DE102010013820A1

DE102010013820A1 - Leuchtenvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010013820A1
Application number: DE102010013820A
Authority: DE
Inventors: Henning Kiel; Dipl.-Ing. Thiel Alexander
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-04-03
Filing date: 2010-04-03
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-04-04
Also published as: DE102010013820B4

Abstract

Eine Leuchtenvorrichtung (13) für ein Fahrzeug (10) umfasst mindestens eine Lichtquelle, insbesondere ein LED-Modul (12), und einen Reflektor (1). Der Reflektor ist ein Kegelreflektor (1), welcher sich ausgehend von einem verjüngten Ende in Richtung einer Symmetrieachse (5) des Kegelreflektors (1) verbreitert. Die Lichtquelle (12) isst bezüglich des Kegelreflektors (1) derart angeordnet, dass das von der Lichtquelle (12) emittierte Licht (3) von dem verjüngten Ende des Kegelreflektors (1) her im Wesentlichen parallel zu der Symmetrieachse (5) des Kegelreflektors (1) auf den Kegelreflektor (1) auftrifft. Der Kegelreflektor (1) ist dabei derart ausgestaltet, dass der Kegelreflektor (1) das Licht in einer Ausfallebene (14) reflektiert, welche die Symmetrieachse (5) unter einem bestimmten Winkel, insbesondere 90°, schneidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtenvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit dieser Leuchtenvorrichtung.
Nach dem Stand der Technik sind zahlreiche Leuchtenvorrichtungen für ein Kraftfahrzeug bekannt. Siehe beispielsweise DE 1 237 918 A1 , DE 698 03 297 T2 , DE 23 12 161 A1 , DE 101 37 605 A1 oder DE 30 38 222 A1 .
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Leuchtenvorrichtung bereitzustellen, welche im Vergleich zu den Leuchtenvorrichtungen nach dem Stand der Technik einen geringeren Bauraum aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Leuchtenvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Leuchtenvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, welche mindestens eine Lichtquelle, z. B. eine oder mehrere Leuchtdioden, und einen Reflektor umfasst. Dabei ist der Reflektor ein Kegelreflektor, welcher sich von einem verjüngten Ende entlang einer Symmetrieachse des Kegelreflektors zu dem anderen Ende, welches dem verjüngten Ende auf der Symmetrieachse gegenüberliegt, verbreitert. Die mindestens eine Lichtquelle ist bezüglich dieses Kegelreflektors derart angeordnet, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht im Wesentlichen parallel zu der Symmetrieachse des Kegelreflektors zuerst auf das verjüngte Ende des Kegelreflektors auf diesen Kegelreflektor auftrifft. Der Kegelreflektor ist dabei derart ausgestaltet, dass der Kegelreflektor das auf ihn einfallende Licht in einer Ausfallebene reflektiert, deren Flächennormale einen vorbestimmten Winkel zu der Symmetrieachse aufweist.
Dabei wird unter einem Kegelreflektor ein Reflektor verstanden, welcher im Wesentlichen die Form eines geraden Kegels aufweist, bei welchem die Symmetrieachse senkrecht auf der Basisfläche des Kegels steht.
Insbesondere, wenn der vorbestimmte Winkel zwischen der Flächennormale und der Symmetrieachse 0° beträgt (d. h. das Licht wird von dem Kegelreflektor senkrecht zu der Symmetrieachse reflektiert), kann der Bauraum der Leuchtenvorrichtung in der Richtung, in welcher das Licht von dem Kegelreflektor reflektiert wird und die Leuchtenvorrichtung verlässt gegenüber Leuchtenvorrichtungen nach dem Stand der Technik verringert werden. Anders ausgedrückt liegt die mindestens eine Lichtquelle bezüglich der Symmetrieachse vorteilhafterweise oberhalb des Kegelreflektors und damit außerhalb derjenigen Ebene, in welcher die Leuchtenvorrichtung das Licht abstrahlt, wodurch Bauraum in dieser Ebene eingespart werden kann.
Die Oberfläche oder Reflektionsfläche des Kegelreflektors ist dabei insbesondere entsprechend einer um die Symmetrieachse rotierenden Parabel ausgestaltet, weshalb der Kegelreflektor auch als Parabol-Kegelreflektor bezeichnet wird. Unter einer Parabel wird dabei eine Funktion verstanden, welche der Funktion y = ax² + bx + c genügt. Dabei entspricht die y-Achse der Symmetrieachse. Natürlich kann die Reflektionsfläche des Kegelreflektors auch in Form einer Freiformkurve ausgebildet sein.
Bei einem parabelförmigen Kegelreflektor wird das von oben einfallende Licht umgelenkt und in der Ausfallebene großwinklig gespreizt reflektiert. Der virtuelle Focuspunkt bzw. Brennpunkt des reflektierten Lichts liegt dabei innerhalb des Kegelreflektors.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass der Kegelreflektor nur durch ein Segment ausgebildet ist, welches rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse ein Kreissegment mit einem vorbestimmten Mittelpunktswinkel überstreicht. Dabei kann dieser Mittelpunktswinkel in einem Bereich von 45° bis 180° liegen.
Da das Licht der erfindungsgemäßen Leuchtenvorrichtung in aller Regel nur zu einer Seite abgestrahlt wird, reicht es aus, wenn der Kegelreflektor nur auf dieser Seite vorhanden ist.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst die Leuchtenvorrichtung eine optische Sammelanordnung oder Sammeloptik. Diese Sammeloptik ist bezüglich des Brennpunkts des Kegelreflektors derart angeordnet und ausgerichtet, dass ein von dem Kegelreflektor reflektiertes Licht optimal auf die Sammeloptik einfällt. Die Sammeloptik ist dabei derart ausgestaltet, dass die Sammeloptik das auf sie einfallende Licht in eine bestimmte Richtung bündelt. Anders ausgedrückt ist die Sammeloptik bezüglich der Ausfallebene des Kegelreflektors derart angeordnet und ausgestaltet, dass die Sammeloptik das von dem Kegelreflektor in der Ausfallebene reflektierte Licht in eine bestimmte Richtung bündelt.
Diese erfindungsgemäße Ausführungsform weist vorteilhafterweise eine breite Ausleuchtung einer Fläche bei der bereits vorab beschriebenen geringen Bautiefe auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst die Leuchtenvorrichtung eine optische Streuanordnung oder Streuoptik. Auch diese Streuoptik ist bezüglich des Brennpunkts des Kegelreflektors derart angeordnet, dass das von dem Kegelreflektor reflektierte Licht optimal auf die Streuoptik einfällt. Die Streuoptik ist dabei derart ausgestaltet und ausgerichtet, dass die Streuoptik das auf sie einfallende Licht in mehrere Richtungen streut. Anders ausgedrückt ist die Streuoptik bezüglich der Ausfallebene des Kegelreflektors derart angeordnet und ausgestaltet, dass die Streuoptik das von dem Kegelreflektor in der Ausfallebene reflektierte und auf die Streuoptik einfallende Licht in mehrere Richtungen streut.
Auch diese weitere erfindungsgemäße Ausführungsform weist vorteilhafterweise eine breite Ausleuchtung einer Fläche trotz geringer Bautiefe auf.
Darüber hinaus können die beiden vorab beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden, indem die Leuchtenvorrichtung eine Sammeloptik und eine Streuoptik umfasst.
Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl bei der Ausführungsform mit Sammeloptik als auch bei der Ausführungsform mit Streuoptik als auch bei der kombinierten Ausführungsform die Optik, welche von dem Licht, welches vom Kegelreflektor reflektiert wird, bestrahlt wird (d. h. die Sammeloptik oder die Streuoptik) entsprechend dem Brennpunkt ausgelegt ist, obwohl die eigentliche Lichtquelle an einem anderen Ort liegt.
Darüber hinaus ist es möglich, dass der Kegelreflektor auf seiner Oberfläche oder Reflektionsfläche mit einer optischen Anordnung oder Optiken zur horizontalen wie vertikalen Streuung des auf ihn einfallenden Lichts ausgestaltet ist.
Indem der Kegelreflektor selbst entsprechende Optiken zur Lichtstreuung aufweist, kann eine optische Streuanordnung, wie sie beispielsweise in der oben beschriebenen weiteren Ausführungsform vorhanden ist, eingespart werden, wodurch der Bauraum weiter verringert werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Leuchtenvorrichtung bereitgestellt.
Durch die vorliegende Erfindung kann bei einer Leuchtenvorrichtung durch den Einsatz des Kegelreflektors ein beispielsweise von einem LED-Modul der Leuchtenvorrichtung erzeugtes Licht trotz eines geringen Bauraums (im Vergleich zum Stand der Technik) möglicherweise mit einer Sammel- oder Streuoptik breit gestreut werden, wobei eine ausgedehnte, homogene Leuchtenfunktion ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Kraftfahrzeug-Leuchten geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung beispielsweise auch bei Schiffen, Flugzeugen oder gleisgebundenen Fahrzeugen eingesetzt werden könnte.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
In 1 sind Teile einer erfindungsgemäßen Leuchtenvorrichtung mit einer Sammeloptik dargestellt.
In 2 sind Teile einer erfindungsgemäßen Leuchtenvorrichtung mit einer Streuoptik dargestellt.
In 3 ist ein Kegelreflektor mit Optiken zur Lichtstreuung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt.
In 4 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Leuchtenvorrichtung umfasst, dargestellt.
In 1a ist gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Kegelreflektor 1 und eine Sammeloptik 2 dargestellt. Ein von einem LED-Modul (in 1 nicht dargestellt) emittiertes Licht 3 fällt von oben parallel zur Symmetrieachse 5 des Kegelreflektors 1 auf den Kegelreflektor 1 ein. Der Kegelreflektor 1, welcher durch eine Rotation einer Parabel oder einer parabelähnlichen Freiformkurve um die Symmetrieachse 5 herum ausgebildet ist, reflektiert das einfallende Licht 3 in einer Ausfallebene 14, auf welcher die Symmetrieachse 5 senkrecht steht. Mit anderen Worten wird das von dem LED-Modul ausgestrahlte Licht 3 in einem großen Winkel gespreizt und in einem Winkel von 90° zum einfallenden Licht 3 reflektiert. Das von dem Kegelreflektor 1 reflektierte Licht 6 (oder zumindest ein Teil davon) fällt auf eine Sammeloptik 2, welche das einfallende Licht 6 in eine vorbestimmte Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche der Sammeloptik 2 liegt, lenkt.
1b stellt die aus dem Kegelreflektor 1 und der Sammeloptik 2 bestehende Anordnung der 1a als Vorderansicht dar. Man erkennt, dass die Ausfallebene 14, in welcher sich das von dem Kegelreflektor 1 reflektierte Licht 6 ausbreitet, einen Winkel von 90° zu dem auf den Kegelreflektor 1 einfallenden Licht 3 und damit zur Symmetrieachse 5 aufweist.
In 1c ist die Anordnung aus Kegelreflektor 1 und Sammeloptik 2 als Draufsicht (von oben) dargestellt. Man erkennt den Brennpunkt oder Focus 7, von welchem alle von dem Kegelreflektor 1 reflektierten Lichtstrahlen 6 auszugehen scheinen. Die Sammeloptik 2 richtet das auf sie einfallende Licht 6 derart aus, dass das von der Sammeloptik 2 abgestrahlte Licht 4 im Wesentlichen senkrecht zur flächenhaften Sammeloptik 2 abgestrahlt wird. Dazu ist die Sammeloptik 2 entsprechend dem Brennpunkt 7 und dem Kegelreflektor 1 derart ausgestaltet, dass die scheinbar von dem Focus 7 ausgehenden Lichtstrahlen 6 auf die Sammeloptik 2 entlang ihrer gesamten Länge einfallen und eine Flächennormale der flächenhaften Sammeloptik 2 senkrecht zur Symmetrieachse 5 steht.
In 2a ist gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Kegelreflektor 1, eine Sammeloptik 2 und eine Streuoptik 8 dargestellt. Der Unterschied zwischen der in 1 dargestellten Ausführungsform und der in 2 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass zusätzlich zu der Sammeloptik 2 der Ausführungsform der 1 eine Streuoptik 8 in 2 vorhanden ist. Da bei der weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform in 2 das von einem LED-Modul eingestrahlte Licht 3 in derselben Weise von dem Kegelreflektor 1 reflektiert wird wie in der 1, wird diesbezüglich auf die vorab stehenden Ausführungen Bezug genommen und nur die Unterschiede zu der 1 im Detail beschrieben.
Da bei der weiteren Ausführungsform zusätzlich eine Streuoptik 8 vorhanden ist, verteilt diese Streuoptik 8 das auf sie einfallende Licht 6 in mehrere Richtungen, wie es mit Bezugszeichen 9 in 2a und 2c dargestellt ist. Auch die Streuoptik 8 ist gemäß dem Brennpunkt 7 und dem Kegelreflektor 1 derart ausgestaltet, dass die scheinbar von dem Brennpunkt 7 ausgehenden Lichtstrahlen 6 auf die Streuoptik 8 entlang ihrer gesamten Länge einfallen und eine Flächennormale der flächenhaften Streuoptik 8 senkrecht zur Symmetrieachse 5 steht.
In 3 ist ein Kegelreflektor 1 mit Optiken 11 versehen, welche auf der Reflektionsfläche des Kegelreflektors 1 angeordnet sind und mit welchen das auf den Kegelreflektor 1 einfallende Licht 3 horizontal und vertikal gestreut wird.
In 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 mit einer erfindungsgemäßen Leuchtenvorrichtung 13 dargestellt. Dabei umfasst die erfindungsgemäße Leuchtenvorrichtung 13 eine LED 12 (oder ein LED-Modul), einen Kegelreflektor 1 und eine Sammeloptik 2.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1237918 A1 [0002]
DE 69803297 T2 [0002]
DE 2312161 A1 [0002]
DE 10137605 A1 [0002]
DE 3038222 A1 [0002]

Claims

Leuchtenvorrichtung für ein Fahrzeug (10), welche mindestens eine Lichtquelle (12) und einen Reflektor (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor ein Kegelreflektor (1) ist, welcher sich ausgehend von einem verjüngten Ende in Richtung einer Symmetrieachse (5) des Kegelreflektors (1) verbreitert, dass die mindestens eine Lichtquelle (12) bezüglich des Kegelreflektors (1) derart angeordnet, dass das von der Lichtquelle (12) emittierte Licht (3) von dem verjüngten Ende des Kegelreflektors (1) her im Wesentlichen parallel zu der Symmetrieachse (5) des Kegelreflektors (1) auf den Kegelreflektor (1) auftrifft, und dass der Kegelreflektor (1) derart ausgestaltet ist, dass der Kegelreflektor (1) das Licht in einer Ausfallebene (4) reflektiert, welche die Symmetrieachse (5) unter einem bestimmten Winkel schneidet.
Leuchtenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Winkel 90° beträgt.
Leuchtenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche des Kegelreflektors (1) gemäß einer um die Symmetrieachse (5) rotierenden Parabel ausgestaltet ist.
Leuchtenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelreflektor (1) durch ein Segment ausgebildet ist, welches einem zu der Symmetrieachse (5) rotationssymmetrischen Kreissegment mit einem vorbestimmten Mittelpunktswinkel entspricht, und dass der Mittelpunktswinkel in einem Bereich von 45° bis 180° liegt.
Leuchtenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine LED (12) umfasst.
Leuchtenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtenvorrichtung (13) eine optische Sammelanordnung (2) umfasst, welche derart bezüglich der Ausfallebene (4) des Kegelreflektors (1) angeordnet und ausgestaltet ist, dass die optische Sammelanordnung (2) das von dem Kegelreflektor (1) in der Ausfallebene (4) reflektierte Licht (6) in eine Richtung bündelt.
Leuchtenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtenvorrichtung (13) eine optische Streuanordnung (2) umfasst, welche derart bezüglich der Ausfallebene (4) des Kegelreflektors (1) angeordnet und ausgestaltet ist, dass die optische Streuanordnung (8) das von dem Kegelreflektor (1) in der Ausfallebene (4) reflektierte Licht (6) in mehrere Richtungen streut.
Leuchtenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelreflektor (1) auf seiner Reflexionsfläche, welche das Licht (3) der Lichtquelle (12) entlang der Ausfallebene (4) reflektiert, mit einer optischen Anordnung (11) zur Streuung des auf den Kegelreflektor (1) einfallenden Lichts (3) der Lichtquelle (12) ausgestaltet ist.
Fahrzeug mit einer Leuchtenvorrichtung (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.