DE102006057551B4 - Beleuchtungsbaugruppe mit Bremslichtfunktion für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) mit Bremslichtfunktion für Kraftfahrzeuge, angeordnet entlang einer Längsachse (10) und umfassend:
– eine Licht relativ zur Längsachse (10) seitwärts aussendende Lichtquelle (24),
– einen Lichtleitkörper (22) mit einer Nabe (26) und einer Vielzahl von sich von der Nabe (26) weg erstreckenden, einzelnen Fingern (30, 330), wobei
– die Nabe (26) angrenzend an die Lichtquelle (24) und die Lichtquelle (24) umschreibend angeordnet ist und eine Licht der Lichtquelle (24) empfangende Querwirkfläche (28) hat, sowie
– jeder Finger (30, 330) der Vielzahl von einzelnen Fingern sich seitwärts von der Nabe (26) weg und längs zu ihr erstreckt und eine Längswirkfläche (32, 132, 232) zum Empfangen des durch die Vielzahl von einzelnen Fingern (30, 330) hindurchgehenden Lichts enthält, wobei
die Längswirkflächen (32, 132, 232) auf einer Umfangslinie zur Erzeugung eines kreisförmigen Strahlmusters zueinander beabstandet sind, und
– eine seitwärts angeordnete, ringförmige Nahfeldlinse...

Description

  • Fachgebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Beleuchtungsbaugruppen für Kraftfahrzeuganwendungen und in speziellerer Sicht auf Beleuchtungsbaugruppen, in denen als Lichtquellen Leuchtdioden verwendet werden. Dementsprechend besteht ein Bedarf zur Bereitstellung einer Kraftfahrzeugbeleuchtungsbaugruppe, die für den Einsatz einer LED-Lichtquelle geeignet ist, sodass spezielle Anforderungen der Kraftfahrzeugbeleuchtungsfunktionen erfüllt werden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Leuchtdioden (LEDs) entwickeln sich derzeit rasch zu einer bevorzugten Lichtquelle für Kraftfahrzeugbeleuchtungsanwendungen, da sie weniger Energie verbrauchen, jedoch eine für solche Anwendungen akzeptable Lichtleistung erbringen. Um LEDs für Kraftfahrzeugbeleuchtungsanwendungen einsetzen zu können, müssen hohe Wirkungsgrade sowohl bei der Lichtsammlung als auch bei der Lichtverteilung erreicht werden. Normalerweise werden zum Sammeln und Verteilen des Lichts für eine bestimmte Beleuchtungsanwendung Reflektoren, Linsen oder Lichtleiter verwendet. Leider werden bei Einsatz einer LED-Lichtquelle und solcher Reflektoren, Linsen oder Lichtleiter bis jetzt nicht alle Kraftfahrzeuganwendungen, wie z. B. die Bremslichtfunktion einer Schlussleuchte, effektiv realisiert.
  • Zum Stand der Technik gehören verschiedene Beleuchtungsanwendungen. Aus der DE 35 35 881 A1 ist zum Beispiel eine Beleuchtungseinrichtung für eine Frontplatte mit Leuchtfeldern, die von einer Lampe über hinter der Frontplatte angeordnete Lichtleiter beleuchtet sind, bekannt. Die Lampe wird über einen Anschlusssockel gehalten und elektrisch angeschlossen. Mit der Frontplatte ist eine Kappe abnehmbar verbunden, unter der der Anschlusssockel so angeordnet ist, dass die Lampe der Kappe abgewandt ist, und dass die Lampe hinter der Frontplatte zu den Lichtleitern ragt. Die Beleuchtungseinrichtung weist dabei nachteilig kein Element zum Bündeln und gezielten Ablenken des Lichts, zum Beispiel in Querrichtung zu einer Längsachse, auf und ist nicht für die Ausübung einer Bremslichtfunktion für Kraftfahrzeuge vorgesehen. Das von der Lampe ausgesendete Licht wird stark gestreut.
  • In der US 2001/0015899 A1 wird eine Lampenanordnung für die Anwendung in Kraftfahrzeugen offenbart, die auch eine LED-Lampen-Einheit mit einer LED als Lichtquelle und reflektierenden Oberflächen aufweist. Die LED-Lampen-Einheit ist in Richtung der Längsachse, in der die Lampenanordnung das Licht aussendet, angeordnet. Ein erstes Element der reflektierenden Oberflächen reflektiert das von der LED ausgestrahlte Licht in einem Bereich von 360° radial beziehungsweise in einem Winkel von 90° zur Längsachse. Ein zweites Element ist als lichtleitende Optik ausgebildet. Das 90° zur Längsachse reflektierte Licht dringt dabei in eine Fläche der die LED vollständig umgebenden Optik ein und wird an verschiedenen Strukturen innerhalb der Optik reflektiert, sodass das Licht die Optik in Richtung der Längsachse verlässt. Die Optik ist als flacher, scheibenförmiger Körper mit einer Fläche zur Aufnahme des von der LED ausgesendeten und 90° reflektierten Lichtes sowie mit verschiedenen, ringförmig und in Form von Strukturen zur Reflexion des innerhalb der Optik zu den Strukturen geleiteten Lichtes, die in gleichmäßigen Abständen um die Längsachse angeordnet sind, ausgebildet. Die sogenannte Optik weist außer den Strukturen keine wesentlichen optischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Eigenschaften einer Linse, auf. Der Lichtleiter ist zudem als scheibenförmiger Körper mit transparenten, lichtdurchlässigen Bereichen ausgebildet und bedarf bei der Herstellung eines großen Materialsaufwandes.
  • Aus der US 2002/0071267 A1 geht ein Lichtleitsystem hervor, das zwei unterschiedliche Komponenten umfasst: einen Lichtleiter, der an einem Ende eine klappbare Kopplungseinrichtung zum Aufnehmen des von einer Lichtquelle ausgesendeten Lichtes aufweist. Die Lichtstrahlen des aufgenommenes Lichtes werden mit Hilfe der Kopplungseinrichtung parallel ausgerichtet und in den Lichtleiter weitergeleitet. Die zwei getrennt voneinander vorliegenden Komponenten entfalten nachteilig ihre Wirkung nur gemeinsam. Die lediglich einzelne genutzte Richtung des ausgesendeten Lichtes führt zu einer großen Streuung des Lichtes der Lichtquelle.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsbaugruppe für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit Bremslichtfunktion, bereitzustellen, die derart geeignet ausgebildet ist, dass bei einer vorgegebenen Materialeinsparung weniger Licht von der Lichtquelle aus gestreut und mehr Licht effizient gesammelt und in die gewünschte Richtung gelenkt wird.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt eine Kraftfahrzeugbeleuchtungsbaugruppe bereit, die zahlreiche Strahlmuster erzeugt und die durch die Verringerung der Lichtstreuung und effiziente Sammlung und Lenkung von Licht einer Lichtquelle den Ansprüchen für Kraftfahrzeuge gerecht wird. Die Beleuchtungsbaugruppe ist längs einer Langsachse angeordnet und umfasst allgemein eine Lichtquelle und einen Lichtleitkörper. Die Lichtquelle sendet Licht relativ zur Längsachse seitwärts aus. Der Lichtleitkörper enthält eine Nabe und eine Vielzahl von aus der Nabe herausragenden Fingern. Die Nabe ist an die Lichtquelle angrenzend positioniert und hat eine Licht der Lichtquelle empfangende Querwirkfläche. Jeder Finger der Vielzahl von Fingern ragt seitwärts aus der Nabe heraus und erstreckt sich längs zu ihr und enthält eine Längswirkfläche zum Emittieren des die Finger der Vielzahl von Fingern passierenden Lichts. Durch Verwendung einer Vielzahl von einzelnen kleinen Fingern können große, sperrige Lichtleiter wegfallen sowie der Wirkungsgrad der Lichtsammlung und der Lichtablenkung verbessert werden.
  • Was weitere Einzelheiten betrifft, so besitzt jeder Finger der Vielzahl von Finger einen mit der Nabe verbundenen und seitwärts aus der Nabe herausragenden ersten Abschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen und sich längs vom ersten Abschnitt weg erstreckenden zweiten Abschnitt. Zum Ablenken des Lichts aus der Querrichtung in die Längsrichtung ist an der Verbindungsstelle von erstem und zweitem Abschnitt eine abgewinkelte Außenfläche bereitgestellt. Alternativ kann jeder Finger der Vielzahl von Fingern einer gekrümmten Form folgen, die das Licht aus der Querrichtung in die Längsrichtung ablenkt. Die Finger der Vielzahl von Fingern sind in einem einer Kraftfahrzeugbeleuchtungsfunktion entsprechenden Muster, vorzugsweise auf einer Umfangslinie zueinander beabstandet und in einem kreisförmigen Muster angeordnet. Die Längswirkflächen der Vielzahl von Finger können viele, wie z. B. ebene, gekrümmte oder andere Formen annehmen, die Strahlspreizungsmerkmale zur Erzeugung des gewünschten Strahlmusters aufweisen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die in der Spezifikation enthaltenen und einen Teil davon bildenden zugehörigen Zeichnungen stellen verschiedene Aspekte der Erfindung bildlich dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen sind:
  • 1 eine perspektivische Darstellung einer entsprechend den Lehren der Erfindung ausgeführten Beleuchtungsbaugruppe;
  • 2 eine vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Darstellung der in 1 dargestellten Beleuchtungsbaugruppe;
  • 3 eine vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer entsprechend den Lehren der Erfindung ausgeführten Beleuchtungsbaugruppe;
  • 4 eine vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer entsprechend den Lehren der Erfindung ausgeführten Beleuchtungsbaugruppe; und
  • 5 eine vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer entsprechend den Lehren der Erfindung ausgeführten Beleuchtungsbaugruppe.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 1 ist eine perspektivische Darstellung einer entsprechend den Lehren der Erfindung ausgeführten Beleuchtungsbaugruppe 20. Die Beleuchtungsbaugruppe 20 ist allgemein betrachtet längs einer Längsachse 10 angeordnet und enthält einen Lichtleitkörper 22 und eine Lichtquelle 24.
  • Wie am besten in der vergrößerten, teilweise aufgeschnittenen Darstellung in 2 zu erkennen ist, enthält die Lichtquelle 24 allgemein betrachtet eine mit einer Nahfeldlinse 25 zum Ablenken des Lichts seitwärts relativ zur Längsachse 10 verbundene Leuchtdiode (LED) 23. Von Fachleuten ist zu erkennen, dass verschiedene Arten von LEDs oder anderer Lichtquellen verwendet werden können, und analog können ebenso verschiedene Linsen, Reflektoren oder andere Einrichtungen verwendet werden, um das Licht in Querrichtung zu lenken. Zahlreiche LEDs sind zum Beispiel so ausgeführt, dass das Licht an der Seite (d. h. in Querrichtung) abgestrahlt wird, wodurch die Notwendigkeit einer ablenkenden Linse 25 entfällt. Alternativ kann eine seitwärts emittierende, ringförmige Nahfeldlinse als ein die innere Querwirkfläche ersetzender integrierter Bestandteil der Nabe 26 installiert sein.
  • Der Lichtleitkörper 22 umfasst allgemein betrachtet eine Nabe 26 und eine Vielzahl von Fingern 30. Die Nabe 26 ist angrenzend an die Lichtquelle 24 angeordnet und hat eine Licht der Lichtquelle 24 empfangende Querwirkfläche 28. Anders ausgedrückt, hat die Nabe 26 einen zentralen Durchgang, der die Querwirkfläche 28 definiert und zumindest einen Teil des Lichts der Lichtquelle 24 empfangt. Die Nabe 26 ist als ringförmig, speziell als kreisförmig dargestellt, obwohl Fachleute erkennen werden, dass die Lichtquelle 24 Licht über einem begrenzten Bereich aussenden könnte, der kleiner als 360° ist, und damit die Nabe 26 ebenfalls weniger als 360° umspannen und halbringförmig sein könnte.
  • Die Finger der Vielzahl von Fingern 30 sind mit der Nabe 26 verbunden und erstrecken sich nach seitwärts von der Nabe 26 und längs zu ihr. Jeder Finger der Vielzahl von Fingern 30 besitzt eine Längswirkfläche 32 zum Abstrahlen des die Finger 30 passierenden Lichts. Das seitwärts gelenkte Licht der Lichtquelle 24 wird also durch die Nabe 26 und ihre Querwirkfläche 28 gesammelt und anschließend durch die Vielzahl von Fingern 30 weitergeleitet und längs hin zur Längswirkfläche 32 abgelenkt.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst jeder Finger 30 allgemein betrachtet einen ersten Abschnitt 34, der sich seitwärts erstreckt und das Licht nach dem Prinzip der Totalreflexion dort entlang lenkt. Das heißt, dass die Außenfläche 36 des ersten Abschnitts 34 einen Hauptteil des passierenden Lichts seitwärts von der Lichtquelle 24 weg reflektiert. Eine Biegung 38 jedes Fingers 30 enthält eine äußere abgewinkelte Fläche 40, die das Licht aus dem ersten Abschnitt 34 zu einem zweiten Abschnitt 44 lenkt. Auf der der abgewinkelten Außenfläche 40 gegenüberliegenden Seite ist eine gekrümmte Innenfläche 42 zur Reflexion des einfallenden Lichts angeordnet. Die gekrümmte Innenfläche 42 kann außerdem entfernt werden, sodass sich die Außenflächen 36 und 46 in einer scharfen Kante treffen. Der zweite Abschnitt 44 des Fingers 30 erstreckt sich längs und enthält analog zum ersten Abschnitt 34 eine Außenfläche 46, die Licht an ihr entlang zur Längswirkfläche 32 lenkt, wo es austritt. Wie in 2 dargestellt, ist die Längswirkfläche 32 allgemein betrachtet eben. Zusammenfassend ist zu erkennen, dass das Licht von der Lichtquelle 24 seitwärts durch die Nabe 26 und in einen der ersten Abschnitte 34 der Finger 30 hinein gesandt und anschließend von der abgewinkelten Außenfläche 40 durch den zweiten Abschnitt 44 hindurch abgelenkt wird und über die Längswirkfläche 32 austritt.
  • Auf diese Weise kann ein normalerweise großer Reflektor oder Lichtleiter durch den erfindungsgemäßen Lichtleitkörper 22 ersetzt werden, der bedeutend weniger Material enthält. Es wird also weniger Licht gestreut und mehr Licht effizient gesammelt und in die gewünschte Richtung gelenkt. Außerdem kann die Vielzahl der Finger 30 so angeordnet und ausgeführt sein, dass ein gewünschtes Strahlmuster realisiert wird. Die Finger 30 und ihre Längswirkflächen 32 sind beispielsweise auf einer Umfangslinie zueinander beabstandet und in einem der Bremslichtfunktion einer Schlussleuchte entsprechenden kreisförmigen Muster dargestellt. Obwohl diese spezielle Funktion und Form dargestellt worden ist, ist von Fachleuten zu erkennen, dass durch die den Lehren der Erfindung entsprechende Beleuchtungsbaugruppe 20 zahlreiche andere Formen und Kraftfahrzeugfunktionen in einfacher Weise Anwendung finden können.
  • Außerdem ist von Fachleuten zu erkennen, dass durch die Ausführung der Beleuchtungsbaugruppe 120 verschiedene andere funktionale Effekte erzielt werden können. Die Längswirkflächen 132 können beispielsweise eine gekrümmte Form annehmen, wie in 3 dargestellt. Ebenso können die Längswirkflächen 232 Strahlspreizoptik enthalten, wie z. B. die in 4 dargestellten Erhebungen 233. Es ist zu erkennen, dass verschiedene andere Strahlspreizoptiken, wie z. B. Rillen, Prismen, Riefen, Aufeinanderfolgen von Wellen oder andere Flächenstörungen oder Flächenformen, in der Längswirkfläche 232 ausgebildet sein können.
  • Außerdem ist zu erkennen, dass anstelle des sich seitwärts erstreckenden ersten Abschnitts 34 und des sich längs erstreckenden zweiten Abschnitts 44, die durch die Biegung 38 miteinander verbunden sind, ein gekrümmter Finger 330 verwendet werden kann, wie in 5 dargestellt. Der Finger 330 kann einer parabolischen Form oder alternativ einer numerisch erzeugten Krümmung folgen, die so ausgelegt ist, dass im Wesentlichen das gesamte Licht aus der Querrichtung in die Längsrichtung und aus der Längswirkfläche 232 hinaus gelenkt wird.
    • 10
    Längsachse
    20
    Beleuchtungsbaugruppe
    22
    Lichtleitkörper
    23
    Leuchtdiode/LED
    24
    Lichtquelle
    25
    Nahfeldlinse
    26
    Nabe
    28
    Querwirkfläche
    30
    Finger
    32
    Längswirkfläche
    34
    erster Abschnitt
    36
    Außenfläche
    38
    Biegung
    40
    Außenfläche
    42
    Innenfläche
    44
    zweiter Abschnitt
    46
    Außenfläche
    120
    Beleuchtungsbaugruppe
    132
    Längswirkfläche
    232
    Längswirkfläche
    233
    Erhebung
    320
    Beleuchtungsbaugruppe
    330
    Finger

Claims (10)

  1. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) mit Bremslichtfunktion für Kraftfahrzeuge, angeordnet entlang einer Längsachse (10) und umfassend: – eine Licht relativ zur Längsachse (10) seitwärts aussendende Lichtquelle (24), – einen Lichtleitkörper (22) mit einer Nabe (26) und einer Vielzahl von sich von der Nabe (26) weg erstreckenden, einzelnen Fingern (30, 330), wobei – die Nabe (26) angrenzend an die Lichtquelle (24) und die Lichtquelle (24) umschreibend angeordnet ist und eine Licht der Lichtquelle (24) empfangende Querwirkfläche (28) hat, sowie – jeder Finger (30, 330) der Vielzahl von einzelnen Fingern sich seitwärts von der Nabe (26) weg und längs zu ihr erstreckt und eine Längswirkfläche (32, 132, 232) zum Empfangen des durch die Vielzahl von einzelnen Fingern (30, 330) hindurchgehenden Lichts enthält, wobei die Längswirkflächen (32, 132, 232) auf einer Umfangslinie zur Erzeugung eines kreisförmigen Strahlmusters zueinander beabstandet sind, und – eine seitwärts angeordnete, ringförmige Nahfeldlinse (25), die als ein die innere Querwirkfläche (28) ersetzender integrierter Bestandteil der Nabe (26) installiert ist und das Licht seitwärts von der Lichtquelle (24) aus weg lenkt.
  2. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Finger (30, 330) der Vielzahl von einzelnen Fingern einen mit der Nabe (26) verbundenen und sich seitwärts von der Nabe (26) weg erstreckenden ersten Abschnitt (34) und einen mit dem ersten Abschnitt (34) verbundenen und sich längs vom ersten Abschnitt (34) weg erstreckenden zweiten Abschnitt (44) enthält.
  3. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Finger (30, 330) der Vielzahl von einzelnen Fingern eine abgewinkelte Außenfläche (40) an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (34, 44) besitzt.
  4. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das sich seitwärts durch den ersten Abschnitt (34) ausbreitende Licht an der abgewinkelten Außenfläche (40) zum zweiten Abschnitt (44) reflektiert wird.
  5. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Finger (30, 330) der Vielzahl von einzelnen Fingern an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (34, 44) eine gekrümmte Innenfläche (42) besitzt.
  6. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Finger (30, 330) der Vielzahl von einzelnen Fingern einer gekrümmten Form folgt.
  7. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Längswirkflächen (32, 132, 232) eben ist.
  8. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Längswirkflächen (32, 132, 232) gekrümmt ist.
  9. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Längswirkflächen (32, 132, 232) Strahlspreizmerkmale aufweist.
  10. Beleuchtungsbaugruppe (20, 120, 320) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) eine Leuchtdiode (23) ist.
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