DE102009049385A1

DE102009049385A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102009049385A1
Application number: DE102009049385A
Authority: DE
Inventors: Dirk Kliebisch; Wolfgang Menk
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer ersten Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen ersten Lichtverteilung in einer Hauptabstrahlrichtung, mit einer zweiten Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen zweiten Lichtverteilung in einer einen spitzen Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung bildenden Nebenabstrahlrichtung, dass die zweite Lichteinheit ein Leuchtelement und ein demselben vorgelagertes Optikelement umfasst, dass das Optikelement auf einer dem Leuchtelement zugewandten Seite eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche und mindestens eine Reflexionsfläche zum Reflektieren des Lichtes innerhalb des Optikelementes aufweist, wobei die Reflexionsfläche lediglich auf einer der Lichteintrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Optikelementes angeordnet und derart ausgebildet ist, dass durch einmalige Reflexion des in das Optikelement eingetretenen Lichtbündels dasselbe über die Lichtaustrittsfläche auskoppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer ersten Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen ersten Lichtverteilung in einer Hauptabstrahlrichtung, mit einer zweiten Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen zweiten Lichtverteilung in einer einen spitzen Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung bildenden Nebenabstrahlrichtung, dass die zweite Lichteinheit ein Leuchtelement und ein demselben vorgelagertes Optikelement umfasst, dass das Optikelement auf einer dem Leuchtelement zugewandten Seite eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche und mindestens eine Reflexionsfläche zum Reflektieren des Lichtes innerhalb des Optikelementes aufweist.
Aus der WO 2008/138106 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine erste Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen ersten Lichtverteilung und eine zweite Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen zweiten Lichtverteilung aufweist. Die erste Lichteinheit kann beispielsweise zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung dienen. Die zweite Lichteinheit kann zur Erzeugung einer Abbiegelichtverteilung dienen, die bedarfsabhängig zuschaltbar ist. Die zweite Lichteinheit erzeugt somit ein Lichtbündel, das unter einem relativ großen spitzen Winkel zu einer Fahrzeugslängsachse abgestrahlt wird, wobei die hierdurch gebildete Nebenabstrahlrichtung einen relativ großen spitzen Winkel zu einer Hauptabstrahlrichtung der ersten Lichteinheit bildet. Zur Erzeugung der Abbiegelichtfunktion weist die zweite Leuchteinheit eine Mehrzahl von in Seitenansicht gesehen D-förmige Optikelemente auf, denen jeweils eine Leuchtdiode (LED) als Leuchtelement zugeordnet sind. Die Leuchtdioden sind jeweils einer im Wesentlichen schmalen Lichteintrittsfläche des D-förmigen Optikelementes zugeordnet. Eine gegenüberliegende Lichtaustrittsfläche ist schmal und bogenförmig ausgebildet; sie verjüngt sich in Richtung der Lichteintrittsfläche. Das D-förmige Optikelement ist relativ flach ausgebildet, wobei gegenüberliegende Flachseiten Reflexionsflächen bilden, damit das an der Lichteintrittsfläche eingekoppelte Licht in Richtung der Lichtaustrittsfläche durch mehrfache Totalreflexion an den Reflexionsflächen geleitet wird. Das austretende Lichtbündel wird im Wesentlichen durch die Formgebung der Lichtaustrittsfläche bestimmt. Die Reflexionsflächen dienen im Wesentlichen zur Lichtleitung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass auf platzsparende Weise eine Lichteinheit mit einer relativ breiten Lichtverteilung in eine Beleuchtungsvorrichtung integrierbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche lediglich auf einer der Lichteintrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Optikelementes angeordnet und derart ausgebildet ist, dass durch einmalige Reflexion des in das Optikelement eingetretenen Lichtbündels dasselbe über die Lichtaustrittsfläche auskoppelbar ist.
Nach der Erfindung ist lediglich eine einzige Reflexionsfläche vorgesehen, mittels derer im Wesentlichen die vorgegebene breite Lichtverteilung erzeugt wird. Vorteilhaft erfolgt die Lichtformung zur Erzeugung einer Hell/Dunkel-Grenze hauptsächlich reflektiv. Hierdurch lässt sich die Farbdispersion minimieren bzw. ein unerwünschter Farbsaumeffekt an der Hell/Dunkel-Grenze reduzieren. Nach der Erfindung ist eine Lichtformung vorgesehen, bei der zuerst eine Lichtbrechung, dann eine Lichtreflexion und abschließend eine Lichtbrechung vorgesehen ist. Hierdurch lässt sich gezielt die gewünschte breite Lichtverteilung bzw. das relativ breite Lichtbild formen, wobei das hierfür eingesetzte Optikelement relativ platzsparend ausgebildet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Optikelement eine Lichteintrittsfläche auf, deren Hauptnormale senkrecht zu einer Hauptnormalen der Lichtaustrittsfläche ist. Eine Hauptabstrahlrichtung des Leuchtelementes verläuft im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse bzw. quer zur Hauptnormalen der Lichtaustrittsfläche. Vorteilhaft kann das Leuchtelement platzsparend unmittelbar seitlich zum Optikelement angeordnet sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Lichtaustrittsfläche des Optikelementes verbreitert ausgebildet, wobei ein erster Rand der Lichtaustrittsfläche über die Reflexionsfläche des Optikelementes und ein gegenüberliegender zweiter Rand der Lichtaustrittsfläche über die Lichteintrittsfläche bzw. Lichtquelle hinausragt. Vorteilhaft kann die Lichtaustrittsfläche zur Abdeckung von zusätzlichen Bauteilen der Leuchteinheit, wie beispielsweise einem Kühlkörper für das Leuchtelement dienen. Das Erscheinungsbild der zweiten Lichteinheit kann vorteilhaft durch die Ausformung der Lichtaustrittsfläche erfolgen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Optikelement als ein massiver Optikblock ausgebildet, der im Horizontalschnitt annähernd dreieckförmig ausgebildet ist. Hierdurch kann platzsparend und zuverlässig die vorgegebene breite Lichtverteilung bereitgestellt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer in einer Beleuchtungsvorrichtung integrierten zweiten Lichteinheit zur Erzeugung einer breiten Lichtverteilung,
2 eine Aufsicht der zweiten Lichteinheit,
3 eine Seitenansicht der zweiten Lichteinheit,
4 eine schematische Darstellung eines Lichtweges durch die zweite Lichteinheit und
5 eine Abbiegelichtverteilung der zweiten Lichteinheit, die in einem linken Scheinwerfer integriert angeordnet ist.
Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann beispielsweise als Scheinwerfer in einem Bugbereich eines Fahrzeugs oder als Leuchte in einem Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtungsvorrichtung als Scheinwerfer ausgebildet, in dessen Gehäuse zum einen eine nicht dargestellte erste Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung (Abblendlichtverteilung bzw. Fernlichtverteilung) in einer Hauptabstrahlrichtung H und zum anderen eine erfindungsgemäße zweite Lichteinheit 1 zur Erzeugung einer vorgegebenen breiten zweiten Lichtverteilung (Abbiegelichtverteilung 2) in einer Nebenabstrahlrichtung N vorgesehen ist. Die Abbiegelichtverteilung 2 der in einem linken Scheinwerfer integrierten zweiten Lichteinheit 1 ist beispielsweise in 5 dargestellt, wobei zur Bildung dieser Abbiegelichtverteilung 2 ein Lichtbündel L in eine Nebenabstrahlrichtung N abgestrahlt wird, die in einem in einer horizontalen Ebene verlaufenden spitzen Winkel α zu einer Hauptabstrahlrichtung H der ersten Lichteinheit verläuft, siehe 4.
Das als massiver Optikblock ausgebildete Optikelement 3 weist neben der Lichtaustrittsfläche 5 eine Lichteintrittsfläche 6 sowie eine Reflexionsfläche 7 auf. Im Horizontalschnitt bilden die Lichtaustrittsfläche 5, die Lichteintrittsfläche 6 sowie die Reflexionsfläche 7 annähernd ein Dreieck. Der Lichteintrittsfläche 6 ist ein als Leuchtdiode (LED) ausgebildetes Leuchtelement 8 zugeordnet, dessen Lichtbündel durch die Lichteintrittsfläche 6 in das Optikelement 3 eintritt, einmalig an der Reflexionsfläche 7 reflektiert oder totalreflektiert wird und dann über die Lichtaustrittsfläche 5 aus dem Optikelement 3 austritt.
Dem Leuchtelement 8 kann eine nicht dargestellte Blendkante zugeordnet sein, so dass ein Lichtbündel mit einer vorgegebenen Hell-Dunkel-Grenze erzeugt wird. Die Reflexionsfläche 7 ist derart geformt, dass über die Lichtaustrittsfläche 5 die vorgegebene Abbiegelichtverteilung mit der Hell-Dunkel-Grenze abgestrahlt wird. Vorzugsweise ist die Reflexionsfläche 7 als eine Freiformfläche ausgebildet, wobei die Reflexionsfläche 7 beispielsweise als nach innen verspiegelte Fläche ausgebildet sein kann. Alternativ kann die Reflexionsfläche 7 auch als eine Totalreflexionsfläche ausgebildet sein, wobei der wesentliche Teil des über die Lichteintrittsfläche 6 eingetretenen Lichtes in Richtung der Lichtaustrittsfläche 5 totalreflektiert wird.
Wie besser aus 2 ersichtlich ist, weist die Lichteintrittsfläche 6 eine Hauptnormale N_E auf, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptnormalen N_A der Lichtaustrittsfläche 5 verläuft. Das von dem Leuchtelement 8 emittierte Licht wird somit im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse bzw. quer zur Hauptnormalen N_A der Lichtaustrittsfläche 5 in das Optikelement 3 eingekoppelt. Durch einmalige Reflexion des Lichtes an der Reflexionsfläche 7 wird dasselbe in Richtung der Lichtaustrittsfläche 5 reflektiert, von der es dann unter dem spitzen Winkel α relativ zu der Flächennormalen N_A der Lichtaustrittsfläche 5 gebrochen wird.
Bezogen auf eine vertikale Ebene des Optikelementes 3 befinden sich zum einen die Lichteintrittsfläche 6 und zum anderen die Reflexionsfläche 7 an gegenüberliegenden Seiten dieser vertikalen Ebene.
Die Lichtaustrittsfläche 5 kann eben, kuppenförmig oder als Freiformfläche ausgebildet sein, wobei bei kuppenförmiger Ausführung der Radius der Lichtaustrittsfläche 5 relativ groß ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Lichtaustrittsfläche 5 verbreitert ausgebildet, wobei ein erster Rand 9 der Lichtaustrittsfläche 5 über die Reflexionsfläche 7 und ein gegenüberliegender zweiter Rand 10 der Lichtaustrittsfläche 5 über die Lichteintrittsfläche 6 bzw. das Leuchtelement 8 hinausragt. Die Lichtaustrittsfläche 5 bildet somit eine Abdeckung bzw. Verblendung, die die Einsicht auf weitere Bauteile innerhalb der zweiten Lichteinheit von außen versperrt. Beispielsweise kann hierdurch ein Kühlkörper der Leuchtelementes 8 vor Blicken von außen verborgen gehalten werden.
Das Optikelement 3 (massiver Optikblock) ist über randseitig an der Lichtaustrittsfläche 5 angreifende Haltemittel 4 an einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung gehaltert.
Insbesondere kann das Erscheinungsbild der zweiten Lichteinheit 1 durch Ausbildung der Lichtaustrittsfläche 5 in lichttechnisch nicht benötigten Teilbereichen derselben variiert werden.
Das Optikelement 3 ist aus einem transparenten Glas- oder Kunststoffmaterial hergestellt. Je nach optischem Wirkprinzip muss die Reflexionsfläche 7 verspiegelt werden. Zusätzlich können die lichttechnisch irrelevanten Teilbereiche des Optikkörpers 3 verspiegelt werden, um dahinterliegende Elemente zu verbergen. Das Optikelement 3 kann beispielsweise eine Höhe, Breite und Tiefe von jeweils 30 mm aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Lichteinheit
2: Abbiegelichtverteilung
3: Optikelement
4: Haltemittel
5: Lichtaustrittsfläche
6: Lichteintrittsfläche
7: Reflexionsfläche
8: Leuchtelement
9: erster Rand
10: zweiter Rand
H: Hauptabstrahlrichtung
N: Nebenabstrahlrichtung
NA: Hauptnormale der Lichtaustrittsfläche
NE: Hauptnormale der Lichteintrittsfläche
L: Lichtbündel
α: Winkel

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

WO 2008/138106 A1 [0002]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer ersten Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen ersten Lichtverteilung in einer Hauptabstrahlrichtung, mit einer zweiten Lichteinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen zweiten Lichtverteilung in einer einen spitzen Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung bildenden Nebenabstrahlrichtung, dass die zweite Lichteinheit ein Leuchtelement und ein demselben vorgelagertes Optikelement umfasst, dass das Optikelement auf einer dem Leuchtelement zugewandten Seite eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche und mindestens eine Reflexionsfläche zum Reflektieren des Lichtes innerhalb des Optikelementes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (7) lediglich auf einer der Lichteintrittsfläche (6) gegenüberliegenden Seite des Optikelementes (3) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass durch einmalige Reflexion des in das Optikelement (3) eingetretenen Lichtbündels (L) dasselbe über die Lichtaustrittsfläche (5) auskoppelbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (7) derart auf das eingekoppelte Lichtbündel (L) einwirkt, dass an der Lichtaustrittsfläche (5) ein eine Hell/Dunkel-Grenze bildendes Lichtbündel (L) auskoppelbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptnormale (N_E) der Lichteintrittsfläche (6) des Optikelementes (3) senkrecht oder in einem spitzen Winkel zu einer Hauptnormalen (N_A) der Lichtaustrittsfläche (5) des Optikelementes (3) verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptnormale (N_A) der Lichtaustrittsfläche (5) in einem spitzen Winkel (α) zu einer Nebenabstrahlrichtung (N) des durch die Lichtaustrittsfläche (5) ausgekoppelten Lichtbündels (L) verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leuchtelement (8) eine Blendkante zugeordnet ist zur Erzeugung des Lichtbündels (L) mit einer vorgegebenen Hell/Dunkel-Grenze.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (5) eben, oder kuppenförmig oder als Freiformfläche ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (7) als eine Totalreflexionsfläche oder als eine verspiegelte Fläche ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (5) des Optikelementes (3) verbreitert ausgebildet ist, wobei ein erster Rand (9) der Lichtaustrittsfläche (5) über die Reflexionsfläche (7) einerseits und ein gegenüberliegender zweiter Rand (10) der Lichtaustrittsfläche (5) über die Lichteintrittsfläche (6) und/oder das Leuchtelement (8) andererseits hinausragt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (3) als ein massiver Optikblock ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (3) über zumindest randseitig an der der Lichtaustrittsfläche (5) angreifende Haltemittel (4) an einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung gehaltert ist.