DE102010001526B4

DE102010001526B4 - Beleuchtungseinheit mit einem Prisma für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010001526B4
Application number: DE102010001526.1A
Authority: DE
Inventors: Haruki Yoshida
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2030-02-04
Also published as: US8568008B2; US20100195344A1; CN101799141B; DE102010001526A1; JP5424457B2; CN101799141A; JP2010182534A; US20100195343A1

Abstract

Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug, die umfasst: ein Licht emittierendes Element (20L), ein Außengehäuse (40) mit einer Öffnung (40K), an dem das Licht emittierende Element (20L) montiert ist, und ein Prisma (30), das zwischen dem Licht emittierenden Element (20L) und der Öffnung (40K) angeordnet ist, wobei das Prisma (30) einen Spitzenteil (30C), der an der Öffnung (40K) angeordnet ist, einen Körperteil (30R), der an den Spitzenteil (30C) anschließt, einen Flanschteil (30B), der an den Körperteil (30R) anschließt, und eine Stufe (40L) an einer Grenzfläche zwischen dem Spitzenteil (30C) und dem Körperteil (30R) umfasst, wobei die Stufe (40L) einen Oberflächenabschnitt aufweist, der zu einer Seitenfläche des Körperteils (30R) senkrecht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperteil (30R) eine rechteckige Kastenform aufweist und die dem Licht emittierenden Element (20L) gegenüberliegende Seite des Prismas (30) durch eine plane Fläche gebildet wird, so dass Licht, das von dem Licht emittierenden Element (20L) emittiert wird, die plane Fläche passiert, wobei das Prisma (30) so ausgebildet ist, dass der Teil des von dem Licht emittierenden Element (20L) emittierten Lichts, der von einer Seitenfläche des Körperteils (30R) reflektiert wird, an der Stufe (40L) so reflektiert wird, dass er nicht aus der Öffnung (40K) ausgegeben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug und insbesondere eine Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug, die mit einem Deckenleuchtenprisma ausgestattet ist.
Ein in einem Innenausstattungspaneel integriertes Beleuchtungselement ist bereits aus der DE 10 2007 029140 (A1) bekannt. Das Beleuchtungselement umfasst einen Lichtleitkörper, der in einer in dem Innenausstattungspaneel ausgebildeten Aufnahmebohrung angeordnet ist, wobei der Lichtleitkörper eine Lichteintrittsfläche sowie eine im Bereich einer im montierten Zustand des Innenausstattungspaneels sichtbaren Paneeloberfläche angeordnete Lichtautrittsfläche umfasst. Die sichtbare Paneeloberfläche sowie die Lichtaustrittsfläche des Lichtleitkörpers sind mit einer kontinuierlichen Lackschicht versehen.
Ein Leuchtelement mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche und einer besonders kleinen leuchtenden Fläche ist aus der DE 103 31 075 (A1) bekannt. Dieses Leuchtelement weist ein Leuchtmittel auf, das in einen Leuchtenträger einbaubar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement einen lichtdurchlässigen Linsenkörper mit einer linsenförmigen Lichteintrittsfläche und mit einer Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei die Lichtaustrittsfläche kleiner als die Lichteintrittsfläche ist.
Eine ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte und in JP H05-12282 U beschriebene Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug gibt eine dünne Spotbeleuchtung aus und verhindert ein Blenden. Zu diesem Zweck umfasst die Beleuchtungseinheit eine Abdeckung mit einem Schlitz und eine Linse mit einem konvexen Teil. Weil der konvexe Teil der Linse in den Schlitz der Abdeckung eingesteckt ist, geht das aus einer Lichtquelle emittierte Licht durch den konvexen Teil hindurch und wird als dünne Spotbeleuchtung von einer Design-Fläche ausgegeben. Weiterhin umfasst die bekannte Beleuchtungseinheit ein Lichtstreuelement, das an einer Außenfläche des konvexen Teils und an einer Innenfläche des Schlitzes vorgesehen ist, um ein Blenden zu verhindern.
Die bekannten Beleuchtungseinheiten erfordern jedoch eine kurze Distanz zwischen der Lichtquelle und der Linse. Wenn die Lichtquelle dagegen auf einem Substrat montiert ist, wird die Distanz zwischen der Lichtquelle und der Design-Fläche lang. Das ist der Grund dafür, warum die bekannten Lichtquellen nicht ohne Weiteres an einem Substrat montiert werden können.
Der Anmelder nimmt auf eine andere dem Anmelder bekannte Beleuchtungseinheit Bezug, um das oben beschriebene Problem zu verdeutlichen. 3 ist eine perspektivische, erweiterte Ansicht einer bekannten Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug. In dieser bekannten Beleuchtungseinheit kann eine Lichtquelle auf einem Substrat montiert werden, indem die Distanz zwischen der Lichtquelle und einer Linse mit einem Prisma vergrößert wird. Die bekannte Beleuchtungseinheit 100 umfasst ein Substrat 20, ein Deckenleuchtenprisma 35, ein Außengehäuse 45 und drei Schaltknöpfe 50 in dieser Reihenfolge von oben nach unten. Das Substrat 20, das Deckenleuchtenprisma 35 (nachfolgend einfach als Prisma bezeichnet) und die drei Schaltknöpfe 50 sind an dem Außengehäuse 45 montiert. Auf dem Substrat 20 ist ein Licht emittierendes Element 20L (in diesem Fall eine Licht emittierende Diode (LED)) montiert.
Wenn die LED 20L an dem Substrat 20 montiert wird, wird die LED 20L mit Schaltern oder ähnlichem montiert. Weil die Schalter eine größere Größe aufweisen als die LED 20L ist die Position der LED 20L an dem Substrat 20 von einer Design-Fläche entfernt, an der ein Ausgabeloch vorgesehen ist. Deshalb führt das Prisma 35 das von der LED 20L emittierte Licht zu dem Ausgabeloch, damit das Ausgabeloch kleiner vorgesehen werden kann.
Durch umfangreiche Untersuchungen in Bezug auf die oben beschriebene bekannte Beleuchtungseinheit, in der das Prisma das emittierte Licht führt, hat der Anmelder herausgefunden, dass eine ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs auftritt, weil das Licht in einer unerwarteten Richtung geführt wird.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf das vorstehend genannte Problem Bezug. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine mit einem Prisma ausgestattete Beleuchtungseinheit zur Verfügung zu stellen, bei der eine LED auf einem Substrat montiert ist und das Prisma das von der LED emittierte Licht so führt, dass Licht nicht in einer unerwarteten Richtung gerichtet wird, um eine ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs zu verhindern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird das durch das Prisma an der Stufe reflektierte Licht nicht zu der Öffnung gerichtet wodurch verhindert werden kann, dass das Licht in einer unerwarteten Richtung gerichtet wird. Dadurch kann eine ungleichmäßige Beleuchtung verhindert werden.
In einer erfindungsgemäßen Alternative weist die Stufe des Prismas eine rechteckige Kastenform auf. Wegen der rechteckigen Kastenform rollt das Prisma nicht, wenn es auf eine geneigte Ebene gelegt wird. Dadurch wird die Verarbeitungsfähigkeit während der Montage der Beleuchtungseinheit verbessert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vereinfacht das einstückige Gießen des Prismas die Ausbildung eines Prismas, das eine ungeregelte Reflexion verhindert.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vertikale Schnittansicht der montierten Beleuchtungseinheit von 1 durch das Prisma hindurch.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Beleuchtungseinheit aus dem Stand der Technik für ein Fahrzeug.
4 ist eine vertikale Schnittansicht der montierten Beleuchtungseinheit von 3 durch das Prisma hindurch.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Zuerst wird beschrieben, warum im Stand der Technik die Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs ungleichmäßig ist.
Durch umfangreiche Untersuchungen konnte der Anmelder herausfinden, dass die Ursache für die ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs in der Form des für die Beleuchtungseinheit von 3 verwendeten Prismas liegt. Der Zusammenhang wird im Folgenden mit Bezug auf 4 erläutert.
4 ist eine vertikale Schnittansicht der montierten Beleuchtungseinheit von 3 durch das Prisma hindurch. In 4 geben die drei Linien L1–L3 jeweils Lichter L1 bis L3 an, die aus einer Licht emittierenden Diode (LED) 20L emittiert werden. Das nach unten gerichtete Licht L1 geht von oben nach unten durch das Prisma 35 hindurch und wird aus der Öffnung 45K des Außengehäuses 45 zu einem vorbestimmten Beleuchtungsbereich ausgegeben. Das geneigte Licht L2 geht gerade noch von oben nach unten durch das Prisma 35 hindurch und wird aus der Öffnung 45K des Außengehäuses 45 zu einem vorbestimmten Beleuchtungsbereich ausgegeben. Das Licht L3 wird in einer stärker in Bezug auf das Prisma 35 geneigten Richtung ausgegeben als das Licht L2. Obwohl das Licht L3 von oben in das Prisma eintritt, wird das Licht L3 an der Seitenfläche 45L des zylindrischen Prismas 35 reflektiert. Dann wird das Licht L3 von der Öffnung 45K des Außengehäuses 45 ausgegeben und kreuzt die Ecke der Öffnung 45K mit einem großen Winkel. Deshalb wird das Licht L3 in einer ganz anderen Richtung und nicht zu dem vorbestimmten Beleuchtungsbereich ausgegeben. Bei dem Licht L3 handelt es sich also um ein abgelenktes Licht.
Die Ursache für die ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs ist also darin gegeben, dass das durch das Prisma 35 geführte Licht aufgrund einer Reflexion an der Seitenfläche des Prismas 35 in einer unerwarteten Richtung abgelenkt wird.
Im Folgenden wird die Form des Prismas 30 erläutert, das in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine Vertikalschnittansicht der montierten Beleuchtungseinheit von 1 durch das Prisma hindurch. Das Prisma 30 umfasst einen Spitzenteil 30C, einen Körperteil 30R und einen Flanschteil 30B. Der Spitzenteil 30C ist in Nachbarschaft zu einer Öffnung 40K eines Außengehäuses 40 angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Spitzenteil 30C eine zylindrische Form auf. Der Körperteil 30R schließt derart an den Spitzenteil 30C an, dass die Grenzfläche zwischen dem Körperteil 30R und dem Spitzenteil 30C eine Stufe 40L aufweist. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Körperteil 30R eine rechteckige Kastenform auf. Die Stufe 40L weist eine vorbestimmte Breite „a” und eine vorbestimmte Höhe „b” wie in 2 gezeigt auf. Der Flanschteil 30B schließt an die Seite des Körperteils 30R an, die einem Licht emittierenden Element 20L zugewandt ist. Der Flanschteil 30B wird verwendet, um das Prisma 30 an dem Außengehäuse 40 zu montieren. Weil der Spitzenteil 30C, der Körperteil 30R und der Flanschteil 30B einstückig aus demselben Kunstharzmaterial ausgebildet sind, sind die Herstellungskosten für das Prisma 30 nicht so hoch. Außerdem ist die Herstellung des Prismas 30 einfach.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die Stufe an der Grenzfläche zwischen dem Körperteil 30R und dem Spitzenteil 30C derart konfiguriert, dass die Breite „a” größer als die Hälfte der Distanz zwischen der Seitenfläche des Körperteils und einer Achse durch die LED 20L und das Zentrum der Öffnung 40K ist. Außerdem kann die Stufe derart konfiguriert werden, dass die Höhe „b” größer als ein Viertel der Distanz zwischen der LED 20L und der Öffnung 40K ist.
Im Folgenden wird erläutert, wie eine ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs in der beispielhaften Ausführungsform unter Verwendung des nachfolgend erläuterten Prismas 30 verhindert wird. In 2 geben die Linien L1–L5 jeweils Lichter L1–L5 wieder, die jeweils von der Licht emittierenden Diode (LED) in unterschiedlichen Richtungen emittiert werden. Das nach unten gerichtete Licht L1 geht von oben nach unten durch das Prisma 30 hindurch und wird aus der Öffnung 40K des Außengehäuses 40 zu einem vorbestimmten Beleuchtungsbereich ausgegeben. Das geneigte Licht L2 geht gerade noch von oben nach unten durch das Prisma 30 hindurch und wird aus der Öffnung 40K des Außengehäuses 40 zu dem vorbestimmten Beleuchtungsbereich ausgegeben.
Im Gegensatz dazu wird das die Stufe 40L erreichende Licht L3–L5 wie folgt übertragen. Das in einer geneigten Richtung ausgegebene Licht L3 erreicht die Stufe 40L des Prismas 30. Das Licht L3 wird an der Stufe 40L reflektiert und nach oben gerichtet. Das Licht L3 wird also nicht in der Richtung zu der Öffnung 40K gerichtet. Also auch wenn das durch das Prisma 30 geführte Licht in dem Prisma 30 reflektiert wird, wird das Licht nicht aus der Öffnung 40K ausgegeben. Das ist der Grund dafür, warum eine ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs verhindert wird.
Das Licht L4, das in einer stärker geneigten Richtung als das Licht L3 ausgegeben wird, erreicht die Seitenfläche des Körperteils 30R. Das Licht L4 wird an der Seitenfläche reflektiert und wird nach unten gerichtet, sodass es die Stufe 40L erreicht. Dann wird das Licht L4 an der Stufe 40L reflektiert und nach oben gerichtet. Genauso wie das Licht L3 wird auch das Licht L4 nicht aus der Öffnung 40K ausgegeben. Auf diese Weise wird eine ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs verhindert.
Das Licht L5, das in einer stärker geneigten Richtung als das Licht L4 ausgegeben wird, erreicht die Seitenfläche des Körperteils 30R. Das Licht L5 wird an der Seitenfläche reflektiert und nach unten gerichtet. Danach erreicht das Licht L5 eine Seitenfläche des Außengehäuses 40 und wird durch das Außengehäuse 40 absorbiert. Das Licht L5 wird also nicht aus der Öffnung 40K ausgegeben. Auf diese Weise wird eine ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb des Beleuchtungsbereichs verhindert.
Also auch wenn wie oben beschrieben die Lichter L3–L5, die jeweils in einer geneigten Richtung aus der LED 20L ausgegeben werden, die Stufe 40L des Prismas 30 erreichen, wird das Licht L3–L5 nicht in einer Richtung zu der Öffnung 40K des Außengehäuses 40 gerichtet. Dadurch wird eine ungleichmäßige Beleuchtung verhindert.
Der Körperteil 30R der beispielhaften Ausführungsform weist eine rechteckige Kastenform auf, wobei der Körperteil aber auch eine zylindrische Form aufweisen kann. Bei einer derartigen Konfiguration umfasst das Prisma einen ersten Teil mit einem ersten Radius, einen zweiten Teil mit einem zweiten Radius und einen dritten Teil mit einem dritten Radius. Der erste, der zweite und der dritte Radius unterscheiden sich jeweils voneinander. Die Stufe wird zum Beispiel an einer Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Teil durch die Differenz in den Radien gebildet. Vorzugsweise ist die Differenz derart vorgesehen, dass die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Radius größer als die Hälfte der Distanz zwischen einer Seitenfläche des zweiten Teils und einer Achse des zylindrischen Prismas ist.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen an der Form und an den Details vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug, die umfasst: ein Licht emittierendes Element (20L), ein Außengehäuse (40) mit einer Öffnung (40K), an dem das Licht emittierende Element (20L) montiert ist, und ein Prisma (30), das zwischen dem Licht emittierenden Element (20L) und der Öffnung (40K) angeordnet ist, wobei das Prisma (30) einen Spitzenteil (30C), der an der Öffnung (40K) angeordnet ist, einen Körperteil (30R), der an den Spitzenteil (30C) anschließt, einen Flanschteil (30B), der an den Körperteil (30R) anschließt, und eine Stufe (40L) an einer Grenzfläche zwischen dem Spitzenteil (30C) und dem Körperteil (30R) umfasst, wobei die Stufe (40L) einen Oberflächenabschnitt aufweist, der zu einer Seitenfläche des Körperteils (30R) senkrecht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperteil (30R) eine rechteckige Kastenform aufweist und die dem Licht emittierenden Element (20L) gegenüberliegende Seite des Prismas (30) durch eine plane Fläche gebildet wird, so dass Licht, das von dem Licht emittierenden Element (20L) emittiert wird, die plane Fläche passiert, wobei das Prisma (30) so ausgebildet ist, dass der Teil des von dem Licht emittierenden Element (20L) emittierten Lichts, der von einer Seitenfläche des Körperteils (30R) reflektiert wird, an der Stufe (40L) so reflektiert wird, dass er nicht aus der Öffnung (40K) ausgegeben wird.
Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (40L) konfiguriert ist, um aus dem Licht emittierenden Element (20L) emittiertes Licht zu einer Seitenfläche des Körperteils (30R) zu reflektieren.
Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Stufe (40L) größer als ein Viertel der Distanz zwischen der Öffnung (40K) und dem Licht emittierenden Element (20L) ist.
Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Stufe (40L) größer als die Hälfte der Distanz zwischen der Seitenfläche des Körperteils (30R) und einer Achse durch das Licht emittierende Element (20L) und die Mitte der Öffnung (40K) ist.
Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (30) einstückig aus einem Kunstharz ausgebildet ist.
Beleuchtungseinheit für ein Fahrzeug, die umfasst: ein Licht emittierendes Element (20L), ein Außengehäuse (40) mit einer Öffnung (40K), an dem das Licht emittierende Element (20L) montiert ist, ein zylindrisches Prisma (30), das zwischen dem Licht emittierenden Element (20L) und der Öffnung (40K) angeordnet ist, wobei das Prisma (30) einen ersten Teil mit einem ersten Radius, einen zweiten Teil mit einem zweiten Radius und einen dritten Teil mit einem dritten Radius umfasst, und einstückig zum Führen des emittierten Lichts ausgebildet ist, wobei der erste, der zweite und dritte Radius jeweils verschieden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Licht emittierenden Element (20L) gegenüberliegende Seite des Prismas (30) durch eine plane Fläche gebildet wird, so dass Licht, das von dem Licht emittierenden Element (20L) emittiert wird, die plane Fläche passiert, wobei das Prisma (30) so ausgebildet ist, dass der Teil des von dem Licht emittierenden Element (20L) emittierten Lichts, der von einer Seitenfläche des zweiten Teils mit dem zweiten Radius reflektiert wird, an einer Grenzfläche zwischen dem ersten Teil mit dem ersten Radius und dem zweiten Teil mit dem zweiten Radius so reflektiert wird, dass er nicht aus der Öffnung (40K) ausgegeben wird.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Differenzen zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Radius größer ist als die Hälfte der Distanz zwischen einer Seitenfläche des zweiten Teils und einer Achse des zylindrischen Prismas.