DE102010008595A1

DE102010008595A1 - Optikelement zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010008595A1
Application number: DE102010008595A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. 59597 Kloos
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Optikelement zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs, wobei das Optikelement mit Licht durchstrahlbngeordneten Lichtquelle, insbesondere einer LED-Lichtquelle erzeugbar ist, wobei das Optikelement eine optische Form aufweist, die zur Strahlformung des das Optikelement durchstrahlenden Lichtes dient. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die optische Form des Optikelements aus einem Teilabschnitt eines Ovoids gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Optikelement zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs, wobei das Optikelement mit Licht durchstrahlbar ist, das von wenigstens einer im Scheinwerfer angeordneten Lichtquelle erzeugbar ist, wobei das Optikelement eine optische Form aufweist, die zur Strahlformung des das Optikelement durchstrahlenden Lichtes dient.
Es ist bekannt, die optische Form eines Optikelements zur Anordnung in einem Scheinwerfer derart zu wählen, dass das das Optikelement durchstrahlende Licht derart geformt wird, um den Erfordernissen einer gewünschten Lichtfunktion zu entsprechen. Optikelemente werden zur Lichtstrahlformung für Hauptlichtfunktionen eines Fahrzeugscheinwerfers, wie Abblendlicht und Fernlicht oder Zusatzlichtfunktionen, wie Abbiegelicht und Tagfahrlicht verwendet. Die ECE-Regelungen, die einen Katalog von international vereinbarten, einheitlichen technischen Vorschriften für Fahrzeuge und deren Bauteile bezeichnen, definieren Vorgaben für das aus einem Scheinwerfer austretende Licht. Bei Abblendlicht muss die Fahrbahn vor dem Fahrzeug ausgeleuchtet werden, ohne die Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer zu blenden, bei Fernlicht muss die Fahrbahn auf eine große Entfernung vor dem Fahrzeug ausgeleuchtet werden, während bei Abbiegelicht die Seitenbereiche unmittelbar rechts und links vor dem Fahrzeug ausgeleuchtet werden müssen.
Die Lichtstärkevorschriften für verschiedene Lichtfunktionen unterscheiden sich ebenfalls. Für die Tagfahrlichtfunktion muss das Licht eine geringere Intensität aufweisen als das Abblendlicht, aber intensiver sein als zum Beispiel das Standlicht. Die Erfordernisse an Optikelemente zur Anordnung in einem Scheinwerfer oder einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs sind daher zahlreich und jeweils sehr spezifisch. Optikelemente sollen das Licht derart formen, dass ein gewünschtes Lichtfeld und eine entsprechende Lichtintensität für eine der verschiedenen Lichtfunktionen sichergestellt ist, und Optikelemente weisen deswegen oft eine komplizierte, von einer herkömmlichen Linsenform abweichende Geometrie und einen aufwendigen Aufbau auf.
Heutzutage verdrängen LED-Lichtquellen nach und nach traditionelle Lichtquellen wie Glühlampen oder Gasentladungslampen zur Verwendung in Kraftfahrzeugscheinwerfern, da sie eine sehr lange Haltbarkeit, keinen Totalausfall, eine höhere Energieeffizienz und sogar verschiedene mögliche Lichtfarben aufweisen und erweiterte Designmöglichkeiten bieten. Die Geometrie der LED-Lichtquellen und das Spektrum des emittierten Lichts unterscheiden sich von der Geometrie und dem Spektrum des Lichts von einer punktuellen Lichtquelle, da normalerweise mehrere einzelne LEDs in einer LED-Lichtquelle angeordnet werden.
Aus der DE 10 2004 043 706 A1 ist ein optisches System mit zwei Optikelementen für die Verwendung mit einer Leuchtdiode als Lichtquelle bekannt. Das erste Optikelement ist mit einer Unstetigkeit versehen, durch welche zwei Lichtstrahlteilbündel erzeugt werden, wobei zumindest eines der Lichtstrahlteilbündel scharf begrenzt ist. Diese Begrenzung kann zum Erzeugen einer Hell-Dunkel-Grenze für eine Abblendlichtfunktion verwendet werden. Die Herstellung des optischen Systems ist allerdings sehr aufwendig, da zwei Optikelemente zur Lichtstrahlformung benötigt werden, wobei die optische Form des ersten Optikelements eine komplexe Geometrie aufweist, die numerisch schwer zu bestimmen und technisch schwer herzustellen ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Optikelement für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs zu schaffen, das die oben beschriebenen Nachteile überwindet. Insbesondere ist ein Optikelement zu schaffen, das eine einfache optische Form aufweist, die leicht zu gestalten ist, und die zur vorteilhaften Strahlformung des emittierten Lichts dient.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Optikelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die optische Form des Optikelements aus einem Teilabschnitt eines Ovoids gebildet ist. Ein Ovoid ist eine dreidimensionale geometrische Form, die der Gestalt eines Eis entspricht. Ein Ovoid weist eine Symmetrieachse auf, die gleichzeitig der Hauptträgheitsachse des Ovoids entspricht. Ein Ovoid weist ferner eine Rotationssymmetrie bezüglich der Symmetrieachse auf, ist aber bezüglich einer Äquatorfläche nicht spiegelsymmetrisch, wobei ein Äquator des Ovoids einem Querschnitt mit dem größten Umfang senkrecht zur Symmetrieachse entspricht. Die Form eines Ovoids entspricht daher ungefähr der Form eines Ellipsoids, das an einer Seite langgezogen oder abgeflacht ist, sodass eine Seite des Ovoids dünner als die andere ist. Wenn man ein Ovoid entlang des Äquators in zwei Teile schneidet, wird ein Teil etwa einer Halbkugel und der andere Teil einem halben Ellipsoid entsprechen. Ein Querschnitt des Ovoids senkrecht zur Symmetrieachse ist folglich kreisförmig, wobei ein Schnitt parallel zur Symmetrieachse des Ovoids eine Mandelform aufweist.
Somit weist ein Optikelement, das aus einem Teilabschnitt eines Ovoids gebildet ist, eine einfache optische Form auf, deren Ausführung sich unkompliziert und kostengünstig gestaltet. Die numerische Bestimmung dieser optischen Form des erfindungsgemäßen Optikelements erweist sich ebenfalls als einfach, wobei das Optikelement zu einer vorteilhaften Lichtstrahlenformung dienen kann. Die Geometrie des Optikelements bietet neue Gestaltungsmöglichkeiten für Scheinwerfer oder Beleuchtungseinrichtungen eines Fahrzeugs. Optikelemente können im von außen sichtbaren Bereich eines Scheinwerfers angeordnet werden, daher ist es besonders vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Optikelement eine schlichte optische Form aufweist, deren Erscheinungsbild für die Augen eines Betrachters ansprechend ist. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Form eines derartigen Optikelements eine einfache Anordnung des Optikelements in einer Haltevorrichtung eines Scheinwerfers ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Optikelement bietet eine neue und effizientere Möglichkeit, eine symmetrische Lichtverteilung zu erreichen, insbesondere da das optische System auf die Verwendung eines einzigen Optikelements begrenzt sein kann. Dabei kann es sich beispielsweise um die Hauptlichtfunktion, um Teile eines Abblendlichtfeldes und/oder Teile eines Fernlichtfeldes, zur jeweils vorteilhaften Lichtstrahlformung handeln, sodass die Lichtstrahlen nahe der Hell-Dunkel-Grenze annähernd parallel verlaufen. Außerdem kann das erfindungsgemäße Optikelement für Zusatzlichtfunktionen wie Abbiegelicht und/oder Tagfahrlicht eines Scheinwerfers verwendet werden, um eine vorteilhafte Lichtintensität auf einem bestimmten Lichtfeld zu schaffen, das für eine gewünschte Lichtfunktion erforderlich ist.
Das Ovoid weist in seiner geometrischen Form eine Hauptträgheitsachse auf, wobei sich der Teilabschnitt auf einer Seite einer Ebene erstreckt, die durch die Hauptträgheitsachse bestimmt ist, derart, dass durch den Schnitt eine in der Ebene liegende Planseite des Optikelements gebildet ist. Die Hauptträgheitsachse liegt in der Schnittebene, die ebenfalls eine Symmetrieebene des Ovoids darstellt, wobei das Ovoid durch diese Schnittebene in zwei symmetrische Teile geteilt wird. Ein Teilabschnitt, der das Optikelement bildet, ist aus einem der zwei gleichgroßen Teile des Ovoids gebildet. Eine Seite des Optikelements ist somit durch die Schnittebene bestimmt, wobei eine zweite Seite des Optikelements durch die Oberfläche des Ovoids bestimmt wird.
Die Hauptträgheitsachse des Ovoids fällt mit der optischen Achse des Optikelements zusammen. Ist die Brennweite des Optikelements ausreichend groß, kann sich die Front des durch das Optikelement gebrochenen Lichts parallel zur Hauptträgheitsachse des Ovoids und somit parallel zur Planseite des Optikelements ausbreiten.
Eine mögliche bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn der Teilabschnitt des Ovoids durch eine plane Rückseite begrenzt ist, zu der die Hauptträgheitsachse eine Flächennormale bildet, sodass die plane Rückseite das Optikelement vorzugsweise senkrecht zur Begrenzung des Optikelements durch die Planseite begrenzt. Das Optikelement weist neben einer gebogenen Seite, die durch einen Teil der Oberfläche des Ovoids bestimmt ist, und neben einer Planseite noch eine plane Rückseite auf. Die Rückseite und die Planseite des Optikelements liegen in zwei Ebenen, die somit senkrecht zueinander stehen. Diese Ebenen, die die Rückseite und die Planseite des Optikelements einschließen, weisen eine gemeinsame Schnittlinie auf, die sich senkrecht zur Hauptträgheitsachse des Ovoids erstreckt, wobei die Hauptträgheitsachse in der Ebene der Planseite liegt. Die zwei planen Seiten können besonders vorteilhaft zur Befestigung des Optikelements in einer Haltevorrichtung eines Scheinwerfers dienen. Hierbei können zwei vorsprungsartige Halterungen als Verlängerungen einer der planen Seiten am Optikelement angeordnet werden, die in einer Haltevorrichtung befestigt werden können, wobei die zweite plane Seite als Lichteinkoppelfläche dienen kann.
Nach einem besonderen Vorteil erfolgt die Einkopplung des Lichtes in das Optikelement über die plane Rückseite. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle, die insbesondere als eine LED-Lichtquelle ausgeführt ist, an oder angrenzend an der Rückseite des Optikelements angeordnet ist. Dabei wird das durch die Lichtquelle emittierte Licht unmittelbar oder über einen vernachlässigbar kleinen Luftspalt in die Einkoppelfläche bzw. in die Rückseite des Optikelements eingestrahlt. Besonders vorteilhaft ist bei der Geometrie des erfindungsgemäßen Optikelements und der beschriebenen Anordnung der Lichtquelle, dass das durch die Lichtquelle emittierte Licht etwa verlustfrei in das Optikelement eingekoppelt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Optikelement durch eine Bodenseite begrenzt, die durch einen Teil der Oberfläche des Ovoids gebildet ist und eine gebogene, schalenförmige Form aufweist, wobei eine Auskopplung des Lichtes aus dem Optikelement vorzugsweise über die Bodenseite erfolgt. Zwei sich schneidende Ebenen, wobei eine davon durch die Trägheitsachse des Ovoids bestimmt ist und eine andere Ebene senkrecht zur ersten Ebene verläuft, schneiden aus dem Ovoid einen Teilabschnitt aus, dessen gekrümmte Oberfläche die Bodenseite des Optikelements bestimmt. Vorteilhafterweise kann das das Optikelement durchstrahlende Licht an der Bodenseite des Optikelements derart gebrochen werden, dass das Licht nahe bzw. parallel zur Hauptträgheitsachse aus dem Optikelement austreten kann, sodass die Hell-Dunkel-Grenze des Strahlbündels einen hohen Kontrast bilden kann.
Vorteilhafterweise ist das Optikelement im Strahlengang des durch die Lichtquelle emittierten Lichts angeordnet, wobei der Strahlengang vorzugsweise etwa entlang der Hauptträgheitsachse verläuft, sodass das Licht das Optikelement insbesondere von der Ovoid-Dickenseite in Richtung zur Ovoid-Dünnenseite durchstrahlt. Die Ovoid-Dickenseite bezeichnet jene Seite bezüglich der Äquatorebene des Ovoids, die etwa einer Halbkugel entspricht, wobei die Ovoid-Dünnenseite auf der anderen Seite der Äquatorebene liegt und etwa einem halben Ellipsoid entspricht. Hierbei entspricht die Ebene des Äquators einer Schnittebene des Ovoids senkrecht zur Hauptträgheitsachse, die einen Querschnitt des Ovoids mit größtem Umfang ergibt. Die Rückseite des Optikelements kann vorteilhafterweise in der Ovoid-Dickenseite durch einen Querschnitt des Ovoids senkrecht zur Hauptträgheitsachse gebildet werden. Zudem kann die Rückseite des Optikelements einer Kugelkappe entsprechen. Das Optikelement kann derart im Strahlengang der Lichtquelle angeordnet werden, dass das durch die Lichtquelle emittierte Licht an der Rückseite des Optikelements eingekoppelt wird, die an der Ovoid-Dickenseite vorhanden ist. Der Strahlengang des durch die Lichtquelle emittierten Lichtes verläuft dabei etwa entlang der Hauptträgheitsachse des Ovoids, vorteilhafterweise von der Ovoid- Dickenseite in Richtung zur Ovoid-Dünnenseite.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird wenigstens ein Optikelement in einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs angeordnet, so dass das das Optikelement durchstrahlende Licht eine Hauptlichtfunktion, wie Abblend- und Fernlicht, oder eine Zusatzlichtfunktion, wie Blinker, Stand-/Positionslicht, Tagfahrlicht und/oder Abbiegelicht des Scheinwerfers erfüllt. Dabei bietet die geschaffene Geometrie des erfindungsgemäßen Optikelements neue Gestaltungsmöglichkeiten einer Beleuchtungseinrichtung oder eines Scheinwerfers im Bereich Front- und Heckbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs. Zudem entsteht eine neuartige Gestaltung einer Beleuchtungseinrichtung, wobei jedem Optikelement mindestens eine LED-Lichtquelle zugeordnet werden kann, die in verschiedenen Farben wie beispielsweise rot, gelb oder weiß emittieren kann.
Mehrere erfindungsgemäße Optikelemente lassen sich in unterschiedlichsten Anordnungen kombinieren, indem diese reihenweise, versetzt oder nach einem bestimmten Muster angeordnet werden können. Derartige unkonventionelle Anordnungen der Optikelemente werden bevorzugt für Scheinwerfer verwendet, bei denen die Zusatz- und/oder Hauptlichtfunktionen in LED-Technik ausgeführt sind. Abhängig von einer geforderten Lichtverteilung können von mehreren Optikelementen zur Schaffung einer Lichtfunktion nur einzelne Lichtquellen beschaltet werden, so dass auch nur einzelne Optikelemente durchstrahlt werden.
Somit können vorteilhafterweise mehrere Optikelemente in einer Anordnung zueinander in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein, insbesondere kann eine Anordnung von Optikelementen ein rechteckiges Gitter bilden. Hierbei können die Optikelemente horizontal nebeneinander und vertikal übereinander angeordnet sein. Somit ergibt sich eine Gitteranordnung, die einer Matrix entspricht, deren Knotenpunkte jeweils mit einem Optikelement besetzt sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Beleuchtungseinrichtung mehrere Optikelemente umfassen, die eine Anordnung nach Art eines versetzten Gitters bilden, sodass die Optikelemente auf diagonal verlaufenden Achsen angeordnet sind. Nach einer noch weiteren Ausführungsform kann eine Beleuchtungseinrichtung mehrere Optikelemente einschließen, die um eine Symmetrieachse gleichverteilt angeordnet sind, wobei die Planseiten der Optikelemente in Richtung zur Symmetrieachse weisen. Hierbei können die Optikelemente beabstandet in einem Kreis oder in einem Halbkreis angeordnet sein. Des Weiteren können Optikelemente, die eine symmetrische Anordnung bilden, derart angeordnet werden, dass die Hauptträgheitsachsen parallel der Symmetrieachse der Anordnung verlaufen. Die Optikelemente können einen Kreis oder einen Halbkreis bilden, der eine weitere Optikanordnung umschließen kann. Die weitere Optikanordnung kann Optikelemente aufweisen, die ebenfalls als Teilabschnitte eines Ovoids ausgeführt sind, die aber eine andere Geometrie aufweisen. Eine symmetrische Anordnung kann Optikelemente aufweisen, die ebenfalls im Kreis oder Halbkreis angeordnet sind, deren Planseiten aber von der Symmetrieachse der Anordnung abgewandt sind.
In modernen Kraftfahrzeugen werden unterschiedliche Lichtfunktionen realisiert, wie die Fernlichtfunktion, die Abblendlichtfunktion, die bei guter Ausleuchtung der eigenen Fahrzeugfront zugleich eine Blendung des Gegenverkehrs und anderer Verkehrsteilnehmer vermeiden sollen; die Standlichtfunktion, die gemeinsam mit Abblendlicht oder Fernlicht ausgeführt wird, und die bei Ausfall einer der anderen Lichtfunktionen zur Markierung zumindest der Umrisse des Fahrzeugs für den Gegenverkehr vorgesehen ist; die Blinker in gelbroter Farbe zum Anzeigen der Fahrtrichtung; die Nebellichtfunktion, die eine spezielle Lichtstrahlformung fordert, um bei Sichtbehinderung durch Nebel, Schneefall oder starken Regen keine Selbstblendung herbeizuführen; die Abbiegelichtfunktion, die zum Ausleuchten der seitlichen Bereiche unmittelbar vor dem Fahrzeug dient; die Tagfahrlichtfunktion zum Ausleuchten der Fahrbahn bei Tageslicht, die im Vergleich zum Abblendlicht eine geringere Lichtleistung aufweist.
Die unterschiedlichen Lichtfunktionen erfordern verschiedene Lichtverteilungen, die in herkömmlichen Fahrzeugscheinwerfern mit Hilfe mehrerer Optikelemente geformt werden. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Optikelement zur vorteilhaften Lichtstrahlformung verschiedener Lichtverteilungen mehrerer Lichtfunktionen geeignet ist. Das durch das Optikelement gebrochene Licht kann derart geformt werden, dass die Lichtstrahlen nahe der Hell-Dunkel-Grenze etwa parallel verlaufen, was zu einer vorteilhaften Lichtverteilung der Hauptlichtfunktionen dienen kann. Das Optikelement kann vorteilhafterweise zur Formung des durch eine LED-Lichtquelle emittierten Lichtes eingesetzt werden, wobei eine LED-Lichtquelle in verschiedenen Farben ausstrahlen kann, sodass die Lichtfunktionen, wie zum Beispiel die Blinklichtfunktion, in einer erforderlichen Farbe realisiert werden können. Das Optikelement kann zur Formung einer Lichtverteilung unterschiedlicher Lichtintensität verwendet werden, wie Hauptlichtfunktionen, die eine hohe Lichtintensität fordern, oder wie Zusatzlichtfunktionen, wie zum Beispiel die Tagfahrlichtfunktion, die eine geringere Lichtintensität fordert. Vorteilhafterweise können mehrere Optikelemente in unterschiedlichen Anordnungen kombiniert werden. In Anordnungen, die mehrere Optikelemente beinhalten, können einzelne Optikelemente einzelnen Lichtquellen zugeordnet werden, die einzeln beschaltet werden können, sodass nur bestimmte Optikelemente zur Strahlformung verwendet werden. Somit können die Anordnungen der erfindungsgemäßen Optikelemente vorteilhafterweise für die Abbiegelichtfunktion verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Anordnungen, die mehrere Optikelemente kombinieren, neuartige Gestaltungsmöglichkeiten bieten, wobei das erfindungsgemäße Optikelement durch seine schlichte Form ein hochwertiges Erscheinungsbild einer Beleuchtungseinrichtung schafft.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Optikelements,
2 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Optikelements,
3 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Optikelements,
4a eine Schnittansicht einer Anordnung der erfindungsgemäßen Optikelemente auf einem recheckigen Gitter,
4b eine perspektivische Ansicht einer Anordnung der erfindungsgemäßen Optikelemente auf einem recheckigen Gitter,
5 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung der erfindungsgemäßen Optikelemente auf einem versetzten Gitter,
6a eine Schnittansicht einer symmetrischen Anordnung der erfindungsgemäßen Optikelemente um eine Symmetrieachse und
6b eine perspektivische Ansicht einer symmetrischen Anordnung der erfindungsgemäßen Optikelemente gemäß 6a.
Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Optikelements 1 zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs, wobei das Optikelement 1 eine optische Form aufweist, die zur Strahlenformung des das Optikelement 1 durchstrahlenden Lichts ausgelegt ist, wobei das Licht schematisch als ein Lichtstrahl L gezeigt ist. Die optische Form des Optikelements 1 ist aus einem Teilabschnitt eines Ovoids gebildet. Die 1 zeigt eine Seitenansicht und die 2 zeigt eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Optikelements. Das Optikelement 1 weist eine Planseite 1.1, eine bogenförmige Bodenseite 1.2 und eine Rückseite 1.3 auf. Die Planseite 1.1 des Optikelements 1 erstreckt sich in der Schnittebene des Ovoids, die durch eine Hauptträgheitsachse A des Ovoids bestimmt ist, und gleichzeitig der Symmetrieebene des Ovoids entspricht, die das Ovoid in zwei gleich große symmetrische Teile schneidet. Die Rückseite 1.3 des Optikelements 1 liegt in einer Ebene, zu der die Hauptträgheitsachse A eine Flächennormale bildet, so dass die plane Rückseite 1.3 das Optikelement 1 senkrecht zur Begrenzung des Optikelements 1 durch die Planseite 1.1 begrenzt. Die Rückseite 1.3 ist an einer Ovoid-Dickenseite ausgebildet, so dass die Äquatorebene des Ovoids sich zwischen der Rückseite 1.3 des Optikelements und der Ovoid-Dünnenseite befindet. Das Optikelement 1 weist eine Bodenseite 1.2 auf, die durch einen Teil der Oberfläche des Ovoids gebildet ist und eine gebogene, schalenförmige Form aufweist. Des Weiteren ist eine Lichtquelle 2 schematisch gezeigt, die angrenzend an der Rückseite 1.3 des Optikelements 1 angeordnet ist, wobei das durch die Lichtquelle 2 emittierte Licht, gezeigt als Lichtstrahl L, über die plane Rückseite 1.3 in das Optikelement 1 eingekoppelt wird. Wie in der 1 dargestellt, liegt das Optikelement 1 etwa im Strahlengang des Lichtes L. Die Auskopplung des Lichtes L erfolgt über die Bodenseite 1.2, wobei das aus dem Optikelement 1 austretende Licht L sich parallel der Hauptträgheitsachse A des Ovoids ausbreitet.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Optikelements 1 gemäß den 1 und 2, die die optische Form des Optikelements 1 veranschaulicht, das eine Planseite 1.1, eine gekrümmte Bodenseite 1.2 und eine Rückseite 1.3 aufweist.
Die 4a und 4b zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 21, die mehrere Optikelemente 1 beinhaltet, wobei die 4a eine Schnittansicht und die 4b einer perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung 21 darstellt. Es sind vier Optikelemente 1 gezeigt, die in zwei übereinander liegenden Reihen angeordnet sind, wobei jede Reihe jeweils zwei Optikelemente 1 aufweist. Die Optikelemente 1 sind reihenweise nebeneinander und spaltenweise übereinander angeordnet, wobei auch eine Anordnung von mehr als vier Optikelementen 1 vorgesehen sein kann. Die Planseiten 1.1 der Optikelemente 1 verlaufen parallel und jeweils zwei Planseiten 1.1 der Optikelemente 1, die sich in einer Reihe befinden, liegen in einer Ebene. Die Schwerpunkte der vier abgebildeten Optikelemente 1 bilden dabei ein rechteckiges Gitter.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 22 in einer perspektivischen Ansicht. Die Anordnung 22 weist fünf Optikelemente 1 auf, die in zwei Reihen angeordnet sind. In der oberen Reihe sind drei Optikelemente 1 und in der unteren Reihe sind zwei Optikelemente 1 derart angeordnet, dass die Planseiten 1.1 der Optikelemente parallel verlaufen, wobei die drei Planseiten 1.1 der Optikelemente, die in der oberen Reihe angeordnet sind, und die zwei Planseiten 1.1 der Optikelemente, die in der unteren Reihe angeordnet sind, jeweils in einer Ebene liegen. Die Optikelemente 1 sind reihenweise nebeneinander und versetzt übereinander angeordnet, so dass, von oben gesehen, die Hauptträgheitsachsen der unteren Optikelemente 1 in der Mitte zwischen den Hauptträgheitsachsen der oberen Optikelemente 1 liegen.
Die 6a und 6b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung 23, die sechs erfindungsgemäße Optikelemente 1 umfasst, wobei die 6a eine Vorderansicht und die 6b eine perspektivische Ansicht der Anordnung 23 darstellen. Die Optikelemente 1 sind um eine Symmetrieachse S gleichverteilt angeordnet. Dabei bilden die sechs Optikelemente 1 einen Kreis um eine weitere Optikanordnung 3, die beispielhaft sechs weitere Optikelemente umfasst. Die sechs erfindungsgemäßen Optikelemente 1 sind gleichverteilt und beabstandet zueinander um die Symmetrieachse S angeordnet, wobei die Planseiten 1.1 der Optikelemente 1 in Richtung der Symmetrieachse S zeigen. Die Anordnung 23 weist eine Drehsymmetrie auf, wobei nach einer Drehung von 60° um die Symmetrieachse S die Anordnung 23 ”unverändert” erscheint. Die Anordnung 23 ist durch ihre neuartige Optik gekennzeichnet, die der Form eines Blütenstands einer Traube oder einer Blüte entspricht.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, dass das erfindungsgemäße Optikelement eine einfache und schlichte Geometrie aufweist, die der Form einer Mandel entspricht. Somit können mehrere Optikelemente in unterschiedlichen Anordnungen kombiniert werden, was neue Gestaltungsmöglichkeiten im Bereich Front- und Heckbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs eröffnet.
Die erfindungsgemäßen Optikelemente können zum Beispiel in mehreren Reihen in einer Beleuchtungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug angeordnet werden. Dabei können die Optikelemente übereinander oder versetzt übereinander angeordnet werden. Die derart reihenweise angeordneten Optikelemente können auf parallel verlaufenden Ebenen oder auf gebogenen Flächen in einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs angeordnet werden. Dabei können die Optikelemente unterschiedlich ausgerichtet werden, indem deren Planseiten parallel oder unter einem bestimmten Winkel zueinander ausgerichtet werden können. Nach einem weiteren Vorteil können die Optikelemente einzeln durchleuchtet werden, wodurch insbesondere zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten für die Abbiegelichtfunktion eines Fahrzeugs entstehen. Des Weiteren können Anordnungen der erfindungsgemäßen Optikelemente geschaffen werden, die unterschiedliche komplexe Geometrien abbilden. Somit können Kraftfahrzeugscheinwerfer optisch hochwertig gestaltet werden, während die unterschiedlichen Lichtfunktionen eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft ausgebildet werden.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Optikelement
2: Lichtquelle
3: Weitere Optikanordnung
1.1: Planseite
1.2: Bodenseite
1.3: Rückseite
21: Anordnung der Optikelemente 1 im rechteckigen Gitter
22: Anordnung der Optikelemente 1 im versetzten Gitter
23: Gleichverteilte Anordnung der Optikelemente 1 um eine Symmetrieachse
A: Hauptträgheitsachse
L: Lichtstrahl, Licht
S: Symmetrieachse der Anordnung 23

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004043706 A1 [0005]

Claims

Optikelement (1) zur Anordnung in einem Scheinwerfereines Fahrzeugs, wobei das Optikelement (1) mit Licht durchstrahlbar ist, das von wenigstens einer im Scheinwerfer angeordneten Lichtquelle (2) erzeugbar ist, wobei das Optikelement (1) eine optische Form aufweist, die zur Strahlformung des das Optikelement (1) durchstrahlenden Lichtes dient, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Form des Optikelements (1) aus einem Teilabschnitt eines Ovoids gebildet ist.
Optikelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ovoid eine Hauptträgheitsachse (A) aufweist, wobei sich der Teilabschnitt auf einer Seite einer Ebene erstreckt, die durch die Hauptträgheitsachse (A) bestimmt ist, derart, dass durch den Schnitt eine in der Ebene liegende Planseite (1.1) des Optikelements (1) gebildet ist.
Optikelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilabschnitt des Ovoids durch eine plane Rückseite (1.3) begrenzt ist, zu der die Hauptträgheitsachse (A) eine Flächennormale bildet, sodass die plane Rückseite (1.3) das Optikelement (1) vorzugsweise senkrecht zur Begrenzung des Optikelements (1) durch die Planseite (1.1) begrenzt.
Optikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung des Lichtes in das Optikelement (1) über die plane Rückseite (1.3) erfolgt.
Optikelement (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (1) durch eine Bodenseite (1.2) begrenzt ist, die durch einen Teil der Oberfläche des Ovoids gebildet ist und eine gebogene, schalenförmige Form aufweist, wobei eine Auskopplung des Lichtes aus dem Optikelement (1) vorzugsweise über die Bodenseite (1.2) erfolgt.
Optikelement (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (1) im Strahlengang des durch die Lichtquelle (2) emittierten Lichtes angeordnet ist, wobei der Strahlengang vorzugsweise etwa entlang der Hauptträgheitsachse (A) verläuft, sodass das Licht das Optikelement (1) insbesondere von der Ovoid-Dickenseite in Richtung zur Ovoid-Dünnenseite durchstrahlt.
Optikelement (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2), die insbesondere als LED-Lichtquelle ausgeführt ist, an oder angrenzend an der Rückseite (1.3) des Optikelements (1) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug mit wenigstens einem Optikelement (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das Optikelement (1) durchstrahlende Licht eine Abblendlichtfunktion und/oder Fernlichtfunktion und/oder eine Abbiegelichtfunktion und/oder eine Tagfahrlichtfunktion des Scheinwerfers erfüllt.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Optikelemente (1) in einer Anordnung (21) zueinander in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sind, insbesondere dass eine Anordnung von Optikelementen (1) ein rechteckiges Gitter bildet.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Optikelemente (1) eine Anordnung (22) nach Art eines versetzten Gitters (22) bilden, sodass die Optikelemente (1) auf diagonal verlaufenden Achsen angeordnet sind und/oder dass mehrere Optikelemente (1) um eine Symmetrieachse gleichverteilt angeordnet sind (23), wobei die Planseiten (1.1) der Optikelemente (1) in Richtung zur Symmetrieachse weisen.