig und/oder rückseitig
mit einem verspiegelten Überzug
versehen sein.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung können
die erste Zusatzlichtscheibe 5 und die zweite Zusatzlichtscheibe 6 auch
durch ein zweikomponentiges Verfahren miteinander verbunden sein,
beispielsweise durch eine Anspritzung der ersten Zusatzlichtscheibe 5 an
die zweite Zusatzlichtscheibe 6 mittels eines zweikomponentigen
Spritzgießverfahrens.