-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere für
ein Fahrzeug, mit zumindest einer Lichtquelle, die Licht in einen
Raumbereich emittiert, und einem optischen Konzentrator, der einen
Lichteingang und einen Lichtausgang aufweist, wobei ein erster Teil
des von der Lichtquelle emittierten Lichts über den Lichteingang
in den Konzentrator gelangt und bei dem Lichtausgang mit verringerter Divergenz
den Konzentrator verlässt, um einen ersten Teil der Lichtverteilung
der Leuchte bereitzustellen.
-
Eine
Leuchte mit einer Lichtquelle, die von einem Halbleiterchip gebildet
ist, und mit einem optischen Konzentrator ist aus der
EP 1 842 723 A2 bekannt.
Bei der dort beschriebenen Leuchte wird die gesamte genutzte Lichtemission
der Lichtquelle in den Konzentrator eingekoppelt und mit verringerter Divergenz
aus diesem ausgekoppelt.
-
Eine
weitere Leuchte mit einer Lichtquelle und einem optischen Konzentrator
ist aus der
WO 2006/102882
A1 bekannt.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchte der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass verschiede Abstrahlcharakteristiken
bereitgestellt werden können. Es soll insbesondere der
mittels des Konzentrators bereitgestellten Lichtverteilung ein weiterer
Anteil der Lichtverteilung hinzugefügt werden.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leuchte
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
-
Die
erfindungsgemäße Leuchte ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie separat von der Lichtquelle und separat von dem Konzentrator
zumindest einen Reflektor aufweist, der so angeordnet ist, dass
ein zweiter Teil des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf
den Reflektor trifft, dort reflektiert wird und nach der Reflektion
einen zweiten Teil der Lichtverteilung der Leuchte bereitstellt.
-
Unter
einem optischen Konzentrator wird im Sinne der Erfindung ein nicht-abbildendes
optisches Element verstanden, welche die Divergenz eines bei dem
Lichteingang eintretenden Lichtbündels verringert. Bei
der erfindungsgemäßen Leuchte wird der Konzentrator
somit verglichen mit seiner üblichen Anwendung zum Fokussieren
in umgekehrter Richtung verwendet, bei der der eigentliche Konzentratorausgang
als Lichteingang verwendet wird, so dass das eintretende Lichtbündel
nicht konzentriert wird, sondern den optischen Konzentrator mit
verringerter Divergenz durch den Lichtausgang verlässt.
-
Bei
dem Konzentrator kann es sich beispielsweise um einen zusammengesetzten
parabolischen Konzentrator (compound parabolic concentrator, CPC),
einen zusammengesetzten elliptischen Konzentrator, (compound elliptic
concentrator, CEC) oder einen zusammengesetzten hyperbolischen Konzentrator
(compound hyperbolic concentrator, CHC) handeln. Die Seitenwände
dieser Konzentratoren weisen eine parabolische, elliptische bzw.
hyperbolische Form auf. Des Weiteren kann der Konzentrator den Lichteingang
mit dem Lichtausgang verbindende Seitenwände aufweisen,
entlang denen direkte Verbindungslinien zwischen dem Lichteingang
und dem Lichtausgang im Wesentlichen gerade verlaufen. In diesem
Fall weist der Konzentrator die Grundform eines Pyramidenstumpfes
oder eines Kegelstumpfes auf.
-
Der
Konzentrator kann einen einen Hohlraum definierenden Grundkörper
aufweisen, dessen Innenwand für das von der Lichtquelle
emittierte Licht reflektierend ist und/oder dessen Innenwand im
Wesentlichen mit einer Schicht oder Schichtfolge versehen ist, die
für das von der Lichtquelle emittierte Licht reflektierend
ist. Alternativ kann der Konzentrator ein dielektrischer Konzentrator
sein, dessen Grundkörper ein aus einem dielektrischen Material
mit geeignetem Brechungsindex bestehender Hohlkörper ist. Der
Lichteingang wird in diesem Fall von einer Lichteinkoppelfläche
und der Lichtausgang von einer Lichtauskoppelfläche gebildet.
Innerhalb des Konzentrators wird das eingekoppelte Licht durch Totalreflektion
von der Lichteinkoppelfläche zu der Lichtauskoppelfläche
geleitet.
-
Im
Bereich des Lichteingangs weist der Konzentrator bevorzugt eine
ring- oder kreisförmige Querschnittsfläche auf.
Diese Querschnittsfläche ist senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung
der Leuchte ausgerichtet.
-
Unter
der Lichtverteilung der Leuchte wird im Sinne der Erfindung insbesondere
die Abstrahlcharakteristik der Leuchte verstanden, welche ein oder mehrere
Eigenschaften des Scheinwerferkegels wiedergibt. Diese Eigenschaften
betreffen insbesondere die Lichtin tensität in verschiedenen
Raumwinkeln sowie die Hell-Dunkel-Übergänge. Diese Übergänge werden üblicherweise
anhand der Hell-Dunkel-Grenze definiert. Die Hell-Dunkel-Grenze
wird beispielsweise anhand der Lichtintensität auf einem
Messschirm bestimmt, der in 25 m Entfernung vor der Leuchte in deren
Hauptabstrahlrichtung angeordnet ist. Für Fahrzeuge werden
beispielsweise Vorgaben für die Hell-Dunkel-Grenze in den
sog. ECE-Regelungen gemacht.
-
Die
Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Leuchte
zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Hell-Dunkel-Grenze des
ersten Teils der Lichtverteilung, der mittels des Konzentrators
erzeugt wird, von der Hell-Dunkel-Grenze des zweiten Teils der Lichtverteilung,
der mittels des zumindest einen Reflektors erzeugt wird, zumindest
zum Teil unterscheidet.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Leuchte ist der Lichteingang des Konzentrators beabstandet von der
Lichtquelle angeordnet, so dass der erste Teil des von der Lichtquelle
emittierten Lichts über den Lichteingang in den Konzentrator
gelangt und der zweite Teil des von der Lichtquelle emittierten
Lichts nicht in den Konzentrator gelangt, sondern auf den Reflektor
trifft. An dem Reflektor reflektiertes Licht gelangt insbesondere nicht
in den Konzentrator. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet
werden, dass die Seitenwände des Konzentrators für
von außen auftreffendes Licht reflektierend ausgebildet
sind. Beispielsweise können die Seitenwände für
von außen auftreffendes Licht verspiegelt sein. Ferner
kann die Reflektion an den Seitenwänden durch die Anordnung
des Reflektors relativ zu dem Konzentrator und der Lichtquelle sowie
der Wahl des Brechungsindexes des Materials des Konzentrators gewährleistet
werden.
-
Bei
der Leuchte gemäß der vorliegenden Erfindung soll
somit nicht die gesamte Lichtemission der Lichtquelle in den Lichteingang
des Konzentrators gelenkt werden. Vielmehr soll ein Teil der Lichtemission
der Lichtquelle dem Reflektor oder den Reflektoren zugeführt
werden, um den zweiten Teil der Lichtverteilung der Leuchte bereitzustellen.
-
Gemäß einer
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leuchte ist
in Bezug auf die optische Achse der Leuchte der Konzentrator in
der Mitte der Leuchte und der zumindest eine Reflektor zumindest teilweise
im Außenbereich der Leuchte angeordnet.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Leuchte umfasst die Leuchte zwei separate Reflektoren, die gemeinsam
den zweiten Teil der Lichtverteilung der Leuchte bereitstellen. Die
beiden Reflektoren können insbesondere bezüglich
einer zu der optischen Achse senkrechten Ebene auf gegenüber
liegenden Seiten des in der Mitte angeordneten Konzentrators angeordnet
sein. Bevorzugt erstrecken sich die beiden Reflektoren flügelartig
von der Lichtquelle weg. Ferner sind die beiden Reflektoren beispielsweise
in einer horizontalen Ebene angeordnet. Die Anordnung der Reflektoren
richtet sich insbesondere nach dem Teil der Abstrahlcharakteristik,
der durch die Reflektoren bereitgestellt werden soll.
-
Die
beiden Reflektoren sind insbesondere einzeln und separat voneinander
in der Leuchte befestigt.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchte ist
der von dem Konzentrator gebildete erste Teil der Lichtverteilung
symmetrisch und der von dem zumindest einem Reflektor gebildete zweite
Teil der Lichtverteilung asymmetrisch.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Leuchte handelt es sich
bevorzugt um einen Scheinwerfer, insbesondere einen Fahrzeugscheinwerfer,
der zumindest ein Abblendlicht bereitstellt. Bevorzugt ist in diesem
Fall der zweite Teil der Lichtverteilung der mittels des Reflektors
oder der Reflektoren erzeugt wird, ein Fernbereich des Abblendlichts.
Beispielsweise umfasst der zweite Teil der Lichtverteilung einen
Bereich der Hell-Dunkel-Grenze auf einem Messschirm, der auf der
Seite liegt, für die der Scheinwerfer vorgesehen ist, und
der unterhalb einer Geraden liegt, die über einer Waagerechten
liegt, die den Brennpunkt des Scheinwerfers schneidet, und die mit
der Waagerechte einen Winkel von 15° bildet. Bei Rechtsverkehr
befindet sich somit der zweite Teil der Lichtverteilung auf der
rechten Seite der Hell-Dunkel-Grenze auf dem Messschirm. Das sog.
15°-Kriterium ergibt sich aus der ECE-Regelung R112.
-
Bei
der Lichtquelle handelt es sich insbesondere um einen elektromagnetische
Strahlung emittierenden Halbleiterchip, insbesondere eine lichtemittierende
Diode. Die Abstrahlcharakteristik der lichtemittierenden Diode ergibt
sich zumindest näherungsweise aus dem Lambertschen Gesetz.
-
Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit
Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
-
1 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Leuchte und
-
2 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht der Lichtquelle, der Reflektoren
und des optischen Konzentrators des Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Leuchte.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel der Leuchte handelt es sich um
einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der zumindest ein Abblendlicht
bereitstellt.
-
Der
Scheinwerfer umfasst eine Lichtquelle 1, die Licht in einen
Raumbereich emittiert. In Richtung der Hauptabstrahlrichtung der
Leuchte auf der optischen Achse A ist ein optischer Konzentrator 2 angeordnet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei
um einen zusammengesetzten parabolischen Konzentrator, der als Hohlkörper
oder Vollkörper, wie eingangs erläutert, ausgebildet
sein kann. Der Konzentrator 2 weist einen Lichteingang 21 und einen
Lichtausgang 22 auf. In den Lichteingang 21 wird
ein von der Lichtquelle 1 emittiertes divergentes Lichtbündel,
welches die Lichtstrahlen L1 umfasst, eingekoppelt. Das über
den Lichteingang 21 eintretende Licht wird innerhalb des
Konzentrators 2 zum Lichtausgang 22 geleitet,
wobei die Seitenwände 23 des Konzentrators 2 so
ausgebildet sind, dass durch sie aus dem Konzentrator 2 kein
Licht austritt. Bei dem Lichtausgang 22 tritt ein Lichtbündel
aus, welches aufgrund der optischen Eigenschaften des Konzentrators 2 eine
verringerte Divergenz hat. Der maximale Öffnungswinkel
des Lichtbündels, welcher bei dem Lichtausgang 22 austritt,
ist beispielsweise zwischen 0 und 60°, bevorzugt zwischen
0 und 40° und besonders bevorzugt zwischen 0 und 20° groß.
-
Ein
weiterer Teil des von der Lichtquelle 1 emittierten Lichts
gelangt nicht in den optischen Konzentrator 2, sondern
zu den Reflektoren 3 und 4. Dieser Teil des von
der Lichtquelle 1 emittierten Lichts ist durch die Lichtstrahlen
L2 angedeutet. Die Reflektoren 3 und 4 erstrecken
sich in einer horizontalen Ebene flügelartig von der Lichtquelle 1 weg.
Bezüglich der optischen Achse A des Scheinwerfers ist der
optische Konzentrator 2 in der Mitte angeordnet. Die beiden
Reflektoren 3 und 4 sind bezüglich einer
zu der optischen Achse A senkrechten Ebene auf gegenüber
liegenden Seiten des in der Mitte angeordneten Konzentrators 2 angeordnet.
Die Reflektoren 3 und 4 sind insbesondere nicht
zusammenhängend ausgebildet. Außerdem sind die
beiden Reflektoren 3 und 4 einzeln und separat
voneinander in einem Gehäuse 6 des Scheinwerfers
mittels der Befestigungsmittel 7 und 8 befestigt.
-
Die
von der Lichtquelle 1 emittierten Lichtstrahlen L2 treffen
auf die Reflektoren 3 und 4 und werden von diesen
im Wesentlichen in Richtung der Hauptabstrahlrichtung des Scheinwerfers
reflektiert. Die von den Reflektoren 3 und 4 reflektierten
Lichtstrahlen gelangen insbesondere nicht in den Konzentrator 2.
Um zu verhindern, dass Streustrahlung von außen in den
Konzentrator 2 gelangt, sind dessen Seitenflächen 23 beispielsweise
verspiegelt ausgebildet.
-
Das
bei dem Lichtausgang 22 des Konzentrators 2 austretende
Licht sowie das an den Reflektoren 3 und 4 reflektierte
Licht tritt durch eine Lichtscheibe 5 des Scheinwerfers
nach außen. Der optische Konzentrator 2 ist so
ausgebildet, dass der Teil der Lichtverteilung des Abblendlichts
bereitgestellt wird, der sich auf einem senkrecht zu der optischen Achse
A des Scheinwerfers angeordneten Messschirm unterhalb einer Waagerechten
befindet, die den Brennpunkt des Scheinwerfers schneidet bzw. die
sich in Höhe der Lichtquelle 1 befindet.
-
Der
zweite Teil der Lichtverteilung, welcher durch die Reflektion an
den Reflektoren 3 und 4 bereitgestellt wird, ist
der Fernbereich des Abblendlichtes. Dieser Fernbereich befindet
sich auf der Seite der Lichtverteilung auf dem Messschirm, die der
Seite entspricht, für die der Scheinwerfer vorgesehen ist. Bei
Rechtsverkehr ist dies die rechte Seite der Lichtverteilung. Bei
Rechtsverkehr kann auf der rechten Seite ein Fernbereich des Abblendlichts
erzeugt werden, da hierdurch der entgegenkommende Verkehr nicht
geblendet wird. Gemäß der ECE-Regelung R112 liegt
dieser Fernbereich unterhalb einer Geraden, die über der
Waagerechten liegt, die den Brennpunkt des Scheinwerfers schneidet,
und die mit der Waagerechten einen Winkel von 15° bildet.
Bei Rechtsverkehr bildet somit der zweite Teil der Lichtverteilung
auf der rechten Seite des Messschirms den Bereich oberhalb dieser
Waagerechten und unterhalb der Geraden, welche mit der Waagerechten einen
Winkel von 15° bildet.
-
Der
von dem optischen Konzentrator 2 bereitgestellte Teil der
Lichtverteilung ist somit symmetrisch hinsichtlich einer Vertikalen
durch den Brennpunkt des Scheinwerfers verlaufenden Gerade. Der mittels
der Reflektoren 3 und 4 bereitgestellte Teil der Lichtverteilung
ist hinsichtlich dieser vertikalen Gerade asymmetrisch, da nur eine
Lichtverteilung auf einer Seite dieser vertikalen Gerade erzeugt
wird.
-
Bei
der Lichtquelle 1 kann es sich beispielsweise um eine Halogenbirne
oder eine Gasentladungslampe handeln. Reicht eine einzige Lichtquelle zur
Bereitstellung der ge wünschten Lichtintensität
für den Scheinwerfer aus, wird der Scheinwerfer von der vorstehend
beschriebenen Leuchte gebildet.
-
Des
Weiteren kann es sich bei der Lichtquelle 1 um eine lichtemittierende
Diode handeln. Falls die von der lichtemittierenden Diode erzeugte
Lichtintensität nicht ausreicht, um mit einer einzigen
Lichtquelle 1 die gewünschte Lichtintensität
bereitzustellen, kann der Scheinwerfer mehrere lichtemittierende Dioden
umfassen. In diesem Fall kann eine Matrix aus lichtemittierenden
Dioden die Lichtquelle 1 bilden. Des Weiteren kann sich
der Scheinwerfer aus einer Vielzahl von Scheinwerferelementen zusammensetzen,
wobei jedes Scheinwerferelement von der vorstehend mit Bezug zu
den 1 und 2 beschriebenen Leuchten gebildet
wird. Die Scheinwerferelemente können matrixartig sowie
weitestgehend lückenlos nebeneinander angeordnet sein. Auch
in diesem Fall stellt das bei den jeweiligen Lichtausgängen 22 der
jeweiligen optischen Konzentratoren 2 ausgesandte Licht
den ersten Teil der Lichtverteilung des Gesamtscheinwerfers bereit.
Der zweite Teil der Lichtverteilung des Gesamtscheinwerfers wird
mittels der jeweiligen Reflektoren 3 und 4 der
einzelnen Scheinwerferelemente bereitgestellt.
-
- 1
- Lichtquelle
- 2
- optischer
Konzentrator
- 21
- Lichteingang
des Konzentrators
- 22
- Lichtausgang
des Konzentrators
- 23
- Seitenflächen
des Konzentrators
- 3
- Reflektor
- 4
- Reflektor
- 5
- Lichtscheibe
- 6
- Gehäuse
- 7
- Befestigungsmittel
- 8
- Befestigungsmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1842723
A2 [0002]
- - WO 2006/102882 A1 [0003]