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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein
Kraftfahrzeug umfassend einen transparenten Lichtleiter mit mindestens
einer Einkoppelfläche zum Einkoppeln von Licht in den Lichtleiter, mindestens
einen Auskoppelbereich und mindestens einen Reflektor zum Reflektieren
von über den Auskoppelbereich aus dem Lichtleiter ausgekoppeltem Licht.
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Aus
der
DE 103 17 062
A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge
bekannt. Diese Beleuchtungseinrichtung weist einen stabförmigen Lichtleiter
mit einer Auskoppelfläche, die parallel zu einer Längsachse
des Lichtleiters angeordnet ist, und einen länglichen Reflektor,
der parallel zu dem Lichtleiter angeordnet ist, auf. Nachteilig
an dieser Beleuchtungseinrichtung ist, dass ein geringer Entwurfsfreiraum
bezüglich der Gestaltung der Eigenschaften eines von der
Beleuchtungseinrichtung abgegebenen Lichtbündels besteht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Beleuchtungseinrichtung zu schaffen,
die besonders einfach zur möglichst effizienten Erzeugung
einer gewünschten Lichtverteilung ausgestaltet werden kann
und dennoch ohne großen Aufwand und kostengünstig herstellbar
ist.
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Die
Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten
Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beleuchtungseinrichtung
mehrere Reflexionsflächen umfasst, der Auskoppelbereich
mehrere Auskoppelelemente zum Auskoppeln des Lichts aus dem Lichtleiter
aufweist und dass jeder Reflexionsfläche mindestens ein
Auskoppelelement zugeordnet ist, wobei die Reflexionsflächen
relativ zu den ihnen zugeordneten Auskoppelelementen derart ausgerichtet
und/oder geformt sind, dass zumindest ein Teil des von den Reflexionsflächen
reflektierten Lichts den Lichtleiter durchstrahlt.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass eine gewünschte Lichtverteilung des von der
Beleuchtungseinrichtung erzeugten Lichts besonders einfach erzeugt
werden kann, wenn dem Lichtleiter mehrere Reflexionsflächen
zugeordnet sind. Zudem kann dadurch, dass das von den Reflexionsflächen
reflektierte Licht den Lichtleiter durchstrahlt, eine relativ große,
vorzugsweise homogen leuchtende Fläche realisiert werden.
Außerdem lässt sich bei Bedarf eine Beleuchtungseinrichtung
mit einer im Vergleich zu bekannten Beleuchtungseinrichtungen geringer
Bautiefe bereitstellen. Die Beleuchtungseinrichtung hat eine besonders
hohe Effizienz, da ein großer Anteil des zur Verfügung
stehenden Lichts aus dem Lichtleiter in den durch die Lichtverteilung
vorgegebenen Winkelbereich gelangen kann.
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Die
Beleuchtungseinrichtung weist vorzugsweise mehrere voneinander funktional
getrennte Reflexionsflächen auf. Es wird vorgeschlagen,
dass die Reflexionsflächen auf den Auskoppelelementen zugewandten
Seiten von Reflektoren ausgebildet sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
mindestens eines der Auskoppelelemente eine Erhebung an der Oberfläche
(Außenfläche) des Lichtleiters umfasst, wobei
die Erhebung mindestens eine Auskoppelfläche umfasst, die
gegenüber einer Lichtleitebene des Lichtleiters vorzugsweise
orthogonal abgewinkelt ist. Die Erhebung ist vorzugsweise an derjenigen
Seite des Lichtleiters angeordnet, die demjenigen Reflektor zugewandt
ist, dem das entsprechende Auskoppelelement zugeordnet ist. Unter
der Lichtleitebene ist eine Mittelebene des Lichtleiters zu verstehen,
die parallel zu der Ausbreitungsrichtung zumindest eines überwiegenden
Teils derjenigen Lichtstrahlen verläuft, die über
die Einkoppelfläche in den Lichtleiter eingekoppelt worden
sind, jedoch noch nicht über den Auskoppelbereich den Lichtleiter
verlassen haben. Obwohl die Auskoppelfläche vorzugsweise
orthogonal zur Lichtleitebene abgewinkelt ist, kann selbstverständlich
auch ein anderer Winkel zwischen der Lichtleitebene und der Auskoppelfläche
gewählt werden, der hinreichend groß ist, um einen
Durchtritt des Lichts durch die Auskoppelfläche zu bewirken und
eine Totalreflexion des Lichts an der Auskoppelfläche zu
vermeiden. Über die Größe des Auskoppelelements
beziehungsweise der Auskoppelfläche kann die über
das Auskoppelelement ausgekoppelte Lichtmenge beeinflusst werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
mindestens eines der Auskoppelelemente als eine quaderförmige
Erhebung des Lichtleiters ausgebildet ist, wobei eine Auskoppelfläche des
Auskoppelelements orthogonal zu der Lichtleitebene des Lichtleiters
angeordnet ist. Die Auskoppelfläche wird hierbei also von
einer Seitenfläche der quaderförmigen Erhebung
gebildet. Abweichend hiervon kann die Erhebung auch eine andere
Form, beispielsweise eine Kugelform, die Form eines Prismas oder
die Form eines Kreiszylinders, eines elliptischen Zylinders oder
eines Zylinders mit einer polygonalen Grundfläche aufweisen.
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Der
genaue Aufbau, insbesondere die Form, der einzelnen Reflexionsflächen
hängt von den Anforderungen an die Beleuchtungseinrichtung
wie beispielsweise der gewünschten Lichtverteilung ab.
Beispielsweise kann die Reflektoroberfläche des Reflektors
zum Reflektieren des Lichts, das über den Auskoppelbereich
aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird und auf den Reflektor trifft,
als ein ebener Spiegel ausgebildet sein, der die aus den Auskoppelelementen
austretenden Lichtstrahlen entsprechend dem Reflexionsgesetz ablenkt.
Außerdem können die Reflexionsflächen
die Form eines Kugelsegments oder eine entsprechend den Anforderungen
an die Lichtverteilung berechnete Freiform aufweisen. Bevorzugt ist
jedoch, dass eine Reflektoroberfläche zumindest eines der
Reflektoren die Form eines Paraboloiden aufweist.
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Die
Reflexionsflächen können voneinander abweichende
Formen aufweisen. Je nach gewünschter Lichtverteilung können
verschiedene Reflektorformen kombiniert werden. Beispielsweise kann
ein Teil der Reflektoren eine Reflektoroberfläche in Kugelsegmentform
und ein anderer Teil eine Reflektoroberfläche in Form eines
Paraboloiden aufweisen.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, dass ein Brennpunkt zumindest eines der
Reflektoren in der Auskoppelfläche des ihm zugeordneten
Auskoppelelements, vorzugsweise in der Mitte dieser Auskoppelfläche,
liegt.
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Obwohl
sich aus der vorliegenden Erfindung keine Einschränkungen
bezüglich der Geometrie des Lichtleiters ergeben, ist in
einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der
Lichtleiter plattenförmig ist, wobei mindestens eine Querkante
des Lichtleiters die Einkoppelfläche bildet und der Auskoppelbereich
eine Seitenfläche des plattenförmigen Lichtleiters
umfasst. Der Lichtleiter kann gerade oder gebogen, stabförmig
oder flächig beziehungsweise eben oder gekrümmt
ausgebildet sein. Im Falle eines gekrümmten Lichtleiters
ist ein Krümmungsradius durch den Grenzwinkel der Totalreflexion
zwischen dem Material des Lichtleiters und der Umgebung begrenzt.
Bei üblicherweise verwendeten Materialien ist eine Totalreflexion
an den Seitenflächen des Lichtleiters sichergestellt, wenn
der Krümmungsradius des Lichtleiters größer
ist als das Sechsfache der Dicke des plattenförmigen Lichtleiters.
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Es
ist bevorzugt, dass eine kurze Querkante des Lichtleiters die Einkoppelfläche
bildet.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass an der Einkoppelfläche mindestens
eine Lichtquelle zum Einkoppeln von von der Lichtquelle erzeugtem
Licht angeordnet ist. Die Lichtquelle kann vergleichsweise kompakt
ausgestaltet werden, da sie sich nur über die relativ kleine
Einkoppelfläche erstrecken muss. Dennoch wird das Licht
an vielen Stellen, die über den Auskoppelbereich des Lichtleiters
verteilt sind, nämlich an den einzelnen Auskoppelelementen,
abgegeben.
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Hierbei
kann vorgesehen werden, dass die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode
umfasst. Falls die Lichtquelle mehrere Leuchtdioden umfasst, können
diese verschiedene Farben haben. Unter der Farbe einer Leuchtdiode
soll hier das Farbempfinden verstanden werden, das das von der Leuchtdiode
abgegebene Licht beim menschlichen Betrachter hervorruft. Vorteilhafterweise
sind die verschiedenfarbigen Leuchtdioden getrennt ansteuerbar,
so dass die Farbe des von der Beleuchtungseinrichtung abgegebenen
Lichts beeinflusst werden kann. Auf diese Weise können
mittels ein und derselben Beleuchtungseinrichtung mehrere, sogar
verschiedenfarbige Lichtfunktionen zur Verfügung gestellt
werden. Beispielsweise kann durch getrennt ansteuerbare gelbe Leuchtdioden
eine Blinklichtfunktion und durch getrennt ansteuerbare rote Leuchtdioden
eine Schlusslicht- oder Bremslichtfunktion bereitgestellt werden. Die
Schlusslichtfunktion lässt sich beispielsweise durch Betreiben
von roten Leuchtdioden mit einer verringerten Leistung erzeugen,
während bei der Bremslichtfunktion die roten Leuchtdioden
mit ihrer vollen Nennleistung oder zumindest mit einer im Vergleich
zur Schlusslichtfunktion erhöhten Leistung betrieben werden
können.
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Darüber
hinaus ist es denkbar, dass eine bestimmte Lichtfunktion durch eine
oder mehrere Lichtquellen einer anderen Lichtfunktion mit anderer
Farbe unterstützt wird. Das Beimischen einer zweiten Farbe
zu einer bestimmten Lichtfunktion ist möglich, solange
die Lichtfunktion weiterhin die gesetzlichen Vorgaben für
die Farbe der Lichtfunktion einhält. So kann beispielsweise
die Bremslichtfunktion wie oben beschrieben erzeugt werden. Da für
das Bremslicht wesentlich höhere Lichtwerte vorgeschrieben
sind als für eine Schlusslichtfunktion, kann es aus Effizienzgründen
sinnvoll sein, einen Teil der Lichtquellen der Blinkleuchte zur
Unterstützung bei der Erzeugung des Bremslichts einzuschalten.
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Es
kann vorgesehen werden, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens
eine Lichtquelle aufweist und dass zwischen der Einkoppelfläche
und der Lichtquelle eine Zuleitungslichtleiterstruktur angeordnet
ist, wobei ein Einkoppelabschnitt der Zuleitungslichtleiterstruktur
an der Lichtquelle und ein Auskoppelabschnitt der Zuleitungslichtleiterstruktur an
der Einkoppelfläche des Lichtleiters angeordnet ist. Hierbei
kann die Einkoppellichtleiterstruktur mindestens einen röhrenförmigen
Lichtleiter umfassen. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Lichtquelle abgesetzt
von dem Lichtleiter angeordnet werden kann.
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Die
Zuleitungsstruktur kann aus einem anderen Material als der Lichtleiter
hergestellt werden, zum Beispiel einem Material, das gegen die hohen Temperaturen,
die bei Verwendung von Hochleistungs-Leuchtdioden entstehen können,
unempfindlich ist. Die Zuleitungsstruktur erfüllt somit
die Funktion eines Wärmeschutzfilters. Das erlaubt zudem
die Ausbildung des eigentlichen Lichtleiters aus einem preiswerten,
nicht gegen hohe Temperaturen resistenten Material. Falls keine
Zuleitungsstruktur verwendet wird, kann trotzdem zwischen Leuchtmittel und
Lichtleiter ein zum Beispiel plattenförmiger dünner
Wärmeschutzfilter angeordnet werden.
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Es
kann vorgesehen werden, dass ein der Einkoppelfläche gegenüberliegendes
Ende des Lichtleiters einen weiteren Auskoppelbereich des Lichtleiters
bildet und dass dem weiteren Auskoppelbereich mindestens ein weiterer
Reflektor (sog. „Restlicht-Reflektor”) zum Reflektieren
von über den weiteren Auskoppelbereich aus dem Lichtleiter
ausgekoppeltem Licht zugeordnet ist. Die weiteren Reflektoren können
beispielsweise so angeordnet werden, dass sie Licht in eine seitliche
Richtung reflektieren. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Seitenmarkierungslicht
realisiert werden. Das Seitenmarkierungslicht kann auch ohne Verwendung
eines „Restlicht-Reflektors” direkt mit dem aus
dem Lichtleiter-Ende austretenden Licht erzeugt werden.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass der weitere Auskuppelbereich mehrere in Richtung
einer Mittelachse des Lichtleiters zueinander versetzt angeordnete weitere
Auskoppelflächen aufweist, wobei jedem weiteren Reflektor
mindestens eine weitere Auskoppelfläche zugeordnet ist.
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Anstelle
des weiteren Auskoppelbereichs kann auch vorgesehen werden, dass
eine der Querkanten, die die Einkoppelfläche bildet, gegenüberliegende
weitere Querkante eine weitere Einkoppelfläche zum Einkoppeln
von Licht in den Lichtleiter bildet. Es wird also eine Beleuchtungseinrichtung
mit einer zweiseitigen Einkopplung von Licht realisiert. Hierbei kann
wie oben beschrieben vorgesehen werden, dass an der weiteren Einkoppelfläche
eine Lichtquelle vorzugsweise mit einer oder mehreren Leuchtdioden
angeordnet ist. Es können auch verschiedenfarbige, getrennt
ansteuerbare Leuchtdioden verwendet werden. Erforderlichenfalls
kann auch eine weitere Zuleitungslichtleitungsstruktur zwischen
dem Lichtleiter und der weiteren Lichtquelle vorgesehen werden.
Die weitere Zuleitungslichtleiterstruktur kann wie oben erläutert
durch röhrenförmige Lichtleiter gebildet sein.
Generell können die weitere Lichtquelle und, soweit vorhanden,
die weitere Zuleitungslichtleitungsstruktur entsprechend der oben
beschriebenen Lichtquelle beziehungsweise Lichtleiterstruktur aufgebaut
sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in welcher anhand der Zeichnung exemplarische
Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert
werden. Hierbei zeigen:
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1 Eine
Beleuchtungseinrichtung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung;
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2 eine
geschnittene Seitenansicht eines Details der Beleuchtungseinrichtung
aus 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform und
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4 eine
geschnittene Seitenansicht einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine Beleuchtungseinrichtung 11 gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform in ihrer Gesamtheit.
Die Beleuchtungseinrichtung 11 weist einen transparenten,
plattenförmigen Lichtleiter 13 auf. Der plattenförmige
Lichtleiter 13 hat von oben betrachtet insgesamt eine rechteckige
Form. Eine kurze Querkante 15 des Lichtleiters 13 bildet
eine Einkoppelfläche 17 des Lichtleiters 13.
An der Einkoppelfläche 17 ist eine Lichtquelle 19 angeordnet, die
mehrere Leuchtdioden 21 umfasst. In der gezeigten Ausführungsform
ist ein Teil der Leuchtdioden 21 zum Erzeugen von rotem
Licht und ein weiterer Teil der Leuchtdioden 21 zum Erzeugen
von gelbem Licht ausgebildet. Abweichend hiervon können
auch Leuchtdioden 21 vorgesehen werden, die Licht erzeugen
können, das eine andere Farbe aufweist. Die Leuchtdioden 21,
die Licht in einer bestimmten Farbe erzeugen können, sind
jeweils zu einer Leuchtdiodengruppe zusammengefasst, die von einem Steuergerät
(nicht gezeigt) getrennt angesteuert werden kann.
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Des
Weiteren weist der Lichtleiter 13 einen Auskoppelbereich 23 auf,
der eine obere Seitenfläche 25 des Lichtleiters 13 umfasst,
die parallel zu einer unteren Seitenfläche 26 des
Lichtleiters 13 verläuft. An der oberen Seitenfläche 25 des
Lichtleiters 13 sind mehrere Auskoppelelemente 27 angeordnet. Die
Auskoppelelemente 27 sind als Erhebungen an der oberen
Seitenfläche 25 und somit einstückig
mit dem Lichtleiter 13 ausgebildet.
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Ferner
weist die Beleuchtungseinrichtung 11 mehrere optisch wirksame
Reflexionsflächen 31 auf. Jeder Reflexionsfläche 31 ist
genau ein Auskoppelelement 27 zugeordnet. Die Reflexionsflächen 31 sind funktional
getrennt voneinander auf einer den Auskoppelelementen 27 zugewandten
Seite von Reflektoren 29 ausgebildet. Im einfachsten Fall
sind die Reflexionsflächen 31 ebene Spiegelflächen.
Die Flächen 31 können zur Variation und
gezielten Formung der resultierenden Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung 11 beliebige,
sogar voneinander abweichende, Formen aufweisen.
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Wie
aus 2 ersichtlich, weist jeder Reflektor 29 eine
optisch wirksame Reflektoroberfläche 31 auf, die
die Form eines Paraboloiden aufweist. In anderen Ausführungsformen
kann die Reflektoroberfläche 31 auch eine andere
Form, wie beispielsweise eine Kugelform oder eine Freiform aufweisen.
Die Reflektoren 29 sind nicht direkt an dem Lichtleiter 13 befestigt,
sondern mittels geeigneter Haltemittel oberhalb des Lichtleiters 13 fixiert.
Die Reflektoren 29 berühren die obere Seitenfläche 25 des
Lichtleiters also nicht, sodass die Lichtleitfähigkeit
des Lichtleiters 13 durch die Reflektoren nicht beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise sind die Reflektoren 29 als Gesamtheit in
einem oder mehreren Bauteilen zusammengefasst. In der in 2 gezeigten
Ausführungsform sind die Reflektoren 29 Teil eines
Leuchtengehäuses (nicht dargestellt), in welches der Lichtleiter 13 eingebaut
ist. Die Reflektoren 29 und das Leuchtengehäuse
sind hierbei als ein einziges Kunststoffteil realisiert.
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Die
Gesamtheit der Reflektoren 29 kann als weiteres, einstückig
ausgebildetes Einlegeteil ausgebildet sein. Es werden dann zuerst
das Reflektor-Einlegeteil und anschließend der Lichtleiter 13 in
ein hier nicht gezeigtes Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung 11 eingelegt.
Dies hat den Vorteil, dass nicht ein ganzes Gehäuse reflektierend
beschichtet werden muss, sondern nur das Reflektor-Einsatzteil,
das deutlich kleiner als das Gehäuse sein kann. Das gilt insbesondere
für sog. hybride Ausführungsformen der Erfindung,
bei der bspw. nur das Schlusslicht mit der hier beschriebenen Technik
ausgeführt wird, die restlichen Funktionen jedoch auf andere
Weise standardmäßig (ohne Reflektor-Einlegeteil)
ausgebildet sind.
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Die
Auskoppelelemente 27 sind als quaderförmige Erhebungen
an der oberen Seitenfläche 25 des Lichtleiters 13 ausgebildet.
Jedes der Auskoppelelemente 27 weist eine Auskoppelfläche 33 auf, welche
orthogonal zu einer von einer Mittelebene des plattenförmigen
Lichtleiters 13 gebildeten Lichtleitebene 35 verlaufen.
Jede der Auskoppelflächen 33 ist durch eine Seitenfläche
der quaderförmigen Erhebung gebildet, die der Reflektoroberfläche 31 des
zugehörigen Reflektors 29 zugewandt ist. Ein Brennpunkt 37 eines
jeden Reflektors 29 befindet sich in der Mitte der Auskoppelfläche 33 des
dem Reflektor 29 zugeordneten Auskoppelelements 27 oder zumindest
in einem mittleren Bereich dieser Auskoppelfläche 33.
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In
den gezeigten Ausführungsformen sind die Auskoppelelemente
in einem regelmäßigen Muster an der oberen Seitenfläche 25 des
Lichtleiters 13 angeordnet. Selbstverständlich
sind andere als die dargestellten regelmäßige
Muster ebenfalls möglich. Abweichend hiervon sind in einer
nicht gezeigten Ausführungsform die Auskoppelelemente unregelmäßig
verteilt an der oberen Seitenfläche 25 des Lichtleiters 13 angeordnet.
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Beim
Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 11 werden die Leuchtdioden 21 der
Lichtquelle 19 derart angesteuert, dass die Lichtquelle 19 Licht
(dargestellt als Lichtstrahlen 39) mit einer gewünschten Farbe
und Intensität über die Einkoppelfläche 17 an der
kurzen Querkante 15 in den Lichtleiter 13 einkoppelt.
Beispielsweise kann Blinklicht erzeugt werden, in dem lediglich
die zur Erzeugung von gelbem Licht 39 ausgebildeten Leuchtdioden 21 angesteuert
werden. Licht 39 für eine Schlusslichtfunktion
kann beispielsweise durch Ansteuern lediglich der Leuchtdioden 21,
die rotes Licht 39 erzeugen können, mit einer verringerten
mittleren Leistung erzeugt werden. Zum Erzeugen von Bremslicht können
die Leuchtdioden 21 zum Erzeugen von rotem Licht 39 mit
einer relativ hohen Leistung, beispielsweise der Nennleistung dieser
Leuchtdioden 21, angesteuert werden. Das von der Lichtquelle 19 erzeugte
Licht 39 breitet sich in einer Richtung, die im Wesentlichen
parallel zur Lichtleitebene 35 verläuft, innerhalb
des Lichtleiters 13 aus. Hierbei reflektieren die beiden
Seitenflächen des Lichtleiters 13 das Licht 39,
so dass es den Lichtleiter über die Seitenflächen
nicht verlassen kann.
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Ein
Teil des Lichts 39 gelangt auch an die einzelnen Auskoppelflächen 33 der
Auskoppelelemente 27. Da die Auskoppelflächen 33 bezüglich
der Lichtleitebene 35 abgewinkelt sind, fällt
das Licht 39 mit einem Winkel in die Auskoppelflächen 33 ein,
der geringer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, so dass
das Licht 39 an den Auskoppelflächen 33 gebrochen
wird und den Lichtleiter 13 an den Auskoppelflächen 33 verlässt.
Dies hat zur Folge, dass die Auskoppelflächen 33 der
Auskoppelelemente 27 die Reflektoroberflächen 31 der
Reflektoren 29 zumindest teilweise bestrahlen. Die Reflektoren 29 sind
bezüglich des Lichtleiters 13 derart ausgerichtet,
dass die Reflektoroberflächen 31 im Wesentlichen
zur oberen Seitenfläche 25 des Lichtleiters 13 hin
weisen und das Licht 39 zum Lichtleiter 13 hin
reflektiert wird und den Lichtleiter 13 durchstrahlt. Da
der Brennpunkt 37 eines jeden Reflektors 29 auf
der entsprechenden Auskoppelfläche 33 liegt, ergibt
sich ein relativ stark gebündeltes Licht 39, das
heißt die Lichtstrahlen 39 verlaufen, sobald sie
von den Reflektoren 29 reflektiert worden sind, im Wesentlichen
parallel. Da der Zusammenhang zwischen der Größe
der Auskoppelflächen 33 und der Größe
der Reflektoroberflächen 31 einen Grad der Bündelung
des Lichts 39 beeinflusst, kann durch geeignete Dimensionierung
dieser Flächen 33, 31 eine Güte
der Bündelung des Lichts 39 und somit Eigenschaften
des von der Beleuchtungseinrichtung 11 abgegebenen Lichtbündels
beeinflusst werden.
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Weitere
Möglichkeiten zur Beeinflussung der Eigenschaften des von
der Beleuchtungseinrichtung 11 abgegebenen Lichts 39 bestehen
darin, dass anstelle des Paraboloiden eine andere Geometrie der Reflektoren 29 gewählt
wird oder dass die Reflektoroberflächen 31 mit
speziellen Substanzen beschichtet werden oder lackiert werden. Auch
die Rauheit der Reflektoroberfläche 31 beeinflusst
das von der Beleuchtungseinrichtung 11 abgegebene Licht 39. Beispielsweise
kann die Reflektoroberfläche 31 aufgeraut oder
poliert sein. Anstelle einer insgesamt glatten Reflektoroberfläche 31 kann
auch eine segmentierte, eine facettierte oder eine gestufte Reflektoroberfläche 31 vorgesehen
werden, wobei auch eine Kombination davon vorgesehen werden kann.
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In
einer nicht gezeigten Ausführungsform ist an der unteren
Seitenfläche 26 eine Leuchtenabschlussscheibe
mit optischen Elementen zum Streuen des von den Reflektoren 29 reflektierten
und durch den Lichtleiter 13 hindurchgetretenen Lichts angeordnet.
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Wie
anhand 2 ersichtlich, gibt die Beleuchtungseinrichtung über
die untere Seitenfläche 26 des Lichtleiters über
eine große Fläche Licht ab, die einen überwiegenden
Teil der untern Seitenfläche umfasst. Bei entsprechender
Ausgestaltung der Auskoppelelemente 27 und/oder der Reflektoren 29 erscheint
dieser Teil der unteren Seitenfläche 26 als eine
homogen ausgeleuchtete Fläche. Es können durch
eine andere Ausgestaltung der Auskoppelelemente 27 und/oder
der Reflektoren 29 auch andere Lichtverteilungen erzeugt
werden – beispielsweise Muster aus leuchtenden Punkten
oder dergleichen.
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Jedes
Auskoppelelement wirkt als eine Lichtquelle; die Auskoppelelemente 27 können
deshalb auch als ”virtuelle Lichtquellen” bezeichnet
werden.
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Der
in 1 gezeigte Lichtleiter 13 weist an einem
der Einkoppelfläche 17 gegenüberliegenden Ende 41 eine
weitere kurze Querkante (ohne Bezugszeichen) auf. Wie in 3 gezeigt
ist gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung am der Einkoppelfläche 17 gegenüberliegenden
Ende 41 anstelle der weiteren kurzen Querkante ein weiterer
Auskoppelbereich 43 vorgesehen. An diesem weiteren Auskoppelbereich 43 sind
mehrere weitere Reflektoren 45 angeordnet. Eine weitere
Reflektoroberfläche 47 eines jeden weiteren Reflektors 45 ist
zu genau einer weiteren Auskoppelfläche 49 des
Lichtleiters 13 hin ausgerichtet. In einer nicht gezeigten
Ausführungsform sind für einen weiteren Reflektor 45 mehrere
weitere Auskoppelflächen 49 vorgesehen. Bezüglich
der Ausgestaltung der weiteren Reflektoren 45 bestehen
im Wesentlichen die gleichen Entwurfsfreiräume wie bei
der Ausgestaltung der Reflektoren 29. So kann beispielsweise
als weitere Reflektoroberfläche 47 die Form eines
Paraboloiden, eine Kugelform oder eine davon abweichende Freiform
verwendet werden. Des Weiteren kann das von den weiteren Reflektoren 45 reflektierte
Licht 39 durch Wahl einer geeigneten Beschichtung der weiteren
Reflektoroberflächen 47 und/oder durch die Festlegung
einer bestimmten Rauheit der weiteren Reflektoroberflächen 47 beeinflusst
werden.
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Ähnlich
wie die in 3 nicht gezeigten Auskoppelflächen 33 der
Auskoppelelemente 27 sind auch die weiteren Auskoppelflächen 49 orthogonal zur
Lichtleitebene 35 ausgerichtet. Die weiteren Auskoppelflächen 49 verlaufen
orthogonal. Benachbarte Auskoppelflächen 49 sind
zu einer Mittelachse 51 des Lichtleiters 13 in
Richtung der Mittelachse 51 des Lichtleiters 13 zueinander
versetzt angeordnet. Ein Brennpunkt 37 eines jeden weiteren
Reflektors 45 ist zumindest im Wesentlichen in der Mitte
der weiteren Auskoppelflächen 49 angeordnet.
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Beim
Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 11 gemäß der
zweiten Ausführungsform wird, wie oben bereits für
die erste Ausführungsform beschrieben, Licht 39 von
den Reflektoren 29 reflektiert, so dass es den Lichtleiter 13 durchstrahlt.
Derjenige Teil des Lichts 39, der nicht über die
Auskoppelelemente 27 aus dem Lichtleiter 13 ausgekoppelt
wird, wird am Ende 41 des Lichtleiters 13 über
die weiteren Auskoppelflächen 49 des weiteren
Auskoppelbereichs 43 des Lichtleiters 13 ausgekoppelt.
Die weiteren Reflektoren 45 reflektieren das Licht 39 in
eine gewünschte Lichtausbreitungsrichtung. Je nach genauer
Ausrichtung der weiteren Reflektoren 45 kann vorgesehen
werden, dass das von den weiteren Reflektoren 45 reflektierte
Licht 39 an dem Lichtleiter 13 vorbei abgestrahlt
wird oder den Lichtleiter 13 durchstrahlt. In 3 sind
exemplarische Lichtstrahlen 39 eingezeichnet, die am Lichtleiter 13 vorbeigeführt werden.
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Die
in 4 gezeigte dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform
eine Zuleitungslichtleiterstruktur 53 auf, welche zwischen
der Einkoppelfläche 17 des Lichtleiters 13 und
der Leuchtdioden 21 der Lichtquelle 19 angeordnet
ist. Die Zuleitungslichtleiterstruktur 53 umfasst mindestens
einen röhrenförmigen Lichtleiter 55.
Ein Einkoppelabschnitt 57 des röhrenförmigen
Lichtleiters ist an den Leuchtdioden 21 der Lichtquelle 19 angeordnet. Ein
Auskoppelabschnitt 59 ist an der Einkoppelfläche 17 des
Lichtleiters 13 angeordnet. Die der Einkoppelfläche 17 gegenüberliegende
kurze Querkante des Lichtleiters 13 bildet eine weitere
Einkoppelfläche 61 des Lichtleiters 13.
An der weiteren Einkoppelfläche 61 ist eine weitere
Lichtquelle 63 angeordnet, die weitere Leuchtdioden 65 umfasst.
Im in der 4 gezeigten Querschnitt ist
nur eine der weiteren Leuchtdioden 65 gezeigt.
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Im
Gegensatz zur ersten Ausführungsform sind in der dritten
Ausführungsform die Auskoppelelemente 27 als halbkugelförmige
Erhebungen an der oberen Seitenfläche 25 des Lichtleiters 13 ausgebildet.
Die Auskoppelflächen 33 dieser Auskoppelelemente 27 sind
ebenfalls bezüglich der Lichtleitebene 35 abgewinkelt.
Jedoch ist aufgrund der Halbkugelform der Auskoppelelemente 27 der
Winkel zwischen der Auskoppelfläche 33 und der
Lichtleitebene 35 über die gesamte Auskoppelflächen 33 hinweg
nicht konstant.
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Dem
in 4 links dargestellten Reflektor 29 sind
zwei Auskoppelelemente 27 zugeordnet. Die Auskoppelfläche 33 der
beiden diesem Reflektor 29 zugeordneten Auskoppelelemente 27 umfassen nicht
den Brennpunkt des linken Reflektors 29. Hierdurch wird
ein vergleichsweise geringer Grad der Bündelung des von
dem linken Reflektor 29 reflektierten Lichts 39 erzielt.
Generell kann durch eine geeignete Wahl der Anzahl der Auskoppelelemente 27 pro
Reflektor 29 und durch die Positionierung dieser Auskoppelelemente 27 relativ
zum Reflektor 29 der Grad der Bündelung des von
dem Reflektor 29 reflektierten Lichts 39 beeinflusst
werden. Dem in 4 rechts dargestellten Reflektor 29 ist ähnlich
wie in der ersten Ausführungsform lediglich ein Auskoppelelement 27 zugeordnet.
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Insgesamt
kann mit der Beleuchtungseinrichtung 11 durch geeignete
Auslegung des Lichtleiters 13 mitsamt der Auskoppelelemente 27 beziehungsweise
der Reflektoren 29, 45 eine Lichtverteilung des
von der Beleuchtungseinrichtung 11 abgegebenen Lichts 39 relativ
frei gestaltet werden. Bei Bedarf kann auch vorgesehen werden, dass
die Beleuchtungseinrichtung eine große, homogen ausgeleuchtete
Fläche erzeugt. Die Beleuchtungseinrichtung 11 kann
beispielsweise als kombinierte Schluss-, Brems- und Blinkleuchte
ausgeführt werden, wobei auch vorgesehen werden kann, dass mehrere
Lichtleiter 13 innerhalb einer Beleuchtungseinrichtung 11 angeordnet
sind. Eine Länge des Lichtleiters 13, das heißt
ein Abstand zwischen der kurzen Querkante 15 und dem der
Querkante 15 gegenüberliegenden Ende 41 des
Lichtleiters kann von einigen Zentimetern bis zu etwa 60 cm betragen.
Der Lichtleiter 13 kann beispielsweise so lang sein, dass er
sich über die komplette Breite einer Heckleuchte eines
Kraftfahrzeuges erstreckt. Darüber hinaus ist die Beleuchtungseinrichtung 11 auch
für andere als die oben genannten Lichtfunktionen anwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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