DE102006016679A1

DE102006016679A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102006016679A1
Application number: DE102006016679A
Authority: DE
Inventors: Klaus Auras; Stefan Köhler; Michael Kohrs
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2006-04-08
Filing date: 2006-04-08
Publication date: 2007-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem umlaufenden Lichtauskoppelelement enthaltend eine Lichtverteilstelle, die über mindestens zwei Lichtumlenkflächen verfügt zum Umlenken des Lichtes in mindestens zwei Stränge des Lichtauskoppelelementes, wobei der Lichtquelle mindestens zwei umlaufende Lichtauskoppelelemente zugeordnet sind, dass sich zwischen der Lichtverteilstelle der Lichtauskoppelelemente und der Lichtquelle ein jeweils der Lichtauskoppelelemente zugeordnetes Lichtleitelement erstreckt, das an einem der Lichtquelle zugewandten ersten Ende über eine Einkoppelfläche zum Einkoppeln des von der Lichtquelle emittierten Lichtes verfügt, wobei die Einkoppelflächen der Lichtleitelemente an einer gemeinsamen Lichteintrittsstelle angeordnet sind, und das über ein Mehrzahl von in Lichtführungsrichtung verteilt angeordnete Lichtumlenkflächen verfügt zur Umlenkung des Lichtes in Richtung der Lichtverteilstelle der Lichtauskoppelelemente.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem umlaufenden Lichtauskoppelelement enthaltend eine Lichtverteilstelle, die über mindestens zwei Lichtumlenkflächen verfügt zum Umlenken des Lichtes in mindestens zwei Stränge des Lichtauskoppelelementes.
Aus der DE 196 30 240 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem Lichtleitelement bekannt, wobei zur Parallelisierung des Lichtes zwischen der Lichtquelle und der Einkoppelstelle des Lichtleitelementes ein Einkoppelelement angeordnet ist. Vorteilhaft kann hierdurch am Beginn des Lichtleiters auf die weitere Lichtführung eingewirkt werden.
Aus der DE 101 37 605 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle und ein umlaufendes Lichtauskoppelelement mit einer Lichtverteilstelle aufweist. Die Lichtverteilstelle des Lichtauskoppelelementes verfügt über zwei Lichtumlenkflächen, so dass das emittierte Licht in mindestens zwei Stränge des Lichtauskoppelelementes umgelenkt wird. Durch an einer Rückseite des Lichtauskoppelelementes angeordnete Optikelemente kann eine homogene Auskopplung des Lichtes entlang einer vorderseitigen Kontur des Lichtauskoppelelementes erfolgen. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass die Lichtquelle in unmittelbarer Nähe der Lichtverteilstelle angeordnet sein muss, damit eine effiziente Lichtführung innerhalb des Lichtauskoppelelementes gegeben ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass das Licht insbesondere einer Mehrzahl von Lichtauskoppelelementen auf effiziente Weise eingespeist werden kann, wobei eine gleichmäßige Lichtverteilung an den Lichtauskoppelelementen erfolgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle mindestens zwei umlaufende Lichtauskoppelelemente zugeordnet sind, dass sich zwischen der Lichtverteilstelle der Lichtauskoppelelemente und der Lichtquelle ein jeweils der Lichtauskoppelelemente zugeordnetes Lichtleitelement erstreckt, das an einem der Lichtquelle zugewandten ersten Ende über eine Einkoppelfläche zum Einkoppeln des von der Lichtquelle emittierten Lichtes verfügt, wobei die Einkoppelflächen der Lichtleitelemente an einer gemeinsamen Lichteintrittsstelle angeordnet sind, und das über ein Mehrzahl von in Lichtführungsrichtung verteilt angeordnete Lichtumlenkflächen verfügt zur Umlenkung des Lichtes in Richtung der Lichtverteilstelle der Lichtauskoppelelemente.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Speisung von mehreren Lichtauskoppelelementen lediglich eine einzige, ortsfern von den Lichtauskoppelelementen angeordnete Lichtquelle erforderlich ist. Durch die erfindungsgemäßen Lichtleitelemente, die jeweils einem Lichtauskoppelelement zugeordnet sind, erfolgt eine gezielte und effiziente Lichtführung von der Lichtquelle zu dem Lichtauskoppelelement.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtleitelement polygonartig ausgebildet, wobei in Kantenbereichen desselben Lichtumlenkflächen angeordnet sind. Das Lichtleitelement ist derart ausgebildet und geformt, dass das eingekoppelte Licht durch Totalreflexion an der Mantelfläche des Lichtleitelementes bis zur Lichtverteilstelle des Lichtauskoppelelementes weitergeführt wird. Dadurch, dass das Lichtleitelement durchgehend bis zur Lichtverteilstelle ausgebildet ist, erfolgt keine Brechung des Lichtes. Die Lichtumlenkflächen des Lichtleitelementes sind derart ausgebildet, dass im weiteren Verlauf des Lichttransports kein Lichtaustritt aus dem Lichtleitelement erfolgen kann.
Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung einen geschlossenen optischen Weg von der Lichteintrittsfläche des Lichtleitelementes bis zur Auskopplung desselben in dem Lichtauskoppelelement, so dass eine besonders hohe Effizienz erzielt wird.
Vorzugsweise weisen die Einkoppelflächen der Lichtleitelemente eine solche Wölbung auf, so dass das von der Lichtquelle emittierte Lichtbündel in dem Lichtleitelement parallelisiert wird.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische schematische Vorderansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit zwei ringförmigen Lichtauskoppelelementen, die jeweils an einer Lichtverteilstelle derselben über ein Lichtleitelement optisch mit einer gemeinsamen Lichtquelle gekoppelt sind und
2 einen teilweisen Längsschnitt durch das Lichtauskoppelelement in Erstreckungsebene desselben im Bereich der Lichtverteilstelle.
Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann beispielsweise als Positionslicht für Kraftfahrzeuge im Bereich eines Scheinwerfers oder in einem Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Lichtquelleneinheit 2, zwei Lichtleitelementen 3, 3' sowie zwei Lichtauskoppelelementen 4, 4'.
Die Lichtquelleneinheit 2 weist eine Lichtquelle 5 und einen Reflektor 6 auf, wobei die Lichtquelle 5 in einem ersten Brennpunkt des Reflektors 6 angeordnet ist. Der Reflektor 6 bündelt das von der Lichtquelle 5 emittierte Licht in seinem zweiten Brennpunkt, der in Lichtabstrahlrichtung vor oder nach einer Einkoppelfläche 7 bzw. 7' der Lichtleitelemente 3, 3' angeordnet sein kann.
Ferner umfasst die Lichtquelleneinheit 2 einen Infrarot-Filter 8, der zwischen dem Reflektor 6 und den Einkoppelflächen 7, 7' der Lichtleitelemente 3, 3' angeordnet ist. Hierdurch kann infrarote Strahlungswärme gefiltert werden, so dass die Lichtleitelemente 3, 3' mit hoher optischer Transparenz und einer geringen Temperaturbeständigkeit strahlungsphysikalisch geschützt sind.
Die Einkoppelflächen 7, 7' der Lichtleitelemente 3, 3' erstrecken sich in einer gemeinsamen Lichteintrittsebene, die parallel zur Erstreckungsebene des IR-Filters 8 und die senkrecht zur optischen Achse der Lichtquelle 5 bzw. der Lichtquelleneinheit 2 verläuft. Die Einkoppelflächen 7, 7' sind derart gewölbt ausgebildet, dass das in das Lichtleitelement 3, 3' eingekoppelte Licht parallel weitergeleitet wird. Hierdurch kann die Beleuchtungsstärke im Einkoppelbereich reduziert werden sowie eine Material schonende Temperaturbelastung erreicht werden.
Die Lichtleitelemente 3, 3' sind polygonartig mit jeweils zwei Polygonabschnitten 9, 9', 9'', 9''' bzw. 10, 10', 10'', 10''' ausgebildet, wobei benachbarte Polygonabschnitte 9, 9', 9'', 9''' bzw. 10, 10', 10'', 10''' in einem Eckbereich Umlenkflächen 11, 11', 11'' bzw. 12, 12', 12'' aufweisen. Die Lichtumlenkflächen 11, 11', 11'', 12, 12', 12'' sind derart geformt, dass das Lichtbündel unter Totalreflexion in dem Lichtleitelement 3 bzw. 3' weitergeleitet wird in Richtung einer Lichtverteilstelle 13, 13' der Lichtauskoppelelemente 4 bzw. 4'.
Das Lichtauskoppelelement 4, 4' ist umlaufend, insbesondere ringförmig angeordnet, wobei an einer umlaufenden Rückseite 14, 14' derselben Optikelemen te 15, 15' in Form von Prismen angeordnet sind. Das an der Lichtverteilstelle 13, 13' in zwei gegenüberliegende Stränge 16, 16' bzw. 17, 17' der Lichtauskoppelelemente 4, 4' geteilte Lichtbündel wird an den Optikelementen 15, 15' derart reflektiert, dass es an einer gegenüberliegenden Vorderseite 18, 18' in Lichtaustrittsrichtung 19 abgestrahlt bzw. ausgekoppelt wird.
Zur Umlenkung des Lichtes in die beiden Stränge 16, 16' bzw. 17, 17' der Lichtauskoppelelemente 4, 4' sind keilförmige Lichtumlenkflächen 20 bzw. 20' vorgesehen, die sich in einem Winkel von 45° zu einer Mittelebene M von einem Fußpunkt 21 des Lichtauskoppelelementes 4, 4' erstrecken. Der Fußpunkt 21 ist an einem Verbindungspunkt zu den Lichtleitelementen 3, 3' angeordnet, wobei die Lichtleitelemente 3, 3' einstückig mit dem jeweiligen Lichtauskoppelelement 4, 4' oder durch Verklebung mit demselben verbunden sein können. Die Mittelebene M erstreckt sich senkrecht zur Erstreckungsebene des Lichtauskoppelelementes 4, 4' und schneidet den Fußpunkt 21.
Die Lichtumlenkflächen 20, 20' werden durch keilförmige Ausnehmungen 22 des Lichtauskoppelelementes 4, 4' gebildet, die mit dem Medium Luft gefüllt sind. Dadurch, dass die Lichtumlenkflächen 20, 20' symmetrisch zu der Mittelebene M verlaufen und die Mittelebene M eine Mittellinie der im Querschnitt kreisförmig ausgebildeten Lichtleitelemente 3, 3' schneidet, wird das Lichtbündel mittels der Lichtumlenkflächen 20, 20' in die zwei Stränge 16, 16' der Lichtauskoppelelemente 4, 4' gleichmäßig aufgeteilt.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 kann die der Lichtverteilstelle 13, 13' des Lichtauskoppelelementes 4, 4' zugewandete Lichtumlenkfläche 11'' bzw. 12'' des Lichtleitelementes 3, 3' derart gewölbt ausgebildet sein, dass das an derselben reflektierte Lichtbündel 23 als konvergierendes Lichtbündel weitergeleitet wird und vor Erreichen der Lichtumlenkflächen 20, 20' in einem Brennpunkt 24 gebündelt wird. Hierdurch kann der Wir kungsgrad des in die Lichtauskoppelelemente 4, 4' übergebenden Lichtes weiter erhöht werden.
Nach einer Ausbildung der Erfindung sind die Lichtumlenkflächen 11, 11', 11'', 12, 12', 12'' der Lichtleitelemente 3, 3' eben ausgebildet. Die Lichtleitelemente 3, 3' sind jeweils an einem der Lichtquelleneinheit 2 zugewandten ersten Ende benachbart zueinander an einer gemeinsamen Lichteintrittsstelle angeordnet. An einem dem Lichtauskoppelelement 4, 4' zugewandten zweiten Ende sind die Lichtleitelemente 3, 3' unmittelbar mit dem Lichtauskoppelelement 4, 4' verbunden, wobei das zweite Ende in radialer Richtung auf das Lichtauskoppelelement 4, 4' angesetzt ist. Die Lichtumlenkflächen 11, 11', 11'', 12, 12', 12'' sind in Lichtführungsrichtung, die durch die Erstreckung der Polygonabschnitte 9, 9', 9'', 9''', 10, 10', 10'', 10''' vorgegeben sind, an äußeren Eckbereichen der Lichtleitelemente 3, 3' angeordnet. Zur Erhöhung der Leuchtdichte des Lichtauskoppelelementes 4, 4' kann eine zweite Lichtverteilstelle 25, 25' vorgesehen sein, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite zu der Lichtverteilstelle 13, 13' erstreckt. An die weitere Lichtverteilstelle 25, 25' können weitere nicht dargestellte Lichtleitelemente angebunden sein, die vorzugsweise von einer weiteren nicht dargestellten Lichtquelleneinheit gespeist werden.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform können auch drei oder vier Lichtleitelemente von der Lichtquelleneinheit 2 gespeist werden. Gegebenenfalls können die Lichtleitelemente auch zu der weiteren Lichtverteilstelle 25, 25' geführt sein, so dass ein homogenerer Lichtbündeleintrag gewährleistet ist.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem umlaufenden Lichtauskoppelelement enthaltend eine Lichtverteilstelle, die über mindestens zwei Lichtumlenkflächen verfügt zum Umlenken des Lichtes in mindestens zwei Stränge des Lichtauskoppelelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (5) mindestens zwei umlaufende Lichtauskoppelelemente (4, 4') zugeordnet sind, dass sich zwischen der Lichtverteilstelle (13, 13') der Lichtauskoppelelemente (4, 4') und der Lichtquelle (5) ein jeweils der Lichtauskoppelelemente (4, 4') zugeordnetes Lichtleitelement (3, 3') erstreckt, das an einem der Lichtquelle (5) zugewandten ersten Ende über eine Einkoppelfläche (7, 7') zum Einkoppeln des von der Lichtquelle (5) emittierten Lichtes verfügt, wobei die Einkoppelflächen (7, 7') der Lichtleitelemente (3, 3') an einer gemeinsamen Lichteintrittsstelle angeordnet sind, und das über ein Mehrzahl von in Lichtführungsrichtung verteilt angeordnete Lichtumlenkflächen (11, 11', 11'', 12, 12', 12'') verfügt zur Umlenkung des Lichtes in Richtung der Lichtverteilstelle (13, 13') der Lichtauskoppelelemente (4, 4').
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtumlenkflächen (11, 11', 11'', 12, 12', 12'') des Lichtleitelementes (3, 3') in einem Eckbereich derselben angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (3, 3') derart polygonartig verläuft, dass das Licht von der Einkoppelfläche (7, 7') desselben durchgehend bis zu der Lichtverteilstelle (13, 13') des Lichtauskoppelelementes (4, 4') geführt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppelflächen (7, 7') der Lichtleitelemente (3, 3') in einer gemeinsamen Lichteintrittsebene verlaufen, wobei die Lichteintrittsebene senkrecht zur optischen Achse der Lichtquelle (5) und/oder einer die Lichtquelle (5) enthaltenden Lichtquelleneinheit (2) verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtumlenkfläche (11, 11', 11'', 12, 12', 12'', 20, 20') des Lichtleitelementes (3, 3') und/oder des Lichtauskoppelelementes (4, 4') jeweils eben ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Lichtverteilstelle (13, 13') des Lichtauskoppelelementes (4, 4') zugewandte Lichtumlenkfläche (11'', 12'') des Lichtleitelementes (3, 3') derart gewölbt ausgebildet ist, dass das an derselben reflektierte Licht als konvergierendes Lichtbündel (23) weitergeleitet wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Lichtauskoppelelement (4, 4') zugewandte zweite Ende des Lichtleitelementes (3, 3') in Richtung einer Mittelebene (M) der keilförmigen Lichtumlenkfläche (20, 20') des Lichtauskoppelelementes (4, 4') mit demselben verbunden ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (3, 3') eine Mehrzahl von geradlinigen Polygonabschnitten (9, 9', 9'', 9'''; 10, 10', 10'', 10''') aufweist, die im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtauskoppelelement (4, 4') ringförmig verläuft und auf einer Rückseite (14, 14') mit Optikelemente (15, 15') versehen ist zum Umlenken des Lichtes in Richtung einer der Rückseite gegenüberliegenden Vorderseite zum Auskoppeln des Lichtes.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichteinkoppelfläche (7, 7') der Lichtleitelemente (3, 3') ein Infrarot-Filter (8) vorgelagert ist.