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Die
Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugrückstrahler, der mindestens
ein zumindest teilweise retroreflektierendes Reflektorelement aufweist. Das
Reflektorelement weist eine vordere Fläche und einen der vorderen
Fläche
zugeordneten Reflexionsabschnitt auf, der derart angeordnet und/oder
ausgebildet ist, dass ein über
die vordere Fläche
aus einer bestimmten Richtung in das Reflektorelement eintretender
Lichtstrahl zum Reflexionsabschnitt gelangt. Von diesem Reflexionsabschnitt
wird der Lichtstrahl zur vorderen Fläche reflektiert und tritt über die
vordere Fläche
zumindest annähernd
in dieselbe besagte Richtung wieder aus dem Reflektorelement aus.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedenartige Beleuchtungseinrichtungen
für Fahrzeuge bekannt.
So unterscheidet man zunächst
zwischen Scheinwerfern und Leuchten. Scheinwerfer sind ausschließlich im
Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet. Sie dienen neben der Verkehrssicherheit durch
eine Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer
insbesondere der Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug, insbesondere
in Form von Abblendlicht und Fernlicht, um die Sicht für den Fahrer
zu verbessern. Scheinwerfer können
als Lichtquelle mindestens eine Glühlampe, Gasentladungslampe
oder Leuchtdiode aufweisen. Sie arbeiten nach einem Reflexionsprinzip,
also mit einem zur Lichtquelle hin verspiegelten Reflektor, oder
nach einem Projektionsprinzip mit zusätzlich einer Projektions- bzw.
Sammellinse.
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Leuchten
dienen überwiegend
der Verkehrssicherheit durch Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere
Verkehrsteilnehmer. So werden Bugleuchten im Frontbereich des Fahrzeugs
bspw. als Positionslicht, Blinklicht oder Tagfahrlicht und Heckleuchten
im Heckbereich des Fahrzeugs bspw. als Bremslicht, Rückleuchte,
Blinklicht oder Positionslicht und auf einer Seite des Fahrzeugs
als Rückfahrlicht
eingesetzt. Die Bugleuchten können
dabei im Scheinwerfer integriert sein, sie können aber auch als separate
Leuchte eine oder mehrere Leuchtenfunktionen aufweisen. In einer
Heckleuchte sind üblicherweise
mehrere Leuchtenfunktionen integriert. Als Lichtquellen weisen Leuchten üblicherweise
Glühlampen
oder Leuchtdioden (LEDs) auf und arbeiten bevorzugt nach dem Reflexionsprinzip.
Sie verfügen
also üblicherweise über einen
Reflektor, der das Licht der Lichtquelle so reflektiert, dass die
austretenden Lichtstrahlen in Lichtaustrittsrichtung der Beleuchtungseinrichtung
eine gewünschte
Lichtverteilung erzeugen.
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Neben
den beschriebenen aktiven Scheinwerfern und Leuchten weisen Fahrzeuge
des weiteren oft passive retroreflektierende Rückstrahler auf. Retroreflektierend
bedeutet, dass Lichtstrahlen, die aus einer bestimmten Richtung
kommend in den Rückstrahler
einfallen, durch den Reflexionsabschnitt in Lichtaustrittrichtung
im Wesentlichen in dieselbe Richtung parallel zu den einfallenden
Lichtstrahlen reflektiert werden (180°-Wende bzw. U-Turn). Die Richtung
muss dabei innerhalb eines konstruktiv vorgegebenen Wirkbereichs
liegen und sollte unabhängig
vom Ort des Auftreffens des Lichtstrahls sein, damit auch ganze
Lichtbündel
paralleler Strahlen nach der 180°-Wende
immer noch parallel sind, was die Voraussetzung für hohe Effizienz
ist. Ein Spiegel bewirkt demgegenüber nur für senkrecht auftreffende Lichtstrahlen
eine 180°-Wende und ist deshalb
nicht retroreflektierend.
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Retroreflektierende
Rückstrahler
sind im Heckbereich gesetzlich vorgeschrieben. Sie können aber
auch an den Seiten eines Kraftfahrzeugs als sog. Seitenmarker angeordnet
sein. In den USA sind Seitenmarker vorne und hinten am Fahrzeug
gesetzlich vorgeschrieben. Der Vollständigkeit halber sei darauf
hingewiesen, dass Seitenmarker auch aktive Leuchten mit einer Licht
aussendenden Lichtquelle sein können.
Die passiven Rückstrahler
reflektieren von außen
auftreffendes Licht im Wesentlichen in Einfallsrichtung bzw. parallel
dazu zurück
und sorgen so bei inaktiven Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung
für eine
Sichtbarmachung des Fahrzeugs. Die retroreflektierenden Rückstrahler
sind entweder in die Beleuchtungseinrichtung integriert oder als
separate Rückstrahler
am Fahrzeug angeordnet. Rückstrahler
sind auch bei nicht motorisierten Fahrzeugen, wie bspw. Fahrrädern, gesetzlich
vorgeschrieben und unterliegen ebenfalls wie Rückstrahler für Kraftfahrzeuge
gesetzlichen Vorgaben, z. B. Vorgaben der Wirtschaftskommission
für Europa
(ECE).
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Bekannte
retroreflektierende Rückstrahler weisen
bevorzugt einen reflektierenden Reflexionsabschnitt mit mehreren
Reflektorelementen auf, die z. B. als sog. Tripelspiegel ausgebildet
sind. Bei einem Tripelspiegel handelt es sich um drei rechtwinklig
zueinander angeordnete Spiegel, die einen gemeinsamen Eckpunkt aufweisen
und somit zusammen eine Würfelecke
bilden. Bei der Herstellung der bekannten Rückstrahler wird ein Kunststoffkörper, der
mehrere solche Würfelecken
aufweist, durch Spritzgießen
hergestellt.
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Nachteilig
an den bekannten Rückstrahlern mit
Tripelspiegeln ist, dass eine Spritzgussform, mit der die spitz
zulaufenden Würfelecken
mit einer hinreichend großen
Präzision
hergestellt werden können,
relativ aufwändig
herzustellen ist, was bei der Produktion der Rückstrahler zu entsprechend
hohen Herstellkosten führt.
Zudem sind die bekannten Rückstrahler
rein optisch von dem typischen Muster der von außen sichtbaren Tripelspiegel
geprägt,
was aus designtechnischen Gründen
unerwünscht
sein kann.
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Außerdem ist
nachteilig, dass Lichtstrahlen immer nur in der gleichen Farbe,
wie sie auf das retroreflektierende Reflektorelement auftreffen,
zurück reflektiert
werden. In Deutschland sind bspw. rot-reflektierende Rückstrahler
im Heckbereich eines Fahrzeugs, in den USA u. a. gelbreflektierende
Rückstrahler
an den Seiten eines Kraftfahrzeugs (sog. Seitenmarker oder Sidemarker)
gefordert, so dass das auf den Rückstrahler
auftreffende (in der Regel weiße)
Licht von den Scheinwerfern anderer Verkehrsteilnehmer eingefärbt werden
muss. Die gewünschte
Einfärbung
des reflektierten Lichts wird im Stand der Technik durch eine in
Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsrichtung im Strahlengang angeordnete farbige
Abdeckscheibe (Farbfilter) realisiert, die vorzugsweise nur einen
Teil des Lichts mit einer bestimmten Wellenlänge (und damit auch einer bestimmten
Farbe) hindurchlässt
und den restlichen Teil des Lichts mit den übrigen Wellenlängen absorbiert.
Durch das Filtern geht allerdings auch ein geringer Anteil der Lichtstärke der
gewünschten
Farbe verloren.
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Es
ist auch bekannt, dass der Rückstrahler selbst
rot oder gelb gespritzt ist und hinter einer farblosen Abdeckscheibe
positioniert ist.
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Bei
allen Rückstrahlern
muss auftreffendes weißes
Licht in rotes oder gelbes Licht umgefärbt werden. Dies erreicht man
immer durch Filtern, d. h. vernichten, absorbieren der nicht roten
bzw. gelben Farbanteile des Lichts. Bei diesem Prozess geht immer
auch ein (geringer) Anteil an rotem bzw. gelbem Licht verloren.
Am Beispiel eines Filters, der pro Millimeter Lichtweg den nichtroten
Anteil um 90% schwächt,
den roten Anteil in unerwünschter
Weise immerhin noch um 10%. Bei einer Wanddicke von 2 mm legt ein
Lichtstahl (auf dem Hin- und Rückweg) mindestens
4 mm zurück.
Von den ursprünglich 100%
nichtrotem Licht bleiben also nur noch 0,01% übrig (100% × 0,14 mm),
von den 100% rotem Licht bleiben noch 65,61% übrig (100% × 0,94 mm).
Aus all diesen Gründen
weisen die bekannten Rückstrahler einen
relativ schlechten Wirkungsgrad auf.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Rückstrahler
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieser
einfacher herzustellen ist und einen besseren Wirkungsgrad aufweist.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Reflektorelement einen
optisch wirksamen Körper
aus einem massiven, transparenten Material, z. B. Polymethylmetacrylat
(PMMA), aufweist, und wobei das Reflektorelement zumindest in einem
Teilbereich eingefärbt
ist. Der massive optisch wirksame Körper ist als eine Art Lichtleiter
ausgebildet, in den Licht eingekoppelt und nach der Reflexion an
einem Reflexionsabschnitt wieder ausgekoppelt wird. Der optisch
wirksame Körper
ist dabei so ausgestaltet, dass die von außen in einem bestimmten Einfallswinkel
auf den Körper
auftreffenden und in diesen eingekoppelten Lichtstrahlen nach der
Reflexion an dem Reflexionsabschnitt im Wesentlichen parallel zum Einfallswinkel
aus dem Körper
ausgekoppelt werden. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, durch
einen neuartig ausgebildeten Rückstrahler
dessen Herstellung bei gleichzeitig verbesserter Wirksamkeit zu
vereinfachen und zu verbilligen. Außerdem ergibt sich ein neuartiges äußeres Erscheinungsbild
des Rückstrahlers,
was neue Möglichkeiten
beim Design bietet.
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Der
erfindungsgemäße Rückstrahler
hat außerdem
den Vorteil, dass er farbiges Licht nicht durch ein Verlust bringendes
Farbfilter, sondern durch eine Einfärbung des Rückstrahlers selbst in Form
des optisch wirksamen Körpers
erzeugt, so dass sich geringe Verluste und damit ein besonders effizienter
Rückstrahler
ergibt. Die Farbe des eingefärbten
Lichts kann natürlich
beliebig – jeweils
nach den speziellen Wünschen
des Kunden und/oder den gesetzlichen Vorgaben – gewählt werden. Auf eine Einfärbung der Abdeckscheibe
der Beleuchtungseinrichtung kann verzichtet werden. Falls eine Abdeckscheibe
vorhanden ist, kann diese farblos ausgeführt sein und dient somit lediglich
dem Schutz des Rückstrahlers
oder als Designelement, um das äußere Erscheinungsbild des
Rückstrahlers
in gewünschter
Weise zu verändern.
Der Rückstrahler
hat damit rein optisch ein neues Erscheinungsbild, das effektvoll
bspw. in ein modernes Heckdesign des Kraftfahrzeugs integriert werden
kann. Zudem kann der erfindungsgemäß Rückstrahler auch in einen Scheinwerfer
integriert werden, der immer durch eine farblose Abdeckscheibe verschlossen
ist. Gleiches gilt für
Leuchten mit LED-Lichtquellen, wo die Farbe des ausgesandten Lichts
immer durch die LEDs selbst erzeugt wird und die somit immer hinter
farblosen Abdeckscheiben angeordnet sind. Auch in solche Leuchten
kann der erfindungsgemäße Rückstrahler
integriert werden.
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Die
Verwendung des optisch wirksamen Körpers als Reflektorelement,
das massiv und transparent ist, ermöglicht vorteilhafterweise die
Nutzung mehrerer optischer Wirkungen. So können bspw. die Lichtstrahlen – je nach
ihrem Einfallswinkel – an
dem Reflexionsabschnitt in dem Körper
spiegel- und/oder totalreflektiert werden und/oder die Richtung
der Lichtstrahlen kann durch Lichtbrechung bei einem Lichteintritt
in den Körper
und bei einem Lichtaustritt aus dem Körper in gewünschter Weise beeinflusst werden.
Auch das Absorptionsverhalten des Lichts in dem Körper kann
durch die Ausgestaltung und das Material des Körpers beeinflusst werden. Dies
ermöglicht
erweiterte Einsatzmöglichkeiten
und einen großen
Gestaltungsfreiraum des erfindungsgemäßen Rückstrahlers.
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Um
farbiges Licht aus dem Reflektorelement auszusenden, ist es vorteilhaft,
dass der eingefärbte Teilbereich
einen Flächenbereich
einer Lichteinkoppel- und/oder Lichtauskoppelfläche des optisch wirksamen Körpers umfasst.
Ebenso ist es möglich,
dass der eingefärbte
Teilbereich einen Flächenbereich
des Reflexionsabschnitts des optisch wirksamen Körpers umfasst.
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Unter
der Annahme, dass weißes
Licht von außen
auf den Rückstrahler
trifft und bspw. rotes Licht zurückreflektiert
werden soll, ist lediglich eine sehr dünne rote (Farb-)Schicht im
optisch wirksamen Körper
nötig,
um möglichst
kleine Verluste des eingekoppelten Lichts zu erlangen. Nach dem
physikalischen Prinzip der Absorption, werden bspw. durch den Rotfilter
alle anderen Spektralanteile des weißen Lichts (im Wesentlichen
sind das Grün
und Blau) bis zu einem unbedeutenden Restanteil in Wärme umgewandelt
(absorbiert). Es hat sich gezeigt, dass bei einer Weglänge der
Lichtstrahlen von 1 mm durch den Rotfilter ein Rotanteil von ca.
90% erhalten bleibt; bei einer Weglänge der Lichtstrahlen von 2 mm
durch den Rotfilter bleibt noch ein Rotanteil von 81% erhalten.
Durch die Wahl eines geeigneten Materials (abweichend von PMMA)
kann der jeweilige Prozentsatz noch verbessert werden. Die anderen Spektralfarben
werden bei einer Weglänge
von 2 mm auf ca. 1% des ursprünglichen
Anteils absorbiert. Ziel ist, die absorbierende Farbschicht so dünn wie möglich zu
gestalten, um einen möglichst
effizienten und damit besonders hellen Rückstrahler bei einer möglichst
geringen Fläche
zu erhalten. Der eingefärbte Bereich
im Reflektorelement braucht demnach nicht dicker als 2 mm zu sein.
Selbstverständlich
sind die ermittelten Werte Durchschnittswerte und vom Material des
optisch wirksamen Körpers
sowie von der Intensität
der Einfärbung
abhängig.
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Im
Fall, dass der Reflexionsabschnitt einen eingefärbten Teilbereich aufweist,
ist die Farbe in vorteilhafter Weise bei einer Sicht von außen auf
den Rückstrahler
unauffälliger,
als wenn die Farbe im Flächenbereich
der Lichteinkoppel- bzw. Lichtauskoppelfläche angeordnet ist. Die Rückstrahlerfarbe
tritt also nicht mehr stark in Erscheinung. Durch Erlangung einer
höheren
Rückstrahlhelligkeit,
ist es darüber
hinaus möglich,
die eingefärbte
Fläche
oder die Anzahl der Reflektorelemente im Vergleich zu herkömmlichen
Rückstrahlern
zu verringern.
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Zur
Ausgestaltung der Reflektorelemente ist es vorteilhaft, dass die
vordere Fläche
des Reflektorelements eine erste konvexe Krümmung in einem ersten Radius
und der Reflexionsabschnitt eine zweite konvexe Krümmung in
einem zweiten Radius aufweisen, wobei die beiden Krümmungen
zumindest abschnittsweise konzentrisch sind und der erste Radius
kleiner als der zweite Radius ist, und wobei die erste Krümmung und
die zweite Krümmung
kugelsegmentförmig
bzw. zylindersegmentförmig
ausgebildet sind. Der Reflexionsabschnitt umfasst dabei mindestens
eine verspiegelte Reflexionsfläche
des Reflektorelements, bspw. an seiner Außenseite. Es wurde erkannt,
dass sich durch eine neuartige Ausgestaltung des Reflektorelements
dieses ohne die aufwändig
herzustellenden Ecken der Tripelspiegel realisieren lässt. Eine
konvexe Krümmung
weist keine Kanten und spitze Ecken auf, so dass die spitz zulaufenden
Ecken des herkömmlichen
Tripelspiegels vollständig
vermieden werden können.
Der erfindungsgemäße Rückstrahler
ist somit mit geringem Aufwand mittels Spritzgießen herstellbar. Dabei können problemlos
auch mehrere Reflektorelemente in beliebigen Formationen nebeneinander
und/oder übereinander
sowie versetzt zueinander angeordnet werden.
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Die
Anwendung eines solchen Reflektorelements bietet den Vorteil, dass
das Reflektorelement auf einfache Weise zumindest in einem bogenförmigen Abschnitt
um einen Mittelpunkt des ersten Radius eingefärbt werden kann. Dabei ist
es unbedeutend, ob die Einfärbung
an einer äußeren Fläche des Reflektorelements
oder im Innern des Reflektorelements vorgesehen ist. Wichtig bei
der Anordnung der Einfärbung
ist nur, dass ein Lichtstrahl die Einfärbung zweimal durchläuft (auf
dem Hin- und Rückweg)
und die Dicke der Schicht ausreichend ist, die gewünschte Einfärbung mit
der gewünschten
Intensität
des ausgekoppelten Lichts zu erreichen. Die Einfärbung kann während der
Herstellung des Reflektorelements bspw. in einem Zweifarbenspritzgussverfahren
leicht und damit kostengünstig
realisiert werden.
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Natürlich ist
es auch möglich,
dass das Reflektorelement zumindest in einem bogenförmigen Abschnitt
um einen Mittelpunkt des zweiten Radius eingefärbt ist. Dabei kann die Einfärbung in
einem an den ersten Radius angrenzenden Bereich des optisch wirksamen
Elements angeordnet sein. Sie kann aber auch im Bereich der Reflexionsfläche angeordnet
sein. Auch diese Möglichkeit
kann während
der Herstellung im Zweifarbenspritzgussverfahren leicht und kostengünstig realisiert
werden.
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In
einer abgewandelten Ausführungsform des
Reflektorelements ist es auch möglich,
dass der Reflexionsabschnitt mindestens eine totalreflektierende
Fläche
des Reflektorelements umfasst. Dazu ist der Reflexionsabschnitt
in einem Längsschnitt
betrachtet zumindest abschnittsweise prismaförmig ausgebildet. Die Prismaflächen sind
dabei derart ausgerichtet, dass ein von der Lichteinkoppelfläche in den
Körper
eingekoppelter Lichtstrahl in einem geeigneten (ausreichend flachen)
Winkel für
eine Totalreflexion auf die Prismafläche auftrifft. Dies hat zum Vorteil,
dass auf die Beschichtung des Reflektorelements mit einer reflektierenden
Spiegelfläche
verzichtet werden kann, was das Reflektorelement kostengünstiger
macht.
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Ferner
ist vorteilhaft, dass der Kraftfahrzeugrückstrahler als ein Rückstrahlerband
ausgebildet ist, wobei mehrere der beschriebenen Reflektorelemente
mit ihren vorderen Flächen
nebeneinander in dem Band angeordnet sind, wobei alle vorderen Flächen der
Reflektorelemente in eine Richtung zeigen. Die hinteren Flächen der
Reflektorelemente sind dabei lückenlos
nebeneinander angeordnet. Dadurch wird eine Anordnung von mehreren
Reflektorelementen geschaffen, die leicht und damit preiswert im Spritzgussverfahren
hergestellt werden kann und anschließend effektvoll an eine Karosserie
des Kraftfahrzeugs bzw. an oder in einer Leuchte angeordnet werden
kann.
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Alternativ
dazu ist es möglich,
dass der Kraftfahrzeugrückstrahler
als eine Rückstrahlersäule ausgebildet
ist, wobei mehrere Reflektorelemente mit ihren vorderen Flächen übereinander
in der Säule
angeordnet sind, wobei alle vorderen Flächen der Reflektorelemente
in eine Richtung zeigen. Die hinteren Flächen der Reflektorelemente
sind dabei lückenlos übereinander
angeordnet. Beide Möglichkeiten
einer Anordnung von mehreren Reflektorelementen ermöglichen
nahezu beliebige Gestaltungsmöglichkeiten
der Rückstrahler.
Selbstverständlich
können
die Reflektorelemente auch in einer beliebigen Kombination eines
Bandes und einer Säule
matrixartig nebeneinander angeordnet werden. Dabei ist es auch denkbar,
dass die einzelnen Reflektorelemente in horizontaler und/oder vertikaler
Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
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Nachfolgend
wird anhand der Figuren Ausführungsbeispiele
der Erfindung beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
retroreflektierendes Reflektorelement des erfindungsgemäßen Rückstrahlers
in einem Längsschnitt;
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2 bis 5 Beispiele
für eine
mögliche Anordnung
einer farbigen Schicht in dem Reflektorelement aus 1;
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6 eine
schematische und perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rückstrahlers
in einer ersten Ausführungsform;
und
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7 eine
schematische und perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rückstrahlers
in einer zweiten Ausführungsform.
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Detaillierte Figurenbeschreibung
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1 zeigt
ein retroreflektierendes Reflektorelement im Detail, das in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das
retroreflektierende Element 10 aus 1 dient
zur Erläuterung
des grundsätzlichen
Aufbaus und der Funktion des Reflektorelements. Aus diesem Grund
wurde eine bereichsweise Einfärbung
des Reflektorelements in 1 nicht eingezeichnet. Retroreflektierend
bedeutet, dass Lichtstrahlen, die in einem bestimmten Winkel in
einen optisch wirksamen Körper einfallen,
durch das retroreflektierende Reflektorelement 10 in Lichtaustrittrichtung
parallel zu den einfallenden Lichtstrahlen reflektiert werden. Mehrere
der beliebig neben- und/oder übereinander
angeordneten, retroreflektierenden Reflektorelemente aus 1 bilden
einen erfindungsgemäßen Rückstrahler für ein Fahrzeug.
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Das
hier gezeigte retroreflektierende Reflektorelement 10ist
als ein optisch wirksamer Körper aus
einem massiven, lichtdurchlässigen
Material (Glas oder Kunststoff, z. B. Polymethylmetacrylat (PMMA))
ausgebildet. Das Reflektorelement 10 weist eine kugel-
oder zylindersegmentförmige
vordere Fläche 12 mit
einer ersten Krümmung 14 auf.
Die Krümmung 14 stellt
gleichzeitig eine Lichteinkoppel- und Lichtauskoppelfläche des
optisch wirksamen Körpers
dar. Der vorderen Fläche 12 des
Reflektorelements 10 ist ein Reflexionsabschnitt 16 mit
einer Verspiegelung 18 zugeordnet, der als eine kugel- bzw.
zylindersegmentförmige
zweite Krümmung 20 ausgebildet
ist. Die Verspiegelung 18 kann bspw. auf die Außenseite
des optisch wirksamen Körpers
aufgebracht sein. Die zweite Krümmung 20 liegt
der ersten Krümmung 14 gegenüber, und
die beiden Krümmungen 14, 20 weisen
im Falle von kugelsegmentförmigen
Krümmungen 14, 20 einen
gemeinsamen Mittelpunkt 22 bzw. bei zylindersegmentförmigen Krümmungen 14, 20 eine
gemeinsame Zylinderachse auf, die durch den Punkt 22 verläuft. Ein
erster Radius r der ersten Krümmung 14 ist
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kleiner als ein zweiter Radius R der zweiten Krümmung 20.
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Die
Funktion des retroreflektierenden Reflektorelements 10 wird
nachfolgend für
kugelsegmentförmige
Krümmungen 14, 20 beispielhaft
erläutert, gilt
aber in entsprechender Weise auch für zylindersegmentförmige Krümmungen.
Die beiden Krümmungen 14 und 20 sind
rotationssymmetrisch ausgebildet und weisen eine gemeinsame Rotationsachse auf.
Wird die vordere Fläche 12 z.
B. von einem Scheinwerfer eines anderen Fahrzeugs angestrahlt, treten
Lichtstrahlen 26 über
die erste Krümmung 14 in
das Reflektorelement 10 ein. Die beiden Radien R und r
sind so gewählt,
dass die Lichtstrahlen 26 beim Eintritt in das massive,
transparente Material des optischen Körpers durch Brechung an der
ersten Krümmung 14 an
der zweiten Krümmung 20 fokussiert werden.
Man erkennt anhand des beispielhaft eingezeichneten Strahlenverlaufs
der 1, dass das einfallende Licht 26 unabhängig vom
Eintrittswinkel stets an der zweiten Krümmung 20 fokussiert
wird. Der Einfallswinkel kann dabei einen Bereich von annähend 180° umfassen.
Auch dies ist ein erheblicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Reflektorelementen,
die lediglich in einem sehr engen Einfallswinkelbereich einfallendes
Licht reflektieren können.
Somit stellt das Reflektorelement aus 1 einen
erheblichen Sicherheitsgewinn dar.
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Die
Lichtstrahlen 26 werden an der zweiten Krümmung 20 durch
die dort aufgetragene Verspiegelung 18 reflektiert, gelangen
zur ersten Krümmung 14 zurück und werden
dort beim Austritt aus dem massiven, transparenten Material des
optischen Körpers
ein zweites Mal gebrochen. Man erkennt, dass das Licht 26 unabhängig von
einem Eintrittswinkel das Reflektorelement 10 in derselben
Richtung wieder verlässt,
in der es auch in das Reflektorelement 10 eingetreten ist.
Die Dimensionierung der beiden Radien R und r hängt von einem Brechungsindex
n1 der Umgebung und einem Brechungsindex
n2 des Materials des optischen Körpers, aus
dem das Reflektorelement 10 hergestellt ist, ab. Handelt
es sich bei der Umgebung um Luft und bei dem Material um PMMA, muss
der zweite Radius R der zweiten Krümmung 20 zumindest
in etwa das Doppelte des ersten Radius r der ersten Krümmung 14 betragen,
um die Fokussierung des Lichts 26 an der zweiten Krümmung 20 zu
gewährleisten.
Dies sind selbstverständlich
nur beispielhafte Angaben für
das hier beschriebene Ausführungsbeispiel
und können
bei anderen Ausgestaltungen zum Teil erheblich abweichen.
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In
Deutschland ist gesetzlich vorgeschrieben, dass im Heckbereich eines
Fahrzeugs angeordnete Rückstrahler
rotes Licht zurückstrahlen.
In den USA dagegen müssen
sog. Sidemarker an den Seiten eines Kraftfahrzeugs gelbes Licht
zurückstrahlen. Das
farbige Zurückstrahlen
kann in dem Reflektorelement 10 leicht implementiert werden,
indem ausgesuchte Bereiche im Innern des Reflektorelements 10 während der
Herstellung des Reflektorelements 10 bspw. in einem Zweifarbenspritzgussverfahren
farbig ausgestaltet sind. Die Farbe kann natürlich beliebig – jeweils
nach den wünschen
des Kunden und/oder den gesetzlichen Vorgaben – gewählt werden.
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Die 2 bis 5 zeigen
Beispiele für
eingefärbte
Bereiche in dem Reflektorelement 10. Die schraffierte Fläche stellt
in den jeweiligen Figuren den eingefärbten Bereich des Reflektorelements 10 dar.
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In 2 ist
im Reflektorelement 10 der gesamte kugelförmige Bereich
des kleineren Radius r eingefärbt.
Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet dabei den farbigen Bereich,
das Bezugszeichen 30 kennzeichnet den farblosen Bereich.
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In 3 ist
ebenfalls der gesamte Bereich des kleinen Radius r eingefärbt, zusätzlich ist
jedoch ein kugelsegmentförmiger
Bereich R'–r eingefärbt (vgl.
Bezugszeichen 28).
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In 4 ist
nur ein kugelsegmentförmiger Teilbereich
r–r' an der Lichteintritts-
bzw. Lichtaustrittsfläche
des Reflektorelements eingefärbt.
Der eingefärbte
Bereich 28 erstreckt sich also lediglich entlang der ersten
Krümmung 14.
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5 zeigt
eine weitere Möglichkeit
einer Anordnung der farbigen Schicht 28 im Reflektorelement 10.
In 5 ist die farbige Schicht 28 entlang der
Reflexionsfläche 20 angeordnet,
und zwar in einem kugelsegmentförmigen
Bereich R–R'' ausgebildet.
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Anhand
der Ausführungsform
von 5 soll das Funktionsprinzip des bereichsweise
eingefärbten Reflektorelements 10 näher erläutert werden.
Da die grundsätzliche
Form des in 5 dargestellten Reflektorelements 10 der
Form des Reflektorelements 10 aus 1 entspricht,
ist der Strahlenverlauf identisch mit der in 1 gezeigten
Ausführungsform. Der
Unterschied besteht jedoch darin, dass die Lichtstrahlen 26 in 5 den
farbigen Bereich 28, der an der Reflexionsfläche 20 im
Reflektorelement 10 ausgebildet ist, durchlaufen. Unter
der Annahme, dass der farbige Bereich 28 rot eingefärbt ist,
werden beim Durchlaufen der Lichtstrahlen 26 durch den
roten Bereich 28 alle spektralen Anteile der Lichtstrahlen 26 außer Rot
bis zu einem unbedeutenden Anteil absorbiert. Dies geschieht sowohl
beim Weg der Lichtstrahlen 26 zur Reflexionsfläche 20 als
auch nach der Reflexion auf dem Weg zurück zur Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsfläche 16.
Die Lichtstrahlen 26 treten also in das Reflektorelement 10 an
der vorderen Fläche 12 ein,
durchlaufen zunächst
den farblosen Bereich 30 und anschließend zum ersten Mal den roten Bereich 28.
Dann werden die Lichtstrahlen 26 an dem Reflexionsabschnitt 16 reflektiert
und durchlaufen zum zweiten Mal den roten Bereich 28 und
anschließend
den farblosen Bereich 30 um dann wieder aus dem Reflektorelement 10 an
der ersten Krümmung 14 in
ausschließlich
roter Farbe auszutreten.
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Es
wurde festgestellt, dass bspw. in einem Rotfilter bei einer Weglänge der
Lichtstrahlen durch den Rotfilter von 1 mm ca. 90°% der Lichtintensität erhalten
bleibt; bei einer Weglänge
der Lichtstrahlen von 2 mm durch den Rotfilter bleibt noch ein Anteil von
etwa 81% erhalten. Somit hat das retroreflektierte und rot eingefärbte Licht
noch eine relativ hohe Intensität.
Die anderen Spektralfarben werden bei einer Weglänge von 2 mm auf ca. 1% des
ursprünglichen
Anteils absorbiert. Ziel ist, die absorbierende Farbschicht so dünn wie möglich zu
gestalten, um möglichst
wenig Verluste und einen möglichst
hellen Rückstrahler
bei einer möglichst
geringen Fläche
zu erhalten. Der eingefärbte
Bereich im Reflektorelement 10 braucht demnach nicht dicker
als 1 mm zu sein. Da er von den Lichtstrahlen 26 zweimal
durchlaufen wird, ergibt sich eine effektive Stärke des eingefärbten Bereichs
von ca. 2 mm.
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6 zeigt
eine erste mögliche
Anordnung von mehreren Reflektorelementen 10 zu einem erfindungsgemäßen Rückstrahler 32.
Die Reflektorelemente 10 sind in 6 übereinander
zu einer Rückstrahlersäule 32 angeordnet,
wobei – der Übersichtlichkeit
wegen – lediglich
drei Reflektorelemente 10 mit dem Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. Die Rückstrahlersäule 32 weist über seine
gesamte Länge
an der vorderen Fläche 12 eine
zylindersegmentförmige
erste Krümmung 14 auf
und bildet so eine gemeinsame Lichteinkoppel- bzw. Lichtauskoppelfläche für den gesamten
Rückstrahler 32.
Die gegenüberliegende
Seite zur vorderen Fläche 12 weist
für jedes
Reflektorelement 10 diskrete zweite Krümmungen 20 auf, wobei
der Übersichtlichkeit
wegen nur drei Krümmungen 20 mit
dem Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es ist gut zu erkennen, dass
die Reflektorelemente 10 am rückwärtigen Reflexionsabschnitt
in einem Längsschnitt
betrachtet zumindest abschnittsweise prismaförmig ausgebildet sind. Die Prismaflächen weisen
eine schräge, ringabschnittsförmige Form
auf und sind vorzugsweise in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet.
Im Innern der Reflektorelemente 10 können gefärbte Bereiche 28 vorgesehen
sein (nicht sichtbar), so dass der Rückstrahler 32 von
außen
einfallendes Licht in einer gewünschten
Farbe zurückstrahlt.
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7 zeigt
eine zweite mögliche
Anordnung von mehreren Reflektorelementen 10 zu einem Rückstrahler 32.
In 7 sind mehrere gleichartig ausgestaltete Reflektorelemente 10 nebeneinander zu
einem Rückstrahlerband 32 angeordnet,
wobei – der Übersichtlichkeit
wegen – lediglich
drei Reflektorelemente 10 mit dem Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. Das Rückstrahlerband 32 weist über seine gesamte
Länge an
der vorderen Seite 12 mehrere aneinandergereihte zylindersegmentförmige erste Krümmungen 14 auf,
die die Lichteinkoppel- bzw. Lichtauskoppelflächen des Rückstrahlers 32 darstellen
und wobei die ersten Krümmungen 14 alle
in eine Richtung zeigen. Auf der gegenüberliegenden Seite ist jeder
ersten Krümmung 14 eine
zweite Krümmung 20 zugeordnet,
wobei in dem dargestellten Rückstrahlerband 32 die
zweiten Krümmungen 20 nur
einen Teilabschnitt der zweiten Krümmung 20 des Reflektorelements 10 der 1 bis 5 repräsentieren.
Das bedeutet, dass bei einem flachen Eintritts- bzw. Austrittswinkel
der Lichtstrahlen 26 nicht der Reflektorabschnitt 16 des
eigentlich zugeordneten Reflektorelements 10 genutzt, sondern
der Reflexionsabschnitt 16 des benachbarten Reflektorelements 10 genutzt
wird. Der Eintritts- bzw. Austrittswinkel ist also nicht eingeschränkt. In 7 ist
beispielhaft ein Strahlengang bei einem flachen Eintrittwinkel mit
B gekennzeichnet; ein Strahlengang bei einem steilen Eintrittswinkel
ist mit A gekennzeichnet. Im Innern der Reflektorelemente 10 ist
am Reflexionsabschnitt 16angrenzend ein gefärbter Bereich 28 vorgesehen,
so dass der Rückstrahler 32 von
außen
einfallendes Licht in einer gewünschten
Farbe zurückstrahlt.
