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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lampenanordnungen für Kraftfahrzeuge
und insbesondere Lichtleiter zur Verwendung in Fahrzeuglampenanordnungen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Kraftfahrzeuge
aus aktueller Herstellung, wie etwa das moderne Automobil, werden
ab Werk mit einem Beleuchtungssystem ausgestattet, um eine Innen-
und Außenbeleuchtung
für den
Fahrzeugbediener bereitzustellen. Derartige Beleuchtungssysteme umfassen
ein Feld von Lampenanordnungen, die an der Front, den Seiten und
dem Heck des Fahrzeugs montiert oder eingebaut sind. Der Zweck dieser
Lampenanordnungen besteht darin, eine Außenbeleuchtung für den Fahrer
zum sicheren Betrieb des Fahrzeugs bei Bedingungen mit schwachem
Licht, etwa einem Fahren in der Nacht, bereitzustellen, und die Sichtbarkeit
des Fahrzeugs zu erhöhen.
Derartige Beleuchtungssysteme zeigen auch Informationen über das
Vorhandensein, die Position, die Größe und die Fahrtrichtung des
Fahrzeugs an und stellen auch Signalisierungsfunktionen bereit,
um das vom Bediener beabsichtigte Manövrieren des Fahrzeugs anzuzeigen.
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Alle
Kraftfahrzeuge müssen
mit Heckbremslichtern ausgestattet sein, die bei einer Betätigung des
Fahrzeugbremssystems aufleuchten, um anzuzeigen, dass das Fahrzeug
abbremst oder anhält. Die
allgemein in Vielfachen von zwei symmetrisch am linken und rechten
Rand des Fahrzeug hecks eingebauten Bremslichter sind rote, stetig
brennende Lampen, die aktiviert werden, wenn der Fahrer Druck auf
das Bremspedal ausübt.
Viele Kraftfahrzeuge sind auch mit einer zentralen Bremslampe ausgestattet,
die höher
als die herkömmlichen
linken und rechten Bremslampen des Fahrzeugs montiert ist. Die zentrale
Bremslampe ist als eine in der Mitte hoch angebrachte Stopplampe
oder „CHMSL” (ausgesprochen
chimzul) bekannt. Die CHMSL ist zum Bereitstellen einer Abbremswarnung
für nachfolgende
Fahrer gedacht, deren Sicht auf die regulären Stopplampen des Fahrzeugs
durch dazwischen fahrende Fahrzeuge blockiert ist.
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Zusätzlich zu
den vorstehend erwähnten Bremslichtanordnungen
sind Automobile aus aktueller Herstellung auch mit an der Front
montierten Scheinwerfern ausgestattet. Eine einzelne Scheinwerferanordnung
ist typischerweise in einer ähnlichen
Anordnung wie die Heckbremslichter sowohl an der vorderen linken
als auch der vorderen rechten Ecke des Fahrzeugs montiert. Der Scheinwerfer
ist allgemein konzipiert, um eine Vorwärtsbeleuchtung mit zwei verschiedenen
Einstellungen bereitzustellen: eine Einstellung mit „schwachem
Strahl”,
die eine angemessene Vorwärts-
und Seitwärtsbeleuchtung für normale
Fahrbedingungen mit minimierter Blendwirkung bereitstellt, und eine
Einstellung mit „starkem Strahl”, die eine
intensive zur Mitte gewichtete Lichtverteilung bereitstellt, die
primär
für Fahrszenarios geeignet
ist, bei denen keine entgegenkommenden Fahrer vorhanden sind.
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Zusätzlich zur
Vorwärtsbeleuchtung
können Scheinwerferanordnungen
mehrere Lampen umfassen, um verschiedene Merkmale bereitzustellen. Tagsüber laufende
Lampen, die auch als Tageslichtlampen (oder kurz „DRL”) bekannt
sind, sind vorgesehen, um die Sichtbarkeit des Fahrzeugs bei Tageslichtbedingungen
zu erhöhen.
DRL's schalten sich automatisch
ein, wenn das Fahrzeug in einen Fahrgang geschaltet wird. Diese
können funktional
zugeordnete Lampen sein, die in den Fahrzeugentwurf eingebaut sind,
oder können
beispielsweise durch die Scheinwerfer mit schwachem oder starkem
Strahl bereitgestellt werden. Auf ähnliche Weise wird die Sichtbarkeit
an der Front eines stehenden Fahrzeugs bei Nacht durch weißes oder
oranges Licht bereitgestellt, das von Frontpositionslampen ausgestrahlt wird,
die als „Parklampen” bekannter
sind.
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Herkömmliche
Lampenanordnungen umfassen zahlreiche Innenteile, wie etwa Halterungen,
Reflektoren, Glühbirnen,
interne Verstellvorrichtungen und in einigen Fällen eine Projektionslampe.
Die gesamte Lampenanordnung wird auf herkömmliche Weise vor dem Einbau
in das Fahrzeug in ein Lampenschutzgehäuse vormontiert. Auch ist eine äußere Schutzstreuscheibe
notwendig, um die Lampeninnenkomponenten vor äußerer Verschmutzung, Wetter
und dergleichen abzuschirmen. Die Komplexität derartiger Lampenanordnungen
nach dem Stand der Technik trägt
zu den Fertigungskosten der Anordnung bei, welche wiederum zu den
Kosten des Automobils beitragen.
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Vor
kurzem wurde bei einigen Fahrzeuglampenanordnungen die herkömmliche
Leuchtdraht-Glühbirne
durch eine Anzahl lichtemittierender Dioden (LEDs) ersetzt. LEDs
bieten einige Vorteile gegenüber
ihren herkömmlichen
Glühbirnengegenstücken, welche
einen verringerten Leistungsverbrauch, eine verbesserte Resistenz
gegen Erschütterungen,
eine minimale Wärmeerzeugung
und eine längere
Lebensdauererwartung umfassen. Eine einzelne LED weist jedoch keine
ausreichende Leuchtausgabe auf, um andere Lampenformate (z. B. eine Glühlampe,
eine Wolframhalogenlampe, eine Fluoreszenzlampe und eine Hochintensitätsentladungslampe)
zu ersetzen. Als Folge sind die LEDs in Lampenanordnungen nach dem
Stand der Technik normalerweise zu Reihen oder Haufen gruppiert,
um eine ausreichende Lichtausgabe anzusammeln. Zudem diver giert
das von derartigen LED-Haufen ausgestrahlte Licht allgemein in eine
ungesteuerte Lichtausbreitungsverteilung, die für einige Lampenkonfigurationen,
etwa DRLs und Blinkersignale, ungeeignet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung offenbart eine neue und neuartige Lichtleiterkonfiguration
und eine Vielfalt von Fahrzeuglampenanordnungen, welche diese verwenden.
Die Lampenanordnungen der vorliegenden Erfindung bieten wesentliche
Vorteile gegenüber
Lampenanordnungen nach dem Stand der Technik. Bei einem derartigen
Beispiel bieten die hier beschriebenen einfacheren Lampenentwürfe eine besser
gesteuerte Lichtverteilung und eine robustere thermische Verwaltung
für die
Lichtquelle. Zudem verringert die Verwendung einer LED-Lichtquelle
den Leistungsverbrauch gegenüber
Lösungen
mit herkömmlicher
Glühbirne
auf signifikante Weise (z. B. in der Größenordnung von 14 Watt). Da
von den erfindungsgemäßen Lampenanordnungen
weniger Komponenten benötigt
werden, werden schließlich
die Fahrzeuggesamtkosten verringert und Garantiekosten, die mit
der allgemeinen Wartung verbunden sind, werden minimiert.
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Zusätzliche
Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung geboten werden, umfassen
wesentliche Vorteile beim Styling. Durch Verringern der Gesamtteilezahl
und Beseitigen von zuvor benötigten
Reflektoren können
die hier dargestellten Lampenanordnungen schmaler als ihre herkömmlichen
Gegenstücke
nach dem Stand der Technik konzipiert werden. Darüber hinaus
stellt die Lichtleitertechnologie dieser Erfindung die Fähigkeit
zum Implementieren eines Lichterscheinungsmarkencharakters mit einzigartiger
Signatur für
unterschiedliche Fahrzeugplattformen bereit. Die hier offenbarten
Lampenanordnungen sind auch wesentlich kleiner als her kömmliche Scheinwerfer-
und Hecklampenanordnungen, wodurch anderweitig knapper und wertvoller
Einbauraum freigegeben wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Lichtleiter für eine Fahrzeuglampenanordnung
bereitgestellt. Die Lampenanordnung kann die Funktion einer Tageslichtlampe (DRL),
einer Positionsparklampe, einer Blinkersignallampe oder alle drei
bieten. Die Lampenanordnung umfasst eine Lichtquelle, die zum Erzeugen
von Licht dient, wie etwa eine Glasfaserlichteinrichtung, eine Röhrenlichtquelle,
eine Glühlampe,
aber vorzugsweise ein Modul mit lichtemittierenden Dioden (LED-Modul). Ein Lichtkoppler
steht in funktionaler Verbindung mit der Lichtquelle, um von dort
Licht zu empfangen und das Licht in eine erste Richtung zu verteilen.
Der Lichtleiter weist einen länglichen
Körper
mit ersten und zweiten Anlageflächen
auf, die jeweils an einem jeweiligen Längsende desselben positioniert
sind. Einander gegenüberliegende
lichtemittierende und lichtleitende Oberflächen erstrecken sich zwischen der
ersten und zweiten Anlagefläche,
wobei jede an einer jeweiligen Seite des Körpers orientiert ist. Der Lichtleiterkörper kann
aus verschiedenen geeigneten Materialien hergestellt sein, die Acryl,
Polykarbonat, Kunststoff und Glas umfassen.
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Die
Anlagefläche
am ersten Ende des Lichtleiterkörpers
ist zur Verbindung mit dem Lichtkoppler ausgestaltet, und um von
diesem Licht zu empfangen. Der Körper
ist ausgestaltet, um von der Lichtquelle erzeugtes Licht entlang
der Längsausdehnung desselben
zu übertragen.
Die lichtleitende Oberfläche
umfasst ein Feld von in der Längsrichtung
beabstandeten optischen Rillen. Jede optische Rille ist ausgestaltet,
um von der Lichtquelle erzeugtes Licht in eine Richtung zu brechen,
die sich von der ersten Richtung unterscheidet. Die lichtemittierende
Oberfläche
ist ausgestaltet, um das gebrochene Licht auszustrahlen. Die Tiefe
vorgewählter
optischer Rillen ist entlang der Länge des Lichtleiters in Längsrichtung variiert.
Beispielsweise umfasst das Feld optischer Rillen bei dieser Ausführungsform
erste und zweite optische Rillen, wobei die erste optische Rille
eine erste Tiefe aufweist und die zweite optische Rille eine zweite
Tiefe aufweist, die größer als
die erste Tiefe ist. Dies ermöglicht
eine intensivere Lichtausgabe und die Fähigkeit zum Steuern (d. h. „Ausrichten”) der Lichtausbreitungsverteilung.
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Gemäß einem
Aspekt dieser speziellen Ausführungsform
ist der Rillenabstand – d.
h. die Distanz zwischen den einzelnen optischen Rillen – entlang der
Länge des
Lichtleiters in Längsrichtung
variiert. Als Beispiel umfasst das Feld optischer Rillen ferner eine
dritte optische Rille. Die erste optische Rille ist von der zweiten
optischen Rille um eine erste Distanz beabstandet, und die zweite
optische Rille ist von der dritten optischen Rille um eine zweite
Distanz beabstandet, die kleiner als die erste Distanz ist. Die
dritte optische Rille kann eine dritte Tiefe aufweisen, die größer als
die erste und zweite Tiefe ist.
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Als
Teil eines weiteren Aspekts dieser speziellen Ausführungsform
kann der Brechungswinkel vorgewählter
optischer Rillen modifiziert sein, wodurch die Lichtausbreitungsverteilung
gesteuert wird. In einem Fall weist die erste optische Rille eine
erste Brechungsoberfläche
auf, die mit Bezug auf die lichtemittierende Oberfläche in einem
ersten Winkel orientiert ist, wohingegen die zweite optische Rille
eine zweite Brechungsoberfläche
aufweist, die mit Bezug auf die lichtemittierende Oberfläche in einem
zweiten Winkel orientiert ist, der sich vom ersten Winkel unterscheidet.
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Gemäß einer
zusätzlichen
Facette dieser Ausführungsform
umfasst der Lichtleiter einen oder mehrere Maskierungsflügel, die
am Lichtleiterkörper angebracht
sind. Bei einem Beispiel umfasst der Lichtleiter erste und zweite
Maskierungsflügel,
von denen jeder mit dem Körper
einstückig
ausgebildet ist und von einer jeweiligen Seite desselben vorsteht. Jeder
Maskierungsflügel
ist so ausgestaltet, dass er zumindest eine Seite der optischen
Rillen verdeckt. Im Idealfall umfasst jeder Maskierungsflügel gegenüberliegende
innere und äußere Oberflächen, wobei mindestens
eine dieser Oberflächen
eine gekörnte Oberflächenbeschaffenheit
aufweist.
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Bei
einer alternativen Facette umfasst der Lichtleiter eine Blende mit
einem Stützplattformabschnitt
und mindestens einem sich davon erstreckenden Flanschabschnitt.
Der Stützplattformabschnitt
ist ausgestaltet (d. h. geformt und dimensioniert), um den Lichtleiterkörper darin
aufzunehmen und festzuhalten. Jeder Flanschabschnitt ist ausgestaltet,
um mindestens eine Seite der optischen Rillen zu verbergen. Die
Blende kann erste und zweite Flansche umfassen, von denen jeder
von einer jeweiligen Seite des Stützplattformabschnitts vorsteht,
und relativ zu der lichtleitenden Oberfläche allgemein orthogonal orientiert
ist.
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Gemäß einem
weiteren alternativen Aspekt umfasst der Lichtleiter eine allgemein
transparente Streuscheibe, die eine Lichtleitertasche definiert,
die zum Aufnehmen und Festhalten von zumindest einem Abschnitt des
Lichtleiterkörpers
darin ausgestaltet ist. In diesem Fall umfasst der Lichtleiter auch
eine Blende mit ersten und zweiten im Wesentlichen lichtundurchlässigen Flanschabschnitten,
die zusammen einen Streuscheibenschlitz definieren, der zum Aufnehmen
und Festhalten der Streuscheibe darin ausgestaltet ist. Jeder Flanschabschnitt
ist ausgestaltet, um eine jeweilige Seite des Feldes optischer Rillen zu
verdecken.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Scheinwerferanordnung für ein Kraftfahrzeug
bereitgestellt. Die Scheinwerferanordnung umfasst ein Modul mit
lichtemittierenden Dioden (LED-Modul) mit einem Modulkörper, der
zur Montage an der Fahrzeugfrontstruktur ausgestaltet ist und mindestens
einer LED, die im Modulkörper
untergebracht ist. Ein Lichtkoppler ist benachbart zum LED-Modul
montiert und ist ausgestaltet, um von der LED erzeugtes Licht zu
empfangen und das Licht in eine erste Richtung zu verteilen.
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Der
Scheinwerfer umfasst auch einen Lichtleiter mit einem länglichen
gebogenen Körper
mit ersten und zweiten Endanlageflächen in Längsrichtung. Einander gegenüberliegende
lichtemittierende und lichtleitende Oberflächen erstrecken sich zwischen den
zwei Endanlageflächen,
wobei jede an einer jeweiligen Querseite des Körpers angeordnet ist. Der Lichtleiter
ist derart montiert, dass sich die erste Anlagefläche benachbart
zu dem Lichtkoppler befindet, um von diesem Licht zu empfangen.
Der Lichtleiterkörper
ist ausgestaltet, um von der Lichtquelle erzeugtes Licht entlang
der Längsausdehnung
des Körpers
von der ersten Anlagefläche
zu der zweiten Anlagefläche
hin zu übertragen.
Die lichtleitende Oberfläche
umfasst ein Feld von in Längsrichtung
beabstandeten optischen Rillen, von denen jede ausgestaltet ist,
um von der LED erzeugtes Licht in eine neue Richtung zu brechen.
Die lichtemittierende Oberfläche
ist ausgestaltet, um das gebrochene Licht auszustrahlen. Das Feld
optischer Rillen umfasst mindestens drei optische Rillen: Die erste
optische Rille ist von der zweiten optischen Rille um eine erste Distanz
beabstandet und die zweite optische Rille ist von der dritten optischen
Rille um eine zweite Distanz beabstandet, die kleiner als die erste
Distanz ist.
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Gemäß einer
Facette dieser spezifischen Ausführungsform
weist die erste optische Rille eine erste Tiefe auf, die zweite
optische Rille weist eine zweite Tiefe auf, die größer als
die erste Tiefe ist, und die dritte optische Rille weist eine dritte
Tiefe auf, die größer als
sowohl die erste als auch die zweite Tiefe ist.
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Gemäß einer
weiteren Facette umfasst der Lichtleiterkörper erste und zweite einstückig ausgebildete
Maskierungsflügel.
Jeder Maskierungsflügel ragt
von einer jeweiligen Seite des Körpers
vor und ist relativ zu der lichtleitenden Oberfläche orthogonal orientiert.
Die Maskierungsflügel
sind ausgestaltet, um die seitlich nach innen und seitlich nach
außen weisenden
Seiten der optischen Rillen zu verdecken. Alternativ kann die Lampenanordnung
mit einer metallischen Blende entworfen sein. Die Blende weist einen
Stützplattformabschnitt
und einen oder mehrere Flanschabschnitte auf, die sich jeweils von
einer Seite desselben erstrecken. Der Stützplattformabschnitt ist ausgestaltet,
um den Lichtleiterkörper
darin aufzunehmen und festzuhalten. Die Flanschabschnitte sind ausgestaltet,
um die seitlich nach innen und seitlich nach außen weisenden Seiten der optischen
Rillen zu verdecken.
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Gemäß noch einer
weiteren Facette umfasst die Scheinwerferanordnung eine allgemein
transparente Streuscheibe mit einer Lichtleitertasche, die ausgestaltet
ist, um zumindest einen Abschnitt des Lichtleiterkörpers darin
aufzunehmen und festzuhalten. Eine Blende mit ersten und zweiten
im Wesentlichen lichtundurchlässigen
Flanschabschnitten, die gemeinsam einen Streuscheibenschlitz definieren, ist
ausgestaltet, um die Streuscheibe darin zu empfangen und festzuhalten.
Die ersten und zweiten Flanschabschnitte sind jeweils ausgestaltet,
um eine Seite des Feldes optischer Rillen zu verdecken.
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Gemäß noch einer
weiteren Facette wirken das LED-Modul und der Lichtleiter zusammen,
um wie eine Tageslichtlampe (DRL), eine Positionsparklampe und eine
Blinkersignallampe zu funktionieren. Zur Funktion als DRL umfasst
das LED-Modul eine leuchtend weiße LED, die automatisch aktiviert wird,
wenn das Fahrzeug eingeschaltet wird. Um die Parkpositi onsfunktion
zu bieten, enthält
das LED-Modul elektronische Hardware, welche eine Leistungsausgabe
an die weiße
LED selektiv verringert, wodurch die Helligkeit der weißen LED
verringert wird, wenn die Parklampen des Fahrzeugs beleuchtet werden.
Die Blinkersignalfunktion wird bereitgestellt, indem eine orange
oder gelbe LED in das LED-Modul eingebaut wird, die aufleuchtet,
wenn der Bediener einen Blinkersignalhebel oder eine ähnliche
Betätigungseinrichtung
aktiviert.
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Die
vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden
genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der besten
Arten zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen und den beigefügten
Ansprüchen
gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Veranschaulichung in perspektivischer Ansicht des Frontabschnitts
eines beispielhaften Kraftfahrzeugs, in das eine Fahrzeuglampenanordnung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
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2 ist
eine schematische Veranschaulichung in perspektivischer Ansicht
der Fahrzeuglampenanordnung von 1;
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3 ist
eine schematische Veranschaulichung in Seitenansicht des Lichtleiters
von 1, welche die Übertra gung
und Brechung von Licht durch den Lichtleiter darstellt;
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4 ist
eine schematische Veranschaulichung in Querschnitt und Draufsicht
eines Lichtleiters gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine schematische Veranschaulichung in Querschnitt und Draufsicht
eines Lichtleiters mit einer Stützblende
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist
eine schematische Veranschaulichung in Querschnitt und Draufsicht
eines Lichtleiters mit einer äußeren Streuscheibe
und einer Stützblende
gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Komponenten in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist 1 eine Veranschaulichung
in perspektivischer Ansicht eines repräsentativen Kraftfahrzeugs,
das allgemein mit 10 bezeichnet ist, in welches die vorliegende
Erfindung eingebaut und in die Praxis umgesetzt sein kann. Es ist
leicht zu verstehen, dass 1 nur eine
beispielhafte Anwendung ist, in welcher die vorliegende Erfindung
eingesetzt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist daher keinesfalls
auf die in 1 gezeigte Fahrzeugausgestaltung
begrenzt. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung, obwohl das
Fahrzeug 10 in 1 als ein Standard-Personenauto
dargestellt ist, in jede beliebige Kraftfahrzeugplattform eingebaut
werden, wie zum Beispiel leichte Lastwagen, Sportnutzfahrzeuge (SUV),
Schwerlastfahrzeuge, Minivans, Reisemobile, Busse, Boote, Züge, Flugzeuge
usw., ohne aber darauf begrenzt zu sein. Schließlich sind die hier dargestellten
Zeichnungen nicht maßstabsgetreu
und sind nur zu Darstellungszwecken bereitgestellt. Daher sollen
die individuellen und relativen Dimensionen und Orientierungen,
die in den Zeichnungen gezeigt sind, nicht als Einschränkung aufgefasst
werden.
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Das
Fahrzeug 10 weist eine Fahrzeugkarosserie mit einer Fahrzeugfrontstruktur
auf, die allgemein mit 12 bezeichnet ist, die zu einer
Fahrzeugheckstruktur (die in der bereitgestellten Ansicht nicht sichtbar
ist) benachbart ist und sich vor dieser befindet. Die Fahrzeugfrontstruktur 12 ist
hier teilweise durch eine Frontblende 14 dargestellt, die
sich quer über
den vordersten Abschnitt des Fahrzeugs 10 erstreckt und
unter anderem eine (nicht sichtbare) energieabsorbierende Stoßstangenunterstruktur
abdeckt oder verdeckt. Die Frontblende 14 befindet sich vor
einer beweglichen Motorhaubenanordnung 16, die einen vorderen „Maschinen”-Raum überspannt und
abdeckt (in 1 mit der Motorhaubenanordnung 16 in
der geschlossenen Position nicht sichtbar).
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Die
Frontblende 14 wirkt mit linken und rechten Frontkotflügeln 18 zusammen
(in 1 ist nur einer davon sichtbar, aber ein identisches
spiegelbildliches Gegenstück
ist an der anderen Seite des Fahrzeugs montiert), um die äußere Kontur
eines vorderen linken und eines vorderen rechten Radhauses zu definieren,
von denen eines mit 20 bezeichnet ist. Die Frontblende 14 wirkt
auch mit den Frontkotflügeln 18 und
der Motorhaubenanordnung 16 zusammen, um die äußere Kontur
von vorderen linken und vorderen rechten Lampenschächten zu
definieren, von denen nur einer in 1 veranschaulicht
und mit 22 bezeichnet ist. In jeden Lam penschacht 22 ist
eine entsprechende Fahrzeuglampenanordnung 24 eingebaut
(in 1 ist nur die linke Anordnung ersichtlich, aber
ein spiegelbildliches rechtes Gegenstück ist bei dieser speziellen
Ausführungsform
ebenfalls vorhanden). Das Fahrzeug 10 umfasst auch viele
herkömmliche
Fahrzeugkomponenten, wie etwa eine Federung, einen Antriebsstrang,
einen Endantrieb, ein Bremssystem, eine Lenkung und Karosseriekomponenten,
die in der Technik gut bekannt sind. Diese Strukturen sind nicht
unbedingt Teil des erfinderischen Gegenstands dieser Erfindung und
werden hier daher nicht im Detail veranschaulicht oder erörtert.
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In 2 ist
die Fahrzeuglampenanordnung 24 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht. Bei der
beispielhaften Ausführungsform,
die in 1 und 2 dargestellt ist, ist die Fahrzeuglampenanordnung 24 als
eine an der Front montierte Scheinwerferanordnung dargestellt. Es
ist jedoch zu erkennen, dass die neuen und erfinderischen Aspekte
der vorliegenden Erfindung in andere Lampenanordnungskonfigurationen
eingebaut und darauf angewandt werden können, welche umfassen, aber
nicht beschränkt
sind auf Heckleuchtenanordnungen (nicht gezeigt), ohne den Umfang
und Geist der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Lampenanordnung 24 umfasst ein Lampengehäuse 26 und
eine transparente oder durchscheinende äußere Schutzstreuscheibe 28 (1), die
an dem Gehäuse 26 montiert
ist. Eine herkömmliche
vorwärts
leuchtende Lampe mit starker Strahl/schwachem Strahl, die allgemein
mit 28 bezeichnet ist, ist in dem Lampengehäuse 26 eingeschlossen.
Die Lampe 28 umfasst den üblichen Projektionskörper 30,
dessen offenes Ende durch eine Projektionsstreuscheibe 32 verschlossen
ist. Eine austauschbare Glühbirne
(nicht sichtbar) wird von dem Projektionskörper 30 getragen und
ist durch ein herkömmliches
Mittel mit einem (nicht gezeigten) Kabelbaum des Fahrzeugs 10 verbunden.
Das Lampengehäuse 26,
das aus einem Kunststoffmaterial bestehen kann, ist so entworfen,
dass es in den Lampenschacht 22 hineinpasst. Das Gehäuse 26 umfasst
eine Vielzahl von Befestigungsvorrichtungen (z. B. Einrast-Befestigungselemente,
Montagelaschen, Gewindeschraubenhohlräume usw.), an welchen die Lampenanordnung 24 am
Rest der Fahrzeugstruktur 12 montiert ist.
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Mit
fortgesetztem Bezug auf 2 ist die Lampenanordnung 24 auch
mit einer zweiten Lichtquelle versehen, die zum Erzeugen von Licht
dient. Wie zu erkennen ist, kann die Lichtquelle verschiedene Ausgestaltungen
annehmen, wie etwa eine Glasfaser-Lichteinrichtung, eine röhrenförmige Lichtquelle
oder eine Glühlampe,
aber in der Ausführungsform von 1 und 2 ist
die Lichtquelle ein Modul 34 mit lichtemittierenden Dioden
(LED-Modul). Das LED-Modul 34 beinhaltet eine elektrische
Leiterplatte (die hier nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist)
und andere interne elektrische Komponenten, die für LEDs typisch
sind. Der Körper
des LED-Moduls ist zur
Montage am Lampengehäuse 26 ausgestaltet und
kann einen Kühlkörper 48 beinhalten.
Ein (nicht sichtbarer) elektrischer Anschluss, der aus einer Hinterseite
des Körpers
des LED-Moduls 34 vorsteht, ist zur Aufnahme eines (nicht
gezeigten) elektrischen Verbinders von einem Kabelbaum ausgelegt,
um eine elektrische Verbindung zwischen dem LED-Modul 34 und
dem elektrischen System des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Eine
oder mehrere lichtemittierende Dioden sind funktional entlang einer
Vorderfläche
des LED-Moduls 34 orientiert. Jede LED ist eine Halbleitereinrichtung,
die aus einem bekannten Halbleitermaterial besteht, etwa Aluminium-Gallium-Arsenit, das
Licht emittiert, wenn ein elektrischer Strom daran angelegt wird.
Es wird angemerkt, dass die Anzahl und Ausrichtung der LEDs variieren
kann, um den beabsichtigten Zweck der hier erörterten Beleuchtungsanordnung
zu erfüllen.
Darüber
hinaus kann die Größe und Geometrie
des LED-Moduls 34 variiert werden, um die speziellen Einbau-
und Entwurfsanforderungen der beabsichtigten Anwendung des LED-Moduls 34 zu
erfüllen.
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Ein
optischer Lichtkoppler 36 ist in funktionaler Kommunikation
mit dem LED-Modul 34 angeordnet, um von diesem Licht zu
empfangen. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist der optische
Koppler 36 in einer angrenzenden Beziehung zu der vorderen
Anlagefläche
des LED-Moduls 34 montiert,
wobei er sich benachbart zu den verschiedenen LEDs befindet und
diese vorzugsweise bedeckt. Der optische Koppler 36 weist
eine Eingangsseite, die zum Sammeln von Licht, das von den LEDs erzeugt
wird, entworfen ist, und eine Ausgangsseite auf, die das Licht in
eine erste Richtung (z. B. D1 von 3) verteilt.
Der optische Koppler 36 ist allgemein ausgestaltet, um
das von der Lichtquelle bereitgestellte Raumlichtmuster in ein zusammengeführtes Lichtmuster
zu transformieren, das für
den Lichtleiter 38 optimal ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Fahrzeuglampenanordnung 24 einen
Lichtleiter 38 (auch als „Hohllichtleiter” bekannt).
Der Lichtleiter 38 weist einen länglichen gebogenen Körper 38 mit ersten
und zweiten Endanlageflächen 40 bzw. 42 auf, die
jeweils an einem jeweiligen Längsende
des Lichtleiterkörpers 38 positioniert
sind. Der Lichtleiterkörper 38,
der vorwiegend innerhalb des Lampengehäuses 26 angeordnet
ist, weist ein gebogenes Endstück 44,
das durch eine Blende 46 in dem Gehäuse 26 hindurch verläuft, in
funktionalem Eingriff mit dem Lichtkoppler 36 auf. Einander
gegenüberliegende lichtemittierende
und lichtleitende Oberflächen 50 bzw. 52,
welche beide hier nachstehend ausführlich erör tert werden, erstrecken sich
zwischen den ersten und zweiten Endanlageflächen 40, 42.
Bei dieser Ausführungsform
ist die lichtemittierende Oberfläche 50 an
der relativ zum Fahrzeug 10 vordersten Seite des Lichtleiterkörpers 38 orientiert.
Im Gegensatz dazu ist die lichtleitende Oberfläche 52 relativ zum Fahrzeug 10 entlang
der hintersten Seite des Lichtleiterkörpers 38 orientiert.
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Der
Lichtleiter 38 ist derart eingebaut, dass sich die erste
Endanlagefläche 40 des
Lichtleiterkörpers 38 benachbart
zum Lichtkoppler 36 befindet, wobei sie vorzugsweise gegen
die Ausgangsseite des Lichtkopplers 36 drückt, um
Licht davon zu empfangen. Der Lichtleiterkörper 38 ist ausgestaltet,
um das Licht aufzufangen, das von dem LED-Modul 34 erzeugt
wird und durch den Lichtkoppler 36 hindurch geleitet wird,
und um das Licht entlang der Längsausdehnung
des Lichtleiterkörpers 38 von
der ersten Anlagefläche 40 zu
der zweiten Anlagefläche 42 hin
zu übertragen.
Mit anderen Worten ist der Lichtleiter 38 aus einem Material
gefertigt, das Licht, welches von den LEDs erzeugt wird, an vorgewählte Stellen
entlang der vorderen Fahrzeugstruktur 12 (1) übertragen
kann und das Licht in vorgewählten
Beträgen und
vorbestimmten Richtungen über
die Länge
des Lichtleiterkörpers 38 verbreiten
kann. Derartige Materialien können
umfassen, sind aber gewiss nicht beschränkt auf Polykarbonat, Polymethylmethacrylat,
Polyethylen-Terephthalat, Acryl, Glas und Kombinationen daraus.
Die Abmessungen, die Geometrie und die Orientierung des Lichtleiterkörpers 38 und
seiner Bestandteile kann angepasst werden, um die Anforderungen
einer speziellen Fahrzeuganwendung zu erfüllen, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung
zu verlassen.
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In 3 umfasst
die lichtleitende Oberfläche 52 dann
ein Feld von in Längsrichtung
beabstandeten optischen Rillen, das hier zu Erläuterungszwecken durch fünf optische
Rillen dargestellt ist: erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Rillen 54, 56, 58, 60 bzw. 62.
Die Reihenfolge der Rillen, wie sie in 3 dargestellt
ist, soll nicht als Einschränkung
betrachtet werden. Das heißt,
dass diese Elemente bei der Bezugnahme auf die erste, zweite, dritte,
vierte und fünfte
Rille in dieser Beschreibung und den Ansprüchen als „erste” bis „fünfte” in einer beliebigen Reihenfolge
in den Zeichnungen gezählt
werden können (z.
B. von oben nach unten, von unten nach oben usw.).
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Jede
optische Rille ist ausgestaltet, um das von der Lichtquelle erzeugte
Licht in eine Richtung zu brechen, die sich von der ersten Richtung
D1 unterscheidet; in 3 sind die Brechungsrichtungen
für jede
Rille jeweils als d1, d2, d3, d4 und d5 bezeichnet. Der Brechungswinkel
der optischen Rillen kann identisch oder individuell modifiziert
sein, um die Lichtausbreitungsverteilung zu steuern. Zum Beispiel weist
die erste optische Rille 54 eine erste Brechungsoberfläche 55 auf,
die bezüglich
der lichtemittierenden Oberfläche 50 in
einem ersten Winkel A1 orientiert sein kann. In einer ähnlichen
Weise weist die zweite optische Rille 56 eine zweite Brechungsoberfläche 57 auf,
die mit Bezug auf die lichtemittierende Oberfläche 50 in einem zweiten
Winkel A2 orientiert ist. In Abhängigkeit
von dem bevorzugten Lichtverteilungsmuster für die Lampenanordnung 24 kann
der zweite Winkel A2 gleich dem ersten Winkel A1 oder von diesem
verschieden sein. Die lichtemittierende Oberfläche 50 strahlt das
Licht aus, das von den optischen Rillen gebrochen wird.
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Ähnlich wie
der vorstehend erörterte
Brechungswinkel kann die Tiefe der einzelnen optischen Rillen entlang
der Länge
des Lichtleiters 38 in Längsrichtung variiert werden.
Zum Beispiel weist die erste optische Rille 54 eine erste
Tiefe DE1 auf, die zweite optische Rille weist eine zweite Tiefe
DE2 auf, die dritte optische Rille weist eine dritte Tiefe DE3 auf, die
vierte optische Rille weist eine vierte Tiefe DE4 auf und die fünfte optische
Rille weist eine fünfte
Tiefe DE5 auf. Bei der Ausführungsform
von 3 ist die zweite Tiefe DE2 größer als die erste Tiefe DE1, die
dritte Tiefe DE3 ist größer als
die zweite Tiefe DE2, die vierte Tiefe DE4 ist größer als
die dritte Tiefe DE3 und die fünfte
Tiefe DE5 ist kleiner als die vierte Tiefe DE4, gleich der dritten
Tiefe DE3 und größer als die
zweite Tiefe DE2. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine intensivere Lichtausgabe
und die Fähigkeit zur
Steuerung (d. h. zum „Ausrichten”) der Lichtausbreitungsverteilung.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt dieser Ausführungsform
kann der Rillenabstand – d.
h. die Distanz zwischen den einzelnen optischen Rillen, entlang
der Länge
des Lichtleiters 38 in Längsrichtung variiert werden,
um die Verteilung der Ausbreitung des Lichts, das durch die lichtemittierende
Oberfläche 50 ausgestrahlt
wird, weiter zu modifizieren. Zum Beispiel ist die erste optische
Rille 54 von der zweiten optischen Rille 56 um
eine erste Distanz P1 beabstandet und die zweite optische Rille 56 ist
von der dritten optischen Rille 58 um eine zweite Distanz
P2 beabstandet, die kleiner als die erste Distanz P1 sein kann.
Darüber
hinaus ist die dritte optische Rille 58 von der vierten
optischen Rille 60 um eine dritte Distanz P3 beabstandet,
die kleiner als die ersten und zweiten Distanzen P1, P2 sein kann.
Schließlich
ist die vierte optische Rille 60 von der fünften optischen Rille 62 um
eine vierte Distanz P4 beabstandet, die größer als die dritte Distanz
P3, gleich der zweiten Distanz P2 und kleiner als die erste Distanz
P1 sein kann.
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Das
LED-Modul 34 und der Lichtleiter 38 wirken zusammen,
um drei Lampenfunktionen bereitzustellen: eine Tageslichtlampenfunktion
(DRL-Funktion),
eine Positions- oder Parklampenfunktion und eine Blinkersignal-Lampenfunktion.
Zur Funktion als DRL umfasst das LED-Modul 34 eine leuchtend
weiße
LED, die automatisch aktiviert wird, wenn das Fahrzeug 10 tagsüber eingeschaltet
wird. Um die Positions- oder Parklampen funktion anzubieten, enthält das LED-Modul 34 eine
gewisse elektronische Hardware, die eine Leistungsausgabe an die
weiße
LED selektiv verringert, wodurch die Helligkeit der weißen LED
verringert wird, wenn die Fahrzeugparklampen beleuchtet werden.
Schließlich
wird die Blinkersignalfunktion bereitgestellt, indem eine orange
oder gelbe LED in das LED-Modul 34 eingebaut wird, die
beleuchtet wird, wenn der Bediener einen Blinkersignalhebel oder
eine ähnliche
Betätigungseinrichtung
aktiviert.
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4–6 veranschaulichen
zusätzliche Lichtleiterkonfigurationen
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der in 4 veranschaulichte Lichtleiter 138 funktioniert
auf eine ähnliche
Weise wie der Lichtleiter 38, der voranstehend hier mit
Bezug auf 1–3 beschrieben
ist. Bei dieser speziellen Anordnung umfasst der Lichtleiter 138 jedoch
erste und zweite Maskierungsflügel 170 bzw. 172.
Jeder Maskierungsflügel 170, 172 ist
am Lichtleiterkörper 138 funktional
angebracht. Bei dieser Ausführungsform
sind die Maskierungsflügel 170, 172 mit
dem Körper 138 einstückig ausgebildet,
wobei jeder von einer jeweiligen Querseite desselben vorsteht und allgemein
orthogonal relativ zu der lichtleitenden Oberfläche 152 orientiert
ist.
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Jeder
Maskierungsflügel 170, 172 ist
ausgestaltet, um mindestens eine Seite der optischen Rillen zu verdecken.
Gemäß 4 verdeckt
der erste Maskierungsflügel 170 die
nach innen weisende Querseite des Lichtleiters 38, während der
zweite Maskierungsflügel 172 die
nach außen
weisende Querseite verdeckt. Der erste Maskierungsflügel 170 umfasst
einander gegenüberliegende
innere und äußere Oberflächen 171 bzw. 173.
Auf die gleiche Weise umfasst der zweite Maskierungsflügel 172 einander
gegenüberliegende
innere und äußere Oberflächen 175 bzw. 177.
Eine Weise zum Verdecken der optischen Rillen besteht darin, dass
die innere Oberfläche, die äußere Oberfläche oder
beide jedes Maskierungsflügels
mit einer gekörnten
Oberflächenbeschaffenheit
versehen werden.
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Mit
Bezug auf 5 ist der Lichtleiter 238 dieser
speziellen Ausführungsform
so konzipiert, dass er eine Blende 270 umfasst. Die Blende 270 umfasst
einen Stützplattformabschnitt 272 mit
ersten und zweiten Flanschabschnitten 274 bzw. 276,
die sich von dem Stützplattformabschnitt 272 erstrecken und
relativ zu der lichtleitenden Oberfläche 252 allgemein
orthogonal orientiert sind. Der Stützplattformabschnitt 272 ist
ausgestaltet (d. h. geformt und dimensioniert) um zumindest einen
Abschnitt des Lichtleiterkörpers 238 darin
aufzunehmen und festzuhalten. Zu diesem Zweck kann die Blende 270 eingesetzt
werden, um den Lichtleiter 238 am Fahrzeug 10 (1)
zu befestigen. Jeder Flanschabschnitt 274, 276 weist
eine ausreichende Breite auf, um mindestens eine Seite der vorstehend
erwähnten
optischen Rillen zu verdecken. Zu diesem Zweck ist die Blende 270 vorzugsweise
aus einem im Wesentlichen lichtundurchlässigen Material hergestellt,
wie etwa einem aluminiumbeschichteten Kunststoff. Der in 5 veranschaulichte
Lichtleiter 238 funktioniert auf eine Weise, die dem Lichtleiter 38 und 138 von 3 bzw. 4 ähnelt.
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In 6 umfasst
der Lichtleiter 338 dann eine allgemein transparente Schutzstreuscheibe 370 und
eine Blende 380. Die Streuscheibe 370 definiert eine
Lichtleitertasche 372, die ausgestaltet ist, um darin zumindest
einen Abschnitt des Lichtleiterkörpers 338 aufzunehmen
und festzuhalten. Die Lichtleitertasche 372 kann zum Beispiel
als ein länglicher Kanal
hergestellt sein, der komplementär
zu der Gestalt und den Abmessungen des Lichtleiterkörpers 338 entworfen
ist. Ein Klebstoff kann dann verwendet werden, um den Lichtleiter 338 an
der Streuscheibe 370 zu befestigen.
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Ähnlich wie
die Ausführungsform
von 5 umfasst auch die Anordnung von 6 eine
Blende 380 mit ersten und zweiten im Wesentlichen lichtundurchlässigen Flanschabschnitten 382 bzw. 384.
Die ersten und zweiten Flanschabschnitte 382, 384 definieren
gemeinsam einen Streuscheibenschlitz 386, der ausgestaltet
ist, um die Streuscheibe 370 darin aufzunehmen und festzuhalten.
Bei der in 6 gezeigten beispielhaften Konfiguration
umfasst die Streuscheibe 370 erste und zweite Schenkel 374 bzw. 376.
Die Schenkel 374, 376 sitzen mit Presspassung
im Streuscheibenschlitz 386 und verriegeln die Streuscheibe 370 mit
der Blende 384. Jeder Flanschabschnitt 382, 384 ist
ausgestaltet, um eine jeweilige Seite des Feldes optischer Rillen
zu verdecken. Die Streuscheibe 370 kann auch optische Facetten an
ihren inneren oder äußeren Oberflächen enthalten,
um das Licht auf einen vorgewählten
Ort vom Fahrzeug 10 weg zu lenken.
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Obwohl
die besten Arten zum Ausführen
der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf
dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative
Entwürfe
und Ausführungsformen
zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis im Umfang der beigefügten Ansprüche erkennen.