DE102007060516A1

DE102007060516A1 - Leseleuchte eines Fahrzeugs zur Ausleuchtung einer vorbestimmten Lesefläche

Info

Publication number: DE102007060516A1
Application number: DE102007060516A
Authority: DE
Inventors: Florian Pfeifer; Hubert Zwick
Original assignee: Sidler Automotive & Co KG GmbH
Current assignee: Flextronics Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-12-14
Also published as: DE102007060516B4

Abstract

Eine erfindungsgemäße Leuchte (1), insbesondere Leseleuchte eines Fahrzeuginnenraums, zur Ausleuchtung einer vorbestimmten Zielfläche (2), umfasst eine Lichtquelle (3), eine vor der Lichtquelle (3) angeordnete Blende (4) zur Erzeugung eines von der Lichtquelle (3) durch die Blendenöffnung (5) direkt in Richtung Zielfläche (2) ausgehenden ersten Lichtkegels (3a), und einen Reflektor (6) mit mindestens einer Reflektorfläche (6a), der auf der dem ersten Lichtkegel (3a) gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle (3) angeordnet ist, zur Erzeugung eines von der mindestens einen Reflektorfläche (6a) durch die Blendenöffnung (5) in Richtung Zielfläche (2) ausgehenden zweiten Lichtkegels (3b) der Lichtquelle (3), wobei die Form der Blendenöffnung (5) derart gewählt ist, dass die von beiden Lichtkegeln (3a, 3b) gemeinsam in der Ebene der Zielfläche (2) beleuchtete Fläche mit der Zielfläche (2) zusammenfällt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere Leseleuchte eines Fahrzeugs, zur Ausleuchtung einer vorbestimmten Zielfläche im Fahrzeuginnenraum.
6 zeigt den stilisierten Innenraum 50 eines Fahrzeugs mit Windschutzscheibe 51, Lenkrad 52 und einer Leseleuchte 53, deren Lichtkegel 54 eine Lesefläche (Zielfläche) 55 einige Zentimeter über der Fahrersitzfläche ausleuchtet.
7 zeigt einen Schnitt durch eine Leseleuchte 60 nach dem Stand der Technik. Diese bekannte Leseleuchte 60 ist am Dachhimmel 61 eines Fahrzeugs mittig zwischen Fahrer- und Beifahrerseite angeordnet und umfasst für die Fahrer- und die Beifahrerseite jeweils eine als LED ausgeführte Lichtquelle 62 und einen die Lichtquelle 62 umgebenden Leselichtreflektor 63, der rotationssymmetrisch gestaltet ist und eine parabolische oder annähernd parabolische Form aufweist. Die seitliche Kippung des vom Leselichtreflektor 63 ausgehenden Lichtkegels 64 zur Lesefläche erfolgt jeweils über die Neigung einer separaten Platine 65, auf der die Lichtquelle 62 montiert ist. Zwischen den beiden Leselichtreflektoren 63 weist die Leseleuchte 60 noch einen Innenlichtreflektor 66 auf, der eine ebenfalls als LED ausgeführte Lichtquelle 67 umgibt und zur Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums dient.
8 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Leseleuchte 70 nach dem Stand der Technik. Diese bekannte Leseleuchte 70 ist am Dachhimmel 71 eines Fahrzeugs mittig zwischen Fahrer- und Beifahrerseite angeordnet und umfasst für die Fahrer- und die Beifahrerseite jeweils eine als LED ausgeführte Lichtquelle 72 und einen die Lichtquelle 72 umgebenden Leselichtreflektor 73, der aus zwei parabolischen Reflektorflächen 73a, 73b unterschiedlicher Brennweite besteht, die durch eine optisch nicht erwünschte Füllfläche verbunden sind. Die seitliche Kippung des vom Leselichtreflektor 73 ausgehenden Lichtkegels 74 zur Lesefläche erfolgt hier über die entsprechend ausgerichteten Reflektorflächen 73a, 73b. Zwischen den beiden Leselichtreflektoren 73 weist die Leseleuchte 70 noch einen Innenlichtreflektor 76 auf, der eine ebenfalls als LED ausgeführte Lichtquelle 77 umgibt und zur Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums dient. Alle Lichtquellen 72, 77 sind auf einer gemeinsamen Platine 75 angeordnet.
Beide gezeigte Ausführungsformen nach dem Stand der Technik führen zu einem lichttechnisch minderwertigen Ergebnis, da eine exakte Platzierung des LED-Lichtschwerpunktes (scheinbarer Ausgangspunkt aller von der LED abgegebenen Lichtstrahlen) im Fokus des Leselichtreflektors aus praktischen Gründen nicht zu erreichen ist. Beide Ausführungen benötigen zur Formung der endgültigen Lichtverteilung einen Streumechanismus, der durch eine zusätzliche Lichtscheibe mit Streuoptik oder durch Facettierung des Leselichtreflektors erzeugt wird.
Das Ausmaß einer kleinen Abweichung aus der korrekten Lage im Fokus wird in 9a und 9b anhand einer kleinen Verschiebung des parabolischen Reflektors 80 relativ zur LED 81 verdeutlicht. Wie in 9a gezeigt, ist die rechte Reflektorhälfte 80a so positioniert, dass die LED 81 im Brennpunkt des Reflektors 80 korrekt positioniert ist, während die linke Reflektorhälfte 80b um den Bruchteil eines Millimeters seitlich verschoben ist, was genügt, um die in 9b gezeigt zugehörige Lichtverteilung unbrauchbar zu machen. Während das von der rechte Reflektorhälfte 80a parallel abgestrahlte Licht 82a homogen über die Lesefläche 83 verteilt wird, führt das von der linken Reflektorhälfte 80b nicht parallel abgestrahlte Licht 82b zu einer extrem inhomogenen Lichtverteilung auf der Lesefläche 83.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Leseleuchte der eingangs genannten Art eine gegen Bauteil- und Einbautoleranzen weitgehend unabhängige gleichmäßige Ausleuchtung der Zielfläche zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leuchte, insbesondere Leseleuchte eines Fahrzeuginnenraums, zur Ausleuchtung einer vorbestimmten Zielfläche, umfassend eine Lichtquelle, eine vor der Lichtquelle angeordnete Blende zur Erzeugung eines von der Lichtquelle durch die Blendenöffnung direkt in Richtung Zielfläche ausgehenden ersten Lichtkegels, und einen Reflektor mit mindestens einer ebenen Reflektorfläche, der auf der dem ersten Lichtkegel gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle angeordnet ist, zur Erzeugung eines von der mindestens einen Reflektorfläche durch die Blendenöffnung in Richtung Zielfläche ausgehenden zweiten Lichtkegels der Lichtquelle, wobei die Form der Blendenöffnung derart gewählt ist, dass die von beiden Lichtkegeln gemeinsam in der Ebene der Zielfläche beleuchtete Fläche mit der Zielfläche zusammenfällt.
Erfindungsgemäß addieren sich die beiden Lichtkegel auf der Zielfläche und leuchten diese sehr homogen aus. In der nahen Umgebung der Zielfläche treffen „Fehlstrahlen" auf und bilden einen Ring mit deutlich verminderter Helligkeit um die Zielfläche herum. Der Reflektor umfasst die Lichtquelle (z. B. LED) nicht, und die ebene Reflektorfläche bzw. die ebenen Reflektorflächen sind so groß ausgeführt, dass sich die reflektierten Lichtstrahlen in dieselbe Richtung ausbreiten, unabhängig davon, ob die Lichtquelle optimal platziert oder aus dieser optimalen Lage parallel verschoben ist. Eine solche geringe Parallelversetzung der reflektierten Lichtstrahlen führt jedenfalls zu keinem merklichen Mangel der Lichtverteilung Die erfindungsgemäße Leuchte hat somit folgende Vorteile:

– Ausreichende Helligkeit, um ermüdungsfreies Lesen zu ermöglichen, und konstante Helligkeit über der gesamten Zielfläche. Wenn der Reflektor keinerlei bündelnde oder fokussierende Reflektorflächen aufweist, ergibt sich eine völlig gleichmäßige Ausleuchtung der Zielfläche ohne helle Reflexe oder dunkle Schattenstellen.
– Außerhalb der Zielfläche herrscht völlige Dunkelheit, und es treten insbesondere keine Lichtreflexe im Kopfbereich des Fahrzeuglenkers auf. Der Fahrzeuglenker wird durch einen lesenden Beifahrer nicht in seiner Fahrleistung beeinträchtigt, was einen enormen Gewinn an Sicherheit bedeutet.
– Das Fehlen fokussierender Reflektorflächen stellt darüber hinaus sicher, dass die Homogenität der Zielflächenausleuchtung nicht durch eine Fehlplatzierung der Lichtquelle beeinträchtigt werden kann.
– Keine Probleme bei der Bedampfung (Verspiegelung) des Reflektors, da der Reflektor nicht wie beim Stand der Technik ein etwa fingerhutförmiger Hohlkörper ist, sondern eben bzw. nahezu eben geformt ist, was ein Aufbringen des reflektierenden Materials aus allen Richtungen ohne „Abschattung" ermöglicht.
– Die Einfachheit der optisch wirksamen Komponenten ermöglicht die vollständige Automatisierung der Konstruktion und führt daher zu einem Kostenvorteil und einer Minimierung der Entwicklungszeit.

Der Reflektor weist bevorzugt mehrere (vorzugsweise sechs) ebene Reflektorflächen auf, die gegeneinander verkippt sind und alle auf der gleichen Seite der Lichtquelle um diese herum angeordnet sind. Durch Variation des Kippwinkels kann der Bereich variiert werden, den das reflektierte Licht auf der Zielfläche ausleuchtet. Insgesamt ergibt sich so ein Vielfaches derjenigen Beleuchtungsstärke auf der Lesefläche, die von einem LED ohne Reflektor erzeugt werden kann. Die Homogenität der Ausleuchtung ist enorm, da es in der Zielfläche zu einer mehrfachen Überlagerung in sich homogener Lichtanteile kommt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
1 den Strahlengang der erfindungsgemäßen Leseleuchte von einer Lichtquelle und einem Reflektor bis zu einer Lesefläche und die zugehörige Helligkeitsverteilung in der Ebene der Lesefläche;
2 eine vergrößerte Ansicht der in 1 gezeigten Leseleuchte;
3 den Strahlengang am Reflektor für eine korrekt angeordnete Lichtquelle und für zwei deplaziert angeordnete Lichtquellen;
4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leseleuchte mit einer zusätzlichen gekippten Reflektorfläche in einer Ansicht analog zu 1;
5 einen Reflektor mit mehreren gegeneinander verkippten ebenen Reflektorflächen;
6 schematisch den stilisierten Innenraum eines Fahrzeugs;
7 und 8 schematisch zwei Ausführungsformen einer Leseleuchte eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik; und
9 schematisch den Strahlengang (9a) und die zugehörige Lichtverteilung (9b) eines Reflektors mit einer korrekt und einer nicht korrekt ausgerichteten Reflektorhälfte.
Die in 1 und 2 gezeigte Fahrzeuginnenraum-Leseleuchte 1 dient zur Ausleuchtung einer vorbestimmten Ziel-Lesefläche 2 einige Zentimeter über der Fahrersitzfläche. Die Leseleuchte 1 umfasst eine z. B. als Leuchtdiode (LED) ausgebildete Lichtquelle 3, eine vor der Lichtquelle 3 und seitlich versetzt zur Lichtquelle 3 angeordnete Blende 4 zur Erzeugung eines von der Lichtquelle 3 durch die Blendenöffnung 5 direkt in Richtung Lesefläche 2 ausgehenden ersten Lichtkegels 3a, der seitlich zur Lesefläche 2 gekippt ist, und einen Reflektor 6 mit einer Reflektorfläche 6a, der auf der dem ersten Lichtkegel 3a gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle 3 angeordnet ist, zur Erzeugung eines von der Reflektorfläche 6a durch die Blendenöffnung 5 in Richtung Lesefläche 2 ausgehenden zweiten Lichtkegels 3b der Lichtquelle 3, der seitlich zur Lesefläche 2 weiter gekippt ist als der erste Lichtkegel 3a. Die Reflektorfläche 6a ist eben oder nahezu eben ausgebildet und etwa rechtwinklig zur Lesefläche 2 ausgerichtet. Die Form der Blendenöffnung 5 ist derart gewählt, dass die von beiden Lichtkegeln 3a, 3b gemeinsam in der Ebene der Zielfläche 2 beleuchtete Fläche mit der Lesefläche 2 zusammenfällt. Mit anderen Worten lässt die Blendenöffnung 5 von dem gesamten Licht, das entweder direkt von der Lichtquelle 3 oder von deren virtuellem Spiegelbild, welches als virtuelle Lichtquelle 7 dargestellt ist, jeweils nur die Lichtkegel 3a, 3b durch.
Die in 1 dargestellte Helligkeitsverteilung in Richtung x der Ebene der Lesefläche 2 veranschaulicht das Zusammenspiel der Blendenöffnung 5 für den direkt von der Lichtquelle 3 abgestrahlten ersten Lichtkegel 3a und für den vom Reflektor 6 reflektierten zweiten Lichtkegel 3b. Die in 1 rechten Randstrahlen des ersten Lichtkegels 3a treffen direkt auf den rechten Rand der Lesefläche 2, während die linken Randstrahlen des ersten Lichtkegels 3a links bzw. seitlich neben der Lesefläche 2 auftreffen. Die in 1 linken Randstrahlen des zweiten Lichtkegels 3b treffen direkt auf den linken Rand der Lesefläche 2, während die rechten Randstrahlen des zweiten Lichtkegels 3b rechts bzw. seitlich neben der Lesefläche 2 auftreffen. Auf der Lesefläche 2 addieren sich die beiden Lichtkegel 3a, 3b und leuchten diese sehr homogen aus. Die in der nahen Umgebung der Lesefläche 2 auftreffenden „Fehlstrahlen" bilden einen Ring um die Lesefläche 2 mit deutlich verminderter Helligkeit.
3 zeigt den Strahlengang für die an der Reflektorfläche 6a reflektierten Lichtstahlen 8 einer korrekt angeordneten Lichtquelle 3 und für die an der Reflektorfläche 6a reflektierten Lichtstahlen 9 zweier deplaziert angeordneten Lichtquellen 3'. Die vorzugsweise ebene Reflektorfläche 6a ist so groß ausgeführt, dass sich die gespiegelten Lichtstrahlen 8, 9 in dieselbe Richtung ausbreiten, und zwar unabhängig davon, ob die Lichtquelle optimal platziert oder aus dieser optimalen Lage verschoben ist. Die geringe Parallelversetzung der reflektierten Lichtstrahlen 8, 9 führt zu keinem merklichen Mangel der Lichtverteilung, ermöglicht aber eine deutlich erhöhte Unempfindlichkeit gegenüber Ungenauigkeiten im Aufbau des optischen Systems. Die in 3 gestrichelt umrandeten Bereiche 10 der Reflektorfläche 6a können auch gekrümmt ausgeführt sein und somit dazu benutzt werden, das Licht der optimal platzierten Lichtquelle 3 in die Lesefläche 2 zu reflektieren anstatt unverändert eben für den Fall einer deplazierten Lichtquelle 3 vorgehalten zu werden.
Bei der in 4 gezeigten Leseleuchte 1 weist der Reflektor 6 eine zweite Reflektorfläche 6b auf, die an dem der Blendenöffnung 5 zugewandten freien Ende der ersten Reflektorfläche 6a angeformt ist und gegenüber der ersten Reflektorfläche 6a leicht in Richtung Blendenöffnung 5 gekippt ist. Erneut wird die Wirkungsweise mit dem Prinzip der virtuellen Lichtquelle 7 deutlich. Durch Variation des Kippwinkels kann der Bereich variiert werden, den das hier erzeugte Licht auf der Lesefläche 2 ausleuchtet.
Bei dem in 5 gezeigten Reflektor 6 sind vier weitere ebene Reflektorflächen 6c–6f zu beiden Seiten der ersten und zweiten Reflektorflächen 6a, 6b angeformt, die gegenüber den ersten und zweiten Reflektorflächen 6a, 6b leicht in Richtung Lichtquelle 3 gekippt sind. Der Reflektor 6 ist also aus sechs ebenen Reflektorflächen 6a–6f zusammengesetzt, die das von der Lichtquelle 3 abgestrahlte Licht in Richtung Lesefläche 2 reflektieren. Insgesamt ergibt sich so ein Vielfaches derjenigen Beleuchtungsstärke auf der Lesefläche 2, die von einer Lichtquelle 3 ohne Reflektor erzeugt werden kann. Die Homogenität der Ausleuchtung ist enorm, da es in der Lesefläche 2 zu einer mehrfachen Überlagerung in sich homogener Lichtanteile kommt.

Claims

Leuchte (1), insbesondere Leseleuchte eines Fahrzeuginnenraums, zur Ausleuchtung einer vorbestimmten Zielfläche (2), umfassend: – eine Lichtquelle (3), insbesondere eine Leuchtdiode, – eine vor der Lichtquelle (3) angeordnete Blende (4) zur Erzeugung eines von der Lichtquelle (3) durch die Blendenöffnung (5) direkt in Richtung Zielfläche (2) ausgehenden ersten Lichtkegels (3a), und – einen Reflektor (6) mit mindestens einer Reflektorfläche (6a–6f), der auf der dem ersten Lichtkegel (3a) gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle (3) angeordnet ist, zur Erzeugung eines von der mindestens einen Reflektorfläche (6a–6f) durch die Blendenöffnung (5) in Richtung Zielfläche (2) ausgehenden zweiten Lichtkegels (3b) der Lichtquelle (3), wobei die Form der Blendenöffnung (5) derart gewählt ist, dass die von beiden Lichtkegeln (3a, 3b) gemeinsam in der Ebene der Zielfläche (2) beleuchtete Fläche mit der Zielfläche (2) zusammenfällt.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reflektorfläche (6a–6f) eben oder nahezu eben ausgebildet ist.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Reflektorfläche (6a) des Reflektors (6) im Wesentlichen rechtwinklig zur Zielfläche (2) ausgerichtet ist.
Leuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) eine zweite Reflektorfläche (6b) aufweist, die an dem der Blendenöffnung (5) zugewandten freien Ende der ersten Reflektorfläche (6a) vorgesehen und gegenüber der ersten Reflektorfläche (6a) in Richtung Blendenöffnung (5) gekippt ist.
Leuchte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) ein- oder beidseitig der ersten und/oder der zweiten Reflektorfläche (6a, 6b) eine oder mehrere seitliche Reflektorflächen (6c–6f) aufweist, welche die Lichtquelle (3) auf der dem ersten Lichtkegel (3a) gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle (3) umgeben.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenöffnung (5) gegenüber der Lichtquelle (3) seitlich versetzt angeordnet ist.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der mindestens einen Reflektorfläche (6a–6f) ausgehende zweite Lichtkegel (3b) der Lichtquelle (3) seitlich weiter gekippt ist als der direkt von der Lichtquelle (3) ausgehende erste Lichtkegel (3a).