DE102009039577A1 - Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul (10) für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Lichtquelle (14) zum Aussenden von Licht und einer der mindestens einen Lichtquelle (14) zugeordneten Vorsatzoptik (26) zum Steuern des ausgesandten Lichts mittels Totalreflexion. Um den Wirkungsgrad des Lichtmoduls (10) zu verbessern, ist zwischen der mindestens einen Lichtquelle (14) und der Vorsatzoptik (26) ein von Luft abweichendes optisches Koppelmedium (22) angeordnet. Vorzugsweise haben ein Verguss (18) der Lichtquelle (14), das Koppelmedium (22) und das Material der Vorsatzoptik (26) in etwa gleich große Brechzahlen, vorzugsweise im Bereich von etwa 1,4.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Lichtquelle zum Aussenden von Licht und einer der mindestens einen Lichtquelle zugeordneten Vorsatzoptik zum Steuern des ausgesandten Lichts.
  • Solche Lichtmodule sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt bspw. die DE 10 2007 038 787 A1 ein Lichtmodul für eine Halbleiterlichtquellen-Leuchte. Das Lichtmodul umfasst dabei mindestens eine Halbleiterlichtquelle (z. B. LED oder Superlumineszenzdiode), die auf einem Trägerteil und dieses wiederum auf einem Kühlkörper montiert ist. In Lichtaustrittsrichtung vor der LED ist eine Vorsatzoptik mit totalreflektierenden Eigenschaften zum Bündeln der von der LED ausgesandten Lichtstrahlen angeordnet. Die Vorsatzoptik ist dabei von der LED beabstandet, so dass von der LED ausgesandtes Licht zunächst eine Luftstrecke überwinden muss, bevor es in eine Lichteinkoppelfläche der Vorsatzoptik eingekoppelt wird. Ein einziges, aber auch mehrere solcher Lichtmodule können in einer Leuchte angeordnet sein.
  • Ähnlich ausgestaltete Lichtmodule sind auch für den Einsatz in Scheinwerfern bekannt, wobei für Scheinwerfer zur Erlangung einer größeren Lichtstärke oft Anordnungen von mehreren LEDs (sog. LED-Arrays) vorgesehen sind. Auch hier können jeder einzelnen LED oder Gruppen mehrerer LEDs Vorsatzoptiken zum Bündeln der von den LEDs ausgesandten Lichtstrahlen zugeordnet sein, wobei die Vorsatzoptiken auch hier beabstandet von den LEDs angeordnet sind. Die LEDs sind dabei in Lichtaustrittsrichtung üblicherweise von einer transparenten Vergussmasse aus Kunststoff (z. B. einer Giesharzmasse) bedeckt.
  • Die Vorsatzoptiken weisen in der Regel totalreflektierende Eigenschaften auf. Das bedeutet, dass ein Teil oder sogar der wesentliche Teil der von der LED ausgesandten Lichtstrahlen an einer Lichteinkoppelfläche der Vorsatzoptik in die Vorsatzoptik eingekoppelt wird, dort zur Bündelung totalreflektiert wird und die gebündelten Lichtstrahlen an einer Lichtauskoppelfläche der Vorsatzoptik in einer gewünschten Richtung ausgekoppelt werden.
  • Nachteilig bei den bekannten Lichtmodulen ist, dass beim Übergang der Lichtstrahlen von einem ersten Medium zu einem zweiten Medium, also bei jedem Lichteintritt und Lichtaustritt, sog. Fresnel-Verluste auftreten. Fresnel-Verluste entstehen durch Reflexion der Lichtstrahlen an einem optisch dünneren Medium beim Übergang von einem ersten Medium zu einem zweiten Medium. Sie werden größer je größer der Unterschied der Brechzahlen der beiden Medien ist. Die Brechzahl (auch Brechungsindex genannt) kennzeichnet die Brechung (Richtungsänderung) und das Reflexionsverhalten von elektromagnetischen Wellen (also auch von Licht) beim Auftreffen auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien. So ergeben sich für den Übergang der Lichtstrahlen im oben beschriebenen Lichtmodul, also für den Übergang der Lichtstrahlen vom optisch dichteren Medium der LED bzw. der die LED umschließenden Vergussmasse zu Luft und von Luft in das optisch dichtere Medium der Vorsatzoptik, Fresnel-Verluste von insgesamt ca. 20 bis 25%.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Wirkungsgrad des Lichtmoduls der eingangs genannten Art zu verbessern.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ausgehend von dem Lichtmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zwischen der mindestens einen Lichtquelle und der Vorsatzoptik ein von Luft abweichendes optisches Koppelmedium angeordnet ist.
  • Ziel der Erfindung ist die Steigerung der Effizienz der Vorsatzoptik. Das wird durch das Füllen eines Luftspalts zwischen der Lichtquelle und der Vorsatzoptik mit einem Koppelmedium realisiert. Dies ist insbesondere für die Verwendung von LEDs als Lichtquelle interessant, da der Halbleiterkristall von LEDs eine sehr große Brechzahl (nLED-Halbleiter etwa 3,5) besitzt. In einem solchen Fall sind die Verluste, insbesondere die Fresnel-Verluste, an der Grenzfläche zwischen Halbleiter und einer die LED umgebenden Vergussmasse höher als die Verluste an einem Luftspalt. Aus diesem Grund setzt man bevorzugt Vergussmassen ein, die eine höhere Brechzahl besitzen als die heute üblicherweise eingesetzten, deren Brechzahl nVergussmasse-Standard etwa 1,4 beträgt. Auf diese Weise können die Verluste zwischen Halbleiter und Vergussmasse verringert werden. Das wiederum führt dazu, dass die Verluste am Luftspalt zwischen der Vergussmasse und der Vorsatzoptik besonders groß sind, was durch die vorliegende Erfindung verringert werden kann.
  • Eine Verbesserung der Reflexionsverluste erreicht man mit fast jedem Material für das Koppelmedium, das eine Brechzahl größer als der Brechzahl von Luft aufweist. Die Effizienz der Lichtquelle wird verbessert, bis die Brechzahl des Koppelmediums etwa einen mittleren Wert zwischen den Brechzahlen der Vergussmasse und der Vorsatzoptik erreicht. Mit weiter wachsender Brechzahl des Mediums im Spalt sinkt die Effizienz wieder. Gängige optische Materialien erreichen eine Brechzahl oberhalb des Mittelwerts zwischen den Brechzahlen der Vergussmasse und der Vorsatzoptik, die zu einer Verminderung der Effizienz führt, jedoch im Regelfall nicht, so dass praktisch immer mit einer Verbesserung der Effizienz des Lichtmoduls gerechnet werden kann, so lange der Luftspalt zwischen der Lichtquelle und der Vorsatzoptik mit einem anderen Material als Luft gefüllt ist. Der geringere Brechzahlunterschied führt zu geringeren Reflexionsverlusten.
  • Bevorzugt sind dabei Materialien für das Koppelmedium, deren Brechzahl zwischen den Brechzahlen der Vergussmasse und der Vorsatzoptik liegen, unabhängig davon, ob die Vergussmasse oder die Vorsatzoptik die höhere Brechzahl aufweist.
  • Besonders bevorzugt weist das Material des Koppelmediums im Spalt eine Brechzahl auf, die zwischen der Brechzahl der Vergussmasse und der Brechzahl der Vorsatzoptik liegt. Ebenfalls günstig ist der Fall, dass das Material im Spalt die Brechzahl der Vergussmasse oder die Brechzahl der Vorsatzoptik aufweist.
  • Das in den Luftspalt eingebrachte Koppelmedium kann zu veränderten Winkeln beim Übergang zwischen den Medien führen. Um den veränderten Winkeln Rechnung zu tragen, können die Flächen, das heißt insbesondere die Lichtaustrittsfläche der Vergussmasse und/oder die Lichteinkoppelfläche der Vorsatzoptik, entsprechend angepasst werden. Vorzugsweise werden sie so angepasst, dass das Lichtmodul trotz im Luftspalt angeordnetem Koppelmedium annähernd die gleiche Lichtverteilung erzielt wie ohne Koppelmedium.
  • Als Lichtquelle wird bevorzugt eine LED oder ein LED-Array umfassend mehrere matrixartig angeordnete LEDs eingesetzt. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, in dem Lichtmodul den Bereich der Luftstrecke zwischen einer Vergussmasse der LED und der Vorsatzoptik mit einem optischen Koppelmedium zu füllen, dessen Brechzahl zwischen einer Brechzahl der Vergussmasse und einer Brechzahl der Vorsatzoptik liegt.
  • Im Strahlengang der Lichtstrahlen von der LED bis zur Vorsatzoptik existiert also kein Luftspalt mehr. Dadurch kann bei einer geeigneten Auswahl der Materialien für das Koppelmedium und – falls vorhanden – den Verguss der Fresnel-Verlust deutlich verringert und sogar nahezu eliminiert werden. Selbst bei Verwendung eines Materials für die Vergussmasse der LED mit einer besonders hohen Brechzahl (z. B. 2,5), können durch geeignete Wahl des Materials des Koppelmediums (bspw. mit einer Brechzahl von etwa 2,0) die Reflexionsverluste zwischen Vergussmasse und Vorsatzoptik deutlich verringert werden. Es ergibt sich somit ein Lichtmodul mit einem deutlich verbesserten Wirkungsgrad. Das führt zu einer höheren Lichtausbeute und letzten Endes zu geringeren Kosten, da weniger LEDs nunmehr die gleiche Lichtausbeute erzeugen oder LEDs mit geringerem Strom betrieben werden können. Da die Verluste letzten Endes in Wärme umgewandelt werden, können für das erfindungsgemäße Lichtmodul kleinere Kühlkörper verwendet werden, ohne dass Wärmeableitungsprobleme auftreten. Das erfindungsgemäße Lichtmodul kann sowohl in Leuchten als auch in Scheinwerfern eingesetzt werden.
  • Vorteilhaft für die Erfindung ist, wenn das Koppelmedium zwischen der Lichtquelle und der Vorsatzoptik eine Brechzahl von > 1 aufweist. Eine Brechzahl von 1,4 für das Koppelmedium ist bspw. geeignet, da die Lichtquelle in einem festen oder gelartigen transparenten Körper, insbesondere in einem Körper aus einer Giesharzmasse, eingegossen sein kann (sog. LED-Verguss). Die Giesharzmasse weist bspw. ebenfalls eine Brechzahl von etwa 1,4 auf. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Koppelmedium einen Bereich im Strahlengang des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts zwischen der Lichtquelle bzw. dem Verguss und der Vorsatzoptik vollständig ausfüllt.
  • Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Brechzahl des Koppelmediums etwa der Brechzahl eines Materials des festen oder gelartigen transparenten Körpers oder etwa der Brechzahl der Vorsatzoptik entspricht. Dies führt zu geringen Fresnel-Verlusten und steigert die Effizienz des Lichtmoduls. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Brechzahl des Koppelmediums zwischen der Brechzahl des festen oder gelartigen transparenten Körpers und der Vorsatzoptik liegt. Auch vorteilhaft ist, wenn die Brechzahl des Koppelmediums etwa in der Mitte der Brechzahl des festen oder gelartigen transparenten Körpers und der Vorsatzoptik liegt. Bevorzugt sind also Materialien, deren Brechzahl zwischen den Brechzahlen der Vergussmasse und der Vorsatzoptik liegen, unabhängig davon, welche Komponente die höhere Brechzahl aufweist.
  • Das Koppelmedium kann bspw. ein transparentes, für optische Zwecke geeignetes Silikon-Gel umfassen. Silikon, chemisch genauer Poly(organo)siloxan, ist eine Bezeichnung für eine Gruppe synthetischer Polymere, bei denen Siliziumatome über Sauerstoffatome verknüpft sind. Geeignet ist bspw. ein Silikon aus der unter der Markenbezeichnung RTV 615, KJR oder Silgel bekannten Silikongruppe. Diese Silikone gehören zu einer Zweikomponenten Silikongruppe, die zunächst gelartig ausgeführt sind, optisch klar sind und eine Brechzahl von etwa 1,4 aufweisen. Nach dem Zusammenbringen der beiden Komponenten kommt es zu einem Vernetzen der Moleküle bzw. Aushärten der Mischung. Unter Vernetzen wird ein chemisches Härten des Materials des Koppelmediums ohne nennenswerte Zunahme der mechanischen Eigenschaft Härte verstanden. Die vernetzte Mischung bleibt elastisch, transparent und klar. Wenn als Koppelmedium ein nach dem Vernetzen weiches gelartiges Material verwendet wird, weist dies gegenüber einem aushärtenden Material thermomechanische Vorteile auf.
  • Damit weisen beide Medien, die von den ausgesandten Lichtstrahlen der LED bis zur Vorsatzoptik durchstrahlt werden, nämlich der Verguss und das Koppelmedium, eine zumindest näherungsweise gleiche Brechzahl auf, was die Fresnel-Verluste eliminiert oder zumindest stark verringert. Das Silikon-Gel wird erfindungsgemäß also nicht einfach zum Verfüllen oder Vergießen elektrischer Bauelemente bzw. Baugruppen verwendet. Vielmehr werden bewusst die optischen Eigenschaften des Silikon-Gels ausgenutzt (z. B. hohe Transparenz und Klarheit des Materials; gute Durchlässigkeit für Lichtstrahlen).
  • Um den Weg der von der LED ausgesandten Lichtstrahlen weiter zu optimieren, ist es vorteilhaft, wenn die Brechzahlen des festen oder gelartigen transparenten Körpers (LED-Verguss), der die LED umschließt, des Koppelmediums und eines lichtdurchlässigen Materials der Vorsatzoptik zumindest annähernd gleich groß sind. Damit sind Verluste auch am Übergang vom Koppelmedium zur Vorsatzoptik minimiert.
  • Ferner ist vorteilhaft, wenn das Koppelmedium von einem Gehäuse umgeben ist und die Lichtquelle im Gehäuse angeordnet ist. Dabei ist das Gehäuse bevorzugt auf einer elektrischen Leiterplatte (printed circuit board, PCB) angeordnet, über welche die Lichtquelle (LED) mit elektrischer Energie versorgt wird. Dabei kann die Leiterplatte eine Seite des Gehäuses bilden. Das Gehäuse ist derart um die LED bzw. den LED-Verguss angeordnet, dass das Koppelmedium (z. B. ein Silikon-Gel) den LED-Verguss auf allen Seiten, bis auf die Seite mit der elektrischen Kontaktierung umschließt. Vorzugsweise wird das gesamte Gehäuse mit dem Koppelmedium gefüllt.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn mindestens eine der Wandungen des Gehäuses von einer Lichteinkoppelfläche der Vorsatzoptik gebildet wird. Bspw. könnte das Gehäuse nach oben hin von der Lichteinkoppelfläche verschlossen werden, so dass nach Möglichkeit zwischen dem Koppelmedium und der Vorsatzoptik kein Luftspalt ausgebildet ist. Es muss verhindert werden, dass Luft mit einer Brechzahl von ca. 1,0003 oder ein anderes Medium mit einer geringeren Brechzahl als das Koppelmedium (etwa 1,4) im Strahlengang der von der LED ausgesandten Lichtstrahlen angeordnet ist. Vor allem nahezu identische Brechzahlen der im Strahlengang angeordneten Materialien führen zu deutlich verringerten Fresnel-Verlusten.
  • Das Silikon-Gel hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten CTE, der deutlich größer ist als der des Materials des Gehäuses oder der Vorsatzoptik. Falls die für das Koppelmedium verwendeten Materialien einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizient aufweisen als das Gehäuse oder das Material der Vorsatzoptik, ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse mindestens einen Wärmeausdehnungsbereich zum Ausgleich von Variationen des Volumens des Koppelmediums infolge von Temperaturschwankungen aufweist. Während des Betriebs der LED entsteht wärme, die das angrenzende Koppelmedium (z. B. das Silikon-Gel) erhitzt, das sich infolgedessen ausdehnt. Zum Ausgleich der Variation des Volumens des Koppelmediums weist das Gehäuse, bevorzugt in einem Bereich, durch den keine von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahlen hindurchtreten, den Wärmeausdehnungsbereich auf. Dieser könnte bspw. neben der Lichteinkoppelfläche der Vorsatzoptik angeordnet sein. Denkbar wäre auch, dass das gesamte Gehäuse aus einem elastischen Material besteht, das sich in seiner Form bei wärmebedingter Ausdehnung oder Schrumpfung des Koppelmediums elastisch verändern kann. Dadurch wird verhindert, dass durch die Ausdehnung des Koppelmediums bspw. die Vorsatzoptik aus dem Gehäuse herausgehoben wird oder dass sich im Gehäuse hohe mechanische Spannungen bilden. Der Wärmeausdehnungsbereich kann bspw. auch als ein aus einem elastisch nachgiebigen Material bestehender Abschnitt des Gehäuses oder als ein elastisch komprimierbarer Bereich im Inneren des Gehäuses ausgebildet sein, wobei der komprimierbare Bereich außerhalb des Strahlengangs durch das Koppelmedium ausgebildet ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile sowie ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft erläutert. Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtmodul in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Längsschnitt.
  • Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das Lichtmodul 10 kann in Scheinwerfern oder Leuchten eingesetzt werden. Das Lichtmodul 10 umfasst eine elektronische Leiterplatte 12, die auch als printed circuit board (PCB) bezeichnet wird. Auf der Leiterplatte 12 ist eine Leuchtdiode (LED) 14 mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert. Selbstverständlich können auch mehr als eine LED 14 eingesetzt werden, bspw. ein LED-Array. Unterschiedliche, von weiß abweichende Farben des von dem Lichtmodul 10 ausgesandten Lichts können durch Verwendung geeigneter LEDs 14, die Licht der gewünschten Farbe aussenden, durch im Strahlengang angeordnete Farbfilter oder durch Verwendung verschiedenfarbiger LEDs 14, deren Licht sich zu der gewünschten Lichtfarbe überlagert, realisiert werden.
  • Unterhalb der Leiterplatte 12 ist üblicherweise ein Kühlkörper (nicht dargestellt) zum Ableiten von Wärme angeordnet, die während des Betriebs der LED 14 entsteht. Die LED 14 weist ein lichtemittierendes Halbleiterelement 16 auf, das mit einer Vergussmasse 18 aus ausgehärtetem transparent klarem Kunststoff oder Gießharz umgeben ist. Die Vergussmasse kann optische Eigenschaften, bspw. die hindurchtretenden Lichtstrahlen bündelnde Eigenschaften, aufweisen. Die Vergussmasse 18 weist eine Brechzahl von etwa 1,4 auf.
  • Die LED 14 ist von einem optischen Koppelmedium, das bspw. aus einem Silikon-Gel 22 besteht, umschlossen. Als Silikon-Gel können Ein- oder Zweikomponenten-Silikone eingesetzt werden. Geeignet ist bspw. ein Silikon-Gel aus der Markengruppe der RTV 600er Silikone (z. B. RTV-615 oder RTV-655). Diese Silikongruppe umfasst bei Raumtemperatur vernetzende (room temperature vulcanizing; RTV) Silikon-Kautschuke. RTV 615-Silikone gehören einer Zweikomponenten Silikongruppe an, die zunächst gelartig sind. Nach dem Zusammenbringen der beiden Komponenten kommt es zu einer Vernetzung der Moleküle der Mischung, wobei diese klar und transparent bleibt. Das vernetzte Silikon-Gel weist anschließend eine Brechzahl von etwa 1,4 auf. Selbstverständlich sind auch belieb andere Werte > 1,0 denkbar, bspw. von 1,7 oder 2,0.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuse 24 auf der Leiterplatte 12 angeordnet, das in dessen Innerem die LED 14 umfasst. Die Form des Gehäuses 24 kann beliebig gewählt werden. Insbesondere ist an eine in der Draufsicht rechteckige, quadratische oder runde Form gedacht. Das Silikon-Gel 22 wird in das Gehäuse 24 gefüllt, so dass der gesamte Innenraum des Gehäuses 24 mit dem Gel 22 ausgefüllt ist. Insbesondere ist zwischen der Lichtaustrittsfläche 20 des Vergusses 18 der LED 14 und einer Lichteintrittsfläche des Koppelmediums 22 kein Luftspalt ausgebildet. Vielmehr geht das aus der Lichtaustrittsfläche 20 austretende Licht unmittelbar über in das Koppelmedium 22. Eine Wandung des Gehäuses 24 wird durch eine Lichteinkoppelfläche 28 einer Vorsatzoptik 26 des Lichtmoduls 10 gebildet. Das Silikon-Gel 22 füllt also den gesamten Bereich zwischen der LED 14 und der Lichteinkoppelfläche 28 der Vorsatzoptik 26 aus, durch den von der LED 14 ausgesandte Lichtstrahlen hindurchtreten können.
  • Das Gehäuse 24 umfasst an einer der Leiterplatte 12 gegenüberliegenden Seite einen Wärmeausdehnungsbereich 30 zum Ausgleich von Variationen des Volumens des Koppelmediums 22 infolge von Temperaturschwankungen auf. Der Wärmeausdehnungsbereich 30 kann sich ringförmig um die Vorsatzoptik 26 erstrecken. Alternativ kann er auch lediglich in Teilbereichen der Oberseite des Gehäuses 24 ausgebildet sein. Selbstverständlich können die Wärmeausdehnungsbereiche 30 auch beliebig anders ausgebildet sein, bspw. in Form von komprimierbaren Abschnitten oder Bereichen im Inneren des Gehäuses 24 dort, wo die durch die LED 14 ausgesandten Lichtstrahlen nicht hingelangen können. Es wäre auch denkbar, dass das gesamte Gehäuse 24 aus einem elastischem Material besteht, das bei wärmebedingter Ausdehnung des Silikon-Gels 22 elastisch nachgibt. Die Möglichkeit einer Volumenvariation des Koppelmediums 22 und das Vorhalten eines entsprechenden Wärmeausdehnungsbereichs 30 ist besonders vorteilhaft beim Einsatz in einem LED-Lichtmodul, wo relativ hohe Temperaturen und somit innerhalb kurzer Zeit auch große Temperaturschwankungen auftreten können. Durch die Möglichkeit einer Volumenvariation können Spannungen im Koppelmedium 22 und damit möglicherweise verbundene sich verändernde optische Eigenschaften des Koppelmediums 22 verhindert werden.
  • Die Vorsatzoptik 26 ist aus einem klaren transparenten Material, wie Glas oder Kunststoff, bspw. aus Polycarbonat (PC) hergestellt. Sie dient zur Bündelung des von der LED 14 ausgesandten und in die Vorsatzoptik 26 eingekoppelten Lichts mittels Totalreflexion an den Grenzflächen der Vorsatzoptik 26. Die Vorsatzoptik 26 hat vorzugsweise eine in der Draufsicht runde Form und erstreckt sich rotationssymmetrisch um eine Längsachse 32. Das Material der Vorsatzoptik 26 weist eine Brechzahl auf, die in etwa der Brechzahl des Silikon-Gels 22 bzw. des LED-Vergusses 18 entspricht (etwa 1,4).
  • Das in der Figur gezeigte Lichtmodul 10 kann folgendermaßen genutzt werden:
    Die LED 14 sendet Lichtstrahlen aus. Diese treten von dem Halbleiterelement 16 unmittelbar in den Verguss 18 ein, den sie über die Lichtaustrittsfläche 20 wieder verlassen. Da zwischen der Lichtaustrittsfläche 20 und einer Lichteinkoppelfläche der Vorsatzoptik 26 kein Luftspalt ausgebildet ist, kann das Licht aus der Lichtaustrittsfläche 20 unmittelbar in die Vorsatzoptik 26 eintreten. Da das Koppelmediums 22 und das Material der Vorsatzoptik 26 in etwa gleich große Brechzahlen (etwa 1,4) aufweisen, werden die Fresnel-Verluste beim Übergang von dem Verguss 18 in die Vorsatzoptik 26 minimiert bzw. sogar ganz eliminiert. Das erfindungsgemäße Lichtmodul 10 hat einen besonders hohen Wirkungsgrad. Das Lichtmodul 10 ist derart aufgebaut, dass im Strahlengang der von der LED 14 ausgesandten Lichtstrahlen bis zur Vorsatzoptik 26 ausschließlich Materialien mit in etwa gleich großen Brechzahlen angeordnet sind. Vorzugsweise ist im Strahlengang der von der LED 14 ausgesandten Lichtstrahlen bis zur Vorsatzoptik 26 kein anderes Medium als das Silikon-Gel 22 angeordnet. Insbesondere existiert im gesamten Strahlengang der von der LED 14 ausgesandten Lichtstrahlen bis zur Vorsatzoptik 26 kein Luftspalt, der eine deutlich geringere Brechzahl als 1,4 aufweist (etwa 1,0003).
  • 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
    • DE 102007038787 A1 [0002]

Claims (16)

  1. Lichtmodul (10) für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Lichtquelle (14) zum Aussenden von Licht und einer der mindestens einen Lichtquelle (14) zugeordneten Vorsatzoptik (26) zum Steuern des ausgesandten Lichts, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Lichtquelle (14) und der Vorsatzoptik (26) ein von Luft abweichendes optisches Koppelmedium (22) angeordnet ist.
  2. Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmedium (22) zwischen der Lichtquelle (14) und der Vorsatzoptik (22) eine Brechzahl von > 1 aufweist.
  3. Lichtmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode (14) umfasst.
  4. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (14) von einem in ausgehärtetem Zustand festen oder gelartigen transparenten Körper (18), insbesondere in einem Körper aus einer Giesharzmasse, umschlossen ist.
  5. Lichtmodul (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brechzahl des Koppelmediums (22) zwischen einer Brechzahl des die Lichtquelle (14) umschließenden transparenten Körpers (18) und einer Brechzahl der Vorsatzoptik (22) liegt.
  6. Lichtmodul (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl des Koppelmediums (22) etwa der Brechzahl des die Lichtquelle 814) umschließenden transparenten Körpers (18) entspricht.
  7. Lichtmodul (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl des Koppelmediums (22) etwa der Brechzahl der Vorsatzoptik (22) entspricht.
  8. Lichtmodul (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl des Koppelmediums (22) etwa einem Mittelwert zwischen der Brechzahl des die Lichtquelle (14) umschließenden transparenten Körpers (18) und der Brechzahl der Vorsatzoptik (22) entspricht.
  9. Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl des die Lichtquelle (14) umschließenden transparenten Körpers (18) in etwa der Brechzahl der Vorsatzoptik (26) entspricht.
  10. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmedium (22) ein transparentes, für optische Zwecke geeignetes Silikon-Gel umfasst.
  11. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmedium (22) von einem Gehäuse (24) umgeben ist.
  12. Lichtmodul (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (14) in dem Gehäuse (24) angeordnet ist.
  13. Lichtmodul (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24) mehrere Wandungen aufweist und mindestens eine der Gehäusewandungen von einer Lichteinkoppelfläche (28) der Vorsatzoptik (26) gebildet ist.
  14. Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24) mindestens einen Wärmeausdehnungsbereich (30) zum Ausgleich von Variationen des Volumens des Koppelmediums (22) infolge von Temperaturschwankungen aufweist.
  15. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmedium (22) einen Bereich im Strahlengang des von der Lichtquelle (14) ausgesandten Lichts zwischen der Lichtquelle (14) bzw. dem die Lichtquelle (14) umschließenden transparenten Körper (18) und der Vorsatzoptik (26) vollständig ausfüllt.
  16. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik (26) totalreflektierende Eigenschaften aufweist.
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