DE102010051782B4 - Lichtleitelement - Google Patents

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    • G02B6/00362-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces

Abstract

Langestrecktes zylinderförmiges Lichtleitelement (1) mit einer Stirnfläche als einer Lichteinkoppelfläche, mit einer Lichtaustrittsfläche und mit einer der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite, die als Prismen ausgebildete lichtablenkende Mittel aufweist, gekennzeichnet durch einen Querschnitt (Q), der sich aus zwei Halbellipsen (E1.1, E2.1) zusammensetzt, wobei eine von einer Hüllkurve (HK1) einer ersten Halbellipse (E1.1) bestimmte Lichtfläche eine Lichtaustrittsfläche (L1) mit einer Brennweite (f) bildet und wobei ein maximaler Abstand (A3) zwischen der Hüllkurve (HK1) der ersten Halbellipse (E1.1) und einer Hüllkurve (HK2) einer zweiten Halbellipse (E2.1) der Brennweite (f) der Lichtaustrittsfläche (L1) entspricht und eine Nebenachse (N1) der ersten Halbellipse (E1.1) genauso groß wie eine Hauptachse (H2) einer zweiten Halbellipse (E2.1) ist, wobei die Halbellipsen (E1.1, E2.1) derart angeordnet sind, dass die Nebenachse (N1) der ersten Halbellipse (E1.1) die Hauptachse (H2) der zweiten Halbellipse (E2.1) bildet, wobei eine große Halbachse (gHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) größer als eine kleine Halbachse (kHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) ist

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lichtleitelement.
  • Aus der DE 100 22 779 A1 ist ein stabförmiger Lichtleiter für eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Stirnfläche als Lichteinkoppelfläche und einer in Richtung einer Längsachse angeordneten, quer zur Längsachse abstrahlenden Lichtaustrittsfläche bekannt. Weiterhin weist der Lichtleiter eine der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden reflektierende Fläche mit lichtablenkenden Mitteln auf, wobei zwischen der Lichtaustrittsfläche und der reflektierenden Fläche mindestens eine erste defokussierende Seitenfläche angeordnet ist. Zwischen der Lichtaustrittsfläche und der reflektierenden Fläche der ersten defokussierenden Seitenfläche gegenüberliegend ist eine zweite defokussierende Seitenfläche angeordnet.
  • Weiterhin ist aus der DE 41 29 094 A1 ein langgestrecktes zylinderförmiges Lichtleitelement für eine Signalleuchte eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei mindestens eine Stirnfläche des Lichtleitelements als eine Lichteinkoppelfläche für das Licht einer Leuchtdiode ausgebildet ist und eine einer Lichtaustrittsfläche abgewandte Seite jedes Lichtleitelements als Prismen ausgebildete lichtablenkende Mittel aufweist. Zur Erzeugung des Lichts sind Leuchtdioden vorgesehen, wobei eine Lichtaustrittsfläche jeder Leuchtdiode in das Lichtleitelement hineinragt und eine Form der Lichteinkoppelfläche des Lichtleitelements der Form der Lichtaustrittsfläche und einer Lichtabstrahlcharakteristik der Leuchtdioden angepasst ist.
  • Aus der DE 10 2009 048 830 A1 ist eine Lichtleitstruktur mit einem mit einer Lichtquelle optisch verbundenen Lichtleitelement und einem daran gekoppelten Optikelement bekannt. Bei dem eine dem Lichtleitelement abgewandte Oberfläche des Optikelements die Form eines Abschnitts eines Rotationsellipsoids hat, und eine geometrische Schnittebene des Abschnitts sich etwa orthogonal zur Längsachse des Rotationsellipsoids erstreckt. In der DE 10 2009 048 830 A1 ist kein Querschnitt eines Lichtleitelements offenbart der sich aus einer ersten Halbellipse und einer zweiten Halbellipse zusammensetzt, bei der die große Halbachse größer ist als die kleine Halbachse.
  • Aus der DE 10 2006 037 797 A1 ist eine Kraftfahrzeugleuchte umfassend eine Lichtquelle sowie eine der Lichtquelle zugeordnete Optik bekannt. Aus der Optik abgestrahltes Licht der Lichtquelle ist in die Stirnseite eines stabförmigen Lichtleiters einkoppelbar, und der Lichtleiter weist zumindest über einen Teil seiner Länge im Querschnitt zwei unmittelbar aneinandergrenzende Bereiche auf, nämlich einen Lichtauskoppelbereich mit einer Lichtauskoppelfäche, durch die das Licht den Lichtleiter verlässt sowie einen Lichtumlenkbereich, der dem Lichtauskoppelbereich entgegen einer Lichtauskoppelrichtung gegenüberliegt, der an seiner der Lichtauskoppelfläche gegenüberliegenden Fläche reflektierende Elemente umfasst, die das Licht in Richtung der Lichtauskoppelfläche umlenken. Der Lichtauskoppelbereich besitzt im Querschnitt des Lichtleiters eine halb-elliptische Grundfläche und der Lichtumlenkbereich weist eine trapezförmige oder rechteckige Grundfläche auf und die beiden Bereiche grenzen entlang einer Quermittelebene des Lichtleiters aneinander. In der DE 10 2006 037 797 A1 ist kein Querschnitt eines Lichtleitelements offenbart der sich aus einer ersten Halbellipse und einer zweiten Halbellipse zusammensetzt, bei der die große Halbachse größer ist als die kleine Halbachse.
  • Aus der US 7 302 156 B1 ist ein optisches System mit zumindest einem Lichtleiter mit einem Kern und mit einer Hülle bekannt. Der Lichtleiter erstreckt sich wenigstens über einen größten Teil einer Peripherie eines Lichtvorhangbereichs. Der Lichtleiter hat einen durch einen Querschnitt definierten Umfang. Der Lichtleiter hat auf seiner Erstreckung an einer Stelle zumindest eine lichtstreuende Unstetigkeit. Der Lichtleiter hat in einem lichtdurchlässigen Bereich einen Brechwert, wobei ein Brennpunkt in der Nähe der Unstetigkeit liegt. Die lichtstreuende Unstetigkeit erstreckt sich über die Peripherie. Die lichtstreuende Unstetigkeit hat eine Winkelausdehnung von weniger als 10-Prozent des Umfangs und der lichtdurchlässige Bereich hat eine Winkelausdehnung von mehr als 25-Prozent des Umfangs. Das optische System umfasst weiterhin eine Lichtquelle derart ausgerichtet um Licht durch den Lichtleiter zu leiten. Der Brechwert des Lichtleiters im lichtdurchlässigen Bereich und die lichtstreuende Unstetigkeit sind in der Lage Licht, empfangen von der Lichtquelle durch den Lichtleiter und gestreut von der lichtstreuenden Unstetigkeit, zu lenken, direkt von der Unstetigkeit durch die Hülle, hauptsächlich in eine Ebene die sich in eine Richtung erstreckt weg von der Unstetigkeit, ausfüllend das Innere der Peripherie und damit einen Lichtvorhang darin definierend. In der US 7 302 156 B1 ist kein Querschnitt eines Lichtleitelements offenbart der sich aus einer ersten Halbellipse und einer zweiten Halbellipse zusammensetzt, bei der die große Halbachse größer ist als die kleine Halbachse.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Lichtleitelement anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Lichtleitelement gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Lichtleitelement zeichnet sich erfindungsgemäß durch einen Querschnitt aus, der sich aus zwei Halbellipsen zusammensetzt, wobei eine von einer Hüllkurve einer ersten Halbellipse bestimmte Lichtfläche eine Lichtaustrittsfläche mit einer Brennweite bildet, und wobei ein maximaler Abstand zwischen der Hüllkurve der ersten Halbellipse und einer Hüllkurve einer zweiten Halbellipse der Brennweite der Lichtaustrittsfläche entspricht.
  • Vorliegend wird unter einer Halbellipse der halbe Teil einer Ellipse verstanden, welcher durch Teilung der Ellipse an einer Hauptachse oder einer Nebenachse entsteht. Die Hauptachse setzt sich aus jeweils zwei großen Halbachsen zusammen, wobei die Hauptachse die so genannten Hauptscheitel der Ellipse miteinander verbindet. Dabei wird unter einer großen Halbachse die halbe Länge des größten Durchmessers der Ellipse verstanden, aus welcher die Halbellipsen jeweils gebildet sind. Die Nebenachse setzt sich aus jeweils zwei kleinen Halbachsen zusammen, wobei die Nebenachse die so genannten Nebenscheitel miteinander verbindet. Unter einer kleinen Halbachse wird die halbe Länge des kleinsten Durchmessers der Ellipse verstanden, aus welcher die Halbellipsen jeweils gebildet sind. Die Hauptachse und die Nebenachse einer Ellipse verlaufen senkrecht zueinander.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Querschnitts wird erreicht, dass der Brennpunkt der von der ersten Halbellipse gebildeten Lichtaustrittsfläche auf einer gegenüberliegenden Seite auf der von der zweiten Halbellipse gebildeten Hüllkurve liegt. Auch liegt vorzugsweise die Brennlinie der von der ersten Halbellipse gebildeten Lichtaustrittsfläche auf einer gegenüberliegenden Seite auf der von der zweiten Halbellipse gebildeten Hüllkurve, da der Lichtleiter vorzugsweise einer Zylinder-Linse entspricht. Dadurch ist eine optimierte Abstrahlrichtung des Lichtleiters bei einer Beaufschlagung des Lichtleiters mit Licht einer im Brennpunkt der von der ersten Halbellipse gebildeten Lichtaustrittsfläche angeordneten Lichtquelle und/oder einer im Brennpunkt angeordneten Auskoppelstelle möglich. Dabei bildet die von der Hüllkurve gebildete Lichtaustrittsfläche den Brennpunkt und die Brennlinie ohne sphärische Abberation ab. Insbesondere wird das Licht mittels des Lichtleiters kollimiert in einer Ebene abgestrahlt. Somit kommt es zu keinen Verlusten in der Lichtleistung. Daraus folgend ist eine geringe Menge an Lichtquellen und/oder eine geringe Lichtleistung der Lichtquellen erforderlich, um die gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Somit ist die gewünschte Lichtverteilung besonders effizient und daher kostengünstig realisierbar. Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Lichtleitelement in besonders vorteilhafter Weise möglich, insbesondere bei einer Anwendung in Beleuchtungsvorrichtungen für Fahrzeuge, verschiedene Lichtbilder und neue Designmöglichkeiten zu erzeugen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Ellipse,
  • 2 schematisch eine Konstruktion eines Querschnitts für ein erfindungsgemäßes Lichtleitelement,
  • 3 schematisch den Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lichtleitelements und einen Strahlenverlauf von im Lichtleitelement ausgekoppeltem Licht,
  • 4 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 1 in einer perspektivischen, halbtransparenten Ansicht,
  • 5 schematisch den Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lichtleitelements gemäß 3 und einen Verlauf des ausgekoppelten Lichts,
  • 6 schematisch den Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lichtleitelements gemäß 3 und einen Verlauf des ausgekoppelten Lichts bei der Anordnung von fünf Auskoppelstellen im Lichtleitelement,
  • 7 schematisch eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements mit einer Vielzahl von Auskoppelstellen,
  • 8 schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements mit einer Lichtquelle,
  • 9 schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements mit zwei Lichtquellen und
  • 10 schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements mit drei Lichtquellen.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist schematisch eine Ellipse E1 dargestellt. Die Ellipse E1 weist vier Scheitelpunkte auf, wobei die Scheitelpunkte zwei Hauptscheitel S1, S2 und zwei Nebenscheitel S3, S4 umfassen.
  • Die Hauptscheitel S1, S2 stellen dabei die Scheitelpunkte auf der Hüllkurve der Ellipse E1 dar, welche den größten Abstand A1 zueinander aufweisen und somit den größten Durchmesser der Ellipse E1 bestimmen. Die Hauptscheitel S1, S2 bestimmen einen Verlauf einer Hauptachse H1.
  • Die Nebenscheitel S3, S4 stellen die Scheitelpunkte auf der Hüllkurve der Ellipse E1 dar, welche den kleinsten Abstand A2 zueinander aufweisen und somit den kleinsten Durchmesser der Ellipse E1 bestimmen. Die Nebenscheitel S3, S4 bestimmen einen Verlauf einer Nebenachse N1.
  • Die Hauptachse H1 und die Nebenachse N1 sind so genannte konjugierte Durchmesser der Ellipse, d. h. sie halbieren alle Sehnen der Ellipse, die zum jeweils anderen Durchmesser parallel sind.
  • Weiterhin sind eine große Halbachse gHA1 und eine kleine Halbachse kHA1 dargestellt. Die große Halbachse gHA1 ist die halbe Länge des größten Durchmessers der Ellipse E1 d. h. die halbe Länge der Hauptachse H1. Der kürzeste halbe Durchmesser, der genau im Winkel von 90° dazu verläuft, ist eine kleine Halbachse kHA1, welche die halbe Länge der Nebenachse N1 ist.
  • Zur Erzeugung eines in 3 näher dargestellten Lichtleitelements 1, bei welchem Licht L an einer Auskoppelstelle AS1 ausgekoppelt wird und von einer Lichtaustrittsfläche L1 des Lichtleitelements 1 ohne eine sphärische Aberration, d. h. ohne Abbildungsfehler, kollimiert wird, ist es erforderlich, dass das Lichtleitelement 1 einen entsprechenden Querschnitt Q aufweist.
  • Es ist aus der abbildenden Optik allgemein bekannt, dass bestimmte Kegelschnitte die sphärische Aberration vermeiden, wobei hierzu die Lichtaustrittsfläche L1 des Lichtleitelements 1 eine derartige Form aufweisen muss.
  • Diese Form weist die Ellipse E1 auf. Insbesondere eine Hüllkurve HK1 einer ersten Halbellipse E1.1 der Ellipse E1 weist eine derartige Form auf. Die Ellipse E1 setzt sich dabei aus der ersten Halbellipse E1.1 und einer zweiten Halbellipse E1.2 zusammen, wobei die beiden Halbellipsen E1.1 spiegelsymmetrisch zur Nebenachse N1 ausgebildet sind.
  • Eine Form der Hüllkurve HK1 der Halbellipse E1.1 wird beschrieben durch folgende Gleichung:
    Figure DE102010051782B4_0002
    mit den normierten Koordinaten:
  • x
    = Breite,
    y
    = Höhe und
    K
    = Kegelschnittkonstante.
  • Bei dem Lichtleitelement 1 verläuft ein Strahlengang des Lichts L vollständig in diesem, d. h. in einem optischen Medium mit nur einer Grenzfläche. Daraus folgt, dass sich die Kegelschnittkonstante K gemäß
    Figure DE102010051782B4_0003
    aus einem Brechungsindex n ergibt.
  • Die große Halbachse gHA1 und die kleine Halbachse kHA1 ergeben sich gemäß (K + 1)·x2 = 1 [3] und
    Figure DE102010051782B4_0004
  • Das Lichtleitelement 1 ist aus Polymethylmethacrylat (kurz: PMMA), auch bekannt als Acrylglas oder Plexiglas, gebildet. Polymethylmethacrylat weist einen Brechungsindex n von 1,49 auf. Bei einem derartigen Brechungsindex n ergibt sich für die große Halbachse gHA1 gHA1 = ymax = 1,82 [5] und für die kleine Halbachse kHA1 kHA1 = xmax = 1,349. [5]
  • Eine Brennweite f der Hüllkurve HK1 der Halbellipse E1.1 ergibt sich aus
    Figure DE102010051782B4_0005
    mit normierten Koordinaten für n = 1,49 bei Polymethylmethacrylat zu f = 3,041. [7]
  • Hierbei wurde mit dimensionslosen Größen gerechnet, da es nur auf die Verhältnisse der Zahlenwerte zueinander ankommt. Die durch Extrusion der aus der Hüllkurve HK1 gebildeten Linsenoberfläche bildet eine im Abstand der Brennweite f von f = 3,041 befindliche Brennlinie ohne sphärische Aberration ab. Um ein in 3 näher dargestelltes Lichtleitelement 1 fertigen zu können, wird die Hüllkurve HK1 zu einer geschlossenen Linie ergänzt.
  • Die zweite Hüllkurve HK2 ergibt sich besonders vorteilhaft durch eine zweite Halbellipse E2.1, deren große Halbachse gHA2 der kleinen Halbachse kHA1 der ersten Halbellipse E1.1 entspricht. Das heißt, die kleine Nebenachse N1 der ersten Halbellipse E1.1 ist genauso groß wie eine große Halbachse H2 der zweiten Halbellipse E2.1, so dass die kleine Nebenachse N1 und die große Halbachse H2 identisch sind.
  • Die kleine Halbachse kHA2 der zweiten Halbellipse E2.1 ergibt sich aus der Forderung, dass die Brennlinie den oben berechneten Abstand der Brennweite f von f = 3,041 zur Linsenfläche hat: kHA2 = f – ymax = 3,041 – 1,820 = 1,221. [8]
  • Daraus folgend ist ein Verhältnis der großen Halbachse gHA1 der ersten Halbellipse E1.1 zu der kleinen Halbachse kHA1 der ersten Halbellipse E1.1 zu der kleinen Halbachse kHA2 derzweiten Halbellipse E2.1 1,818 zu 1,349 zu 1,221.
  • Die äußere Form des sich ergebenden Querschnitts Q des Lichtleitelements 1 ergibt somit kein symmetrisches Oval. Vielmehr bildet die Hüllkurve HK2 der zweiten Halbellipse E2.1 eine stumpfe flache Seite, die Hüllkurve HK1 der ersten Halbellipse E1.1 hingegen eine spitze Seite, so dass sich ein ”eiförmiger” Querschnitt Q ausbildet.
  • Alternativ zu der Ausbildung des Lichtleitelements 1 aus Polymethylmethacrylat mit dem Brechungsindex n von 1,49 ist das Lichtleitelement 1 aus Polycarbonat mit einem Brechungsindex n von 1,586 gebildet.
  • Aus den Gleichungen [1] bis [8] folgend ist dann ein Verhältnis der großen Halbachse gHA1 der ersten Halbellipse E1.1 zu der kleinen Halbachse kHA1 der ersten Halbellipse E1.1 zu der kleinen Halbachse kHA2 der zweiten Halbellipse E2.1 1,660 zu 1,288 zu 1,046.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 1 als Querschnitt Q dargestellt. Im Brennpunkt BP ist die Auskoppelstelle AS1 angeordnet, mittels welcher insbesondere von einer Stirnfläche SF aus eingekoppeltes Licht L ausgekoppelt und durch das Lichtleitelement 1 geleitet wird.
  • Die Auskoppelstelle AS1 ist dabei insbesondere als ein in 4 näher dargestelltes Reflexionsprisma zur Ablenkung der im Lichtleitelement 1 durch Totalreflexion eingeschlossenen Lichtstrahlen ausgebildet.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Lichtleitelements 1 wird das Licht L derart von der Auskoppelstelle AS1 durch das Lichtleitelement 1 geleitet, dass ein Strahlengang des Lichts L an der Lichtaustrittsfläche L1 parallel verläuft. Somit ist das von dem Lichtleitelement 1 ausgesendete Licht L frei von Öffnungsfehlern und es kann insbesondere ”on-axis” ein spitzes Maximum erzeugt werden.
  • Alternativ zu der Anordnung der Auskoppelstelle AS1 im Brennpunkt BP, ist an diesem eine in den 8 bis 10 näher dargestellte Lichtquelle 2 angeordnet, wobei die Lichtquelle 2 vorzugsweise als Leuchtdiode ausgebildet ist.
  • In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Lichtquelle 2 am Brennpunkt BP in das Lichtleitelement 1 eingelassen. In diesem Fall ergibt sich für die kleine Halbachse kHA2 der zweiten Halbellipse E2.1 gemäß: kHA2 = f – ymax = 3,041 – 1,820 = 1,221 + z / 2, [9] mit:
  • z
    = Eindringtiefe der Lichtquelle 2 in das Lichtleitelement 1.
  • In weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Lichtquelle 2 beabstandet vom Lichtleitelement 1 angeordnet. In diesem Fall ergibt sich für die kleine Halbachse kHA2 der zweiten Halbellipse E2.1 gemäß: kHA2 = f – ymax = 3,041 – 1,820 = 1,221 + 2 / 3a, [8] mit:
  • a
    = Abstand der Lichtquelle 2 vom Lichtleitelement 1.
  • In einer weiteren Ausführung ist das Verhältnis der großen Halbachse gHA1 der ersten Halbellipse E1.1 zu der kleinen Halbachse kHA1 der ersten Halbellipse E1.1 zu der kleinen Halbachse kHA2 der zweiten Halbellipse E2.1 von 1,820 zu 1,349 zu 1,221 derart korrigiert, dass sich ein leicht divergentes Strahlenbündel des Lichts L ergibt.
  • Das Lichtleitelement 1 ist insbesondere zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrtrichtungsanzeigers und/oder einer Tagfahrleuchte vorgesehen.
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 1 in einer perspektivischen, halbtransparenten Ansicht. Zur Ablenkung der im Lichtleitelement 1 durch Totalreflexion eingeschlossenen Lichtstrahlen ist als Auskoppelstelle AS1 das Reflexionsprisma, welches nicht über die gesamte Breite des Lichtleitelements 1 verläuft, vorgesehen. Das Licht L wird von der Stirnfläche SF des Lichtleitelements 1 aus mittels einer oder mehrerer nicht näher dargestellter Lichtquellen 2 in das Lichtleitelement 1 eingekoppelt. An der Auskoppelstelle AS1 wird das Licht L derart abgelenkt, dass es gemäß des dargestellten Verlaufs und des in 3 dargestellten Verlaufs von der Auskoppelstelle AS1 durch das Lichtleitelement 1 geleitet zur Lichtaustrittsfläche L1 geleitet wird.
  • Die als Reflexionsprisma ausgebildete Auskoppelstelle AS1 ist als Materialaussparung im Lichtleitelement 1 ausgebildet und wird vorzugsweise in einem Gussverfahren zur Herstellung des Lichtleitelements 1 mittels eines in einer Gussform angeordneten Formelements erzeugt oder nachträglich in das Lichtleitelement 1 eingebracht.
  • Die 5 und 6 zeigen das Lichtleitelement 1 im Querschnitt Q und einen Verlauf des ausgekoppelten Lichts L. Ein Abstand x zwischen Auskoppelstellen AS1 bis AS5 ergibt dabei bei gegebener Brennweite f einen Winkel α des aus dem Lichtleitelement 1 austretenden Lichts L. Beispielsweise ergibt sich bei einem Abstand x von x = 0,96 und einer Brennweite f von f = 2,706 ein Winkel α von α = 20°.
  • In 7 ist das Lichtleitelement 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In die zweite Hüllkurve HK2 des Lichtleitelements 1 ist eine Vielzahl von Auskoppelstellen AS1 bis ASn eingebracht, wobei die Auskoppelstellen AS1 bis ASn gemäß der in 6 dargestellten Anordnung eingebracht sind. Zwischen den in einer längs zum Lichtleitelement 1 verlaufenden Achse mit der Auskoppelsstelle AS1 und zwischen den in einer längs zum Lichtleitelement 1 verlaufenden Achse mit der Auskoppelsstelle AS5 liegenden weiteren Auskoppelstellen ist der Abstand x ausgebildet, so dass der Winkel α des aus dem Lichtleitelement 1 austretenden Lichts L realisiert wird.
  • Das Licht L wird wiederum an der Stirnfläche SF eingekoppelt. Um eine Schattenbildung in Richtung der Lichtausdehnung hinter den Auskoppelstellen AS1 bis ASn zu vermeiden, wird das Licht L derart eingekoppelt, dass sich divergente Strahlenbündel innerhalb des Lichtleitelements 1 bilden und somit jede der Auskoppelstellen AS1 bis ASn mit Licht L beaufschlagt wird.
  • Die 8 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des Lichtleitelements 1 im Querschnitt Q.
  • Zur Einkopplung des Lichts L in das Lichtleitelement 1 ist gemäß 8 an der Stirnfläche SF eine Lichtquelle 2 angeordnet. Gemäß 9 sind zwei Lichtquellen 2 und gemäß 10 drei Lichtquellen 2 an der Stirnfläche SF des Lichtleitelements 1 zur Einkopplung des Lichts L in dieses angeordnet. Diese Anordnungen bewirken eine besonders vorteilhafte Lichtleitung im Lichtleitelement 1.
  • Alternativ sind auch andere, nicht dargestellte Anordnungen einer oder mehrerer Lichtquellen 2 möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lichtleitelement
    2
    Lichtquelle
    A1
    Abstand
    A2
    Abstand
    A3
    Abstand
    AS1 bis ASn
    Auskoppelstelle
    BP
    Brennpunkt
    E1
    Ellipse
    E1.1
    Halbellipse
    E1.2
    Halbellipse
    E2.1
    Halbellipse
    gHA1
    große Halbachse
    gHA2
    große Halbachse
    H1
    Hauptachse
    H2
    Hauptachse
    HK1
    Hüllkurve
    HK2
    Hüllkurve
    kHA1
    kleine Halbachse
    kHA2
    kleine Halbachse
    L
    Licht
    L1
    Lichtaustrittsfläche
    N1
    Nebenachse
    Q
    Querschnitt
    SF
    Stirnfläche
    S1
    Hauptscheitel
    S2
    Hauptscheitel
    S3
    Nebenscheitel
    S4
    Nebenscheitel
    S5
    Nebenscheitel
    x
    Abstand
    α
    Winkel

Claims (5)

  1. Langestrecktes zylinderförmiges Lichtleitelement (1) mit einer Stirnfläche als einer Lichteinkoppelfläche, mit einer Lichtaustrittsfläche und mit einer der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite, die als Prismen ausgebildete lichtablenkende Mittel aufweist, gekennzeichnet durch einen Querschnitt (Q), der sich aus zwei Halbellipsen (E1.1, E2.1) zusammensetzt, wobei eine von einer Hüllkurve (HK1) einer ersten Halbellipse (E1.1) bestimmte Lichtfläche eine Lichtaustrittsfläche (L1) mit einer Brennweite (f) bildet und wobei ein maximaler Abstand (A3) zwischen der Hüllkurve (HK1) der ersten Halbellipse (E1.1) und einer Hüllkurve (HK2) einer zweiten Halbellipse (E2.1) der Brennweite (f) der Lichtaustrittsfläche (L1) entspricht und eine Nebenachse (N1) der ersten Halbellipse (E1.1) genauso groß wie eine Hauptachse (H2) einer zweiten Halbellipse (E2.1) ist, wobei die Halbellipsen (E1.1, E2.1) derart angeordnet sind, dass die Nebenachse (N1) der ersten Halbellipse (E1.1) die Hauptachse (H2) der zweiten Halbellipse (E2.1) bildet, wobei eine große Halbachse (gHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) größer als eine kleine Halbachse (kHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) ist
  2. Lichtleitelement (1) nach Anspruch 1, gebildet aus Polymethylmethacrylat mit einem Brechungsindex von 1,49, wobei ein Verhältnis der großen Halbachse (gHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) 1,818 zu 1,348 zu 1,223 ist.
  3. Lichtleitelement (1) nach Anspruch 1, gebildet aus Polycarbonat mit einem Brechungsindex von 1,586, wobei ein Verhältnis der großen Halbachse (gHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) 1,660 zu 1,288 zu 1,046 ist.
  4. Lichtleitelement (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der großen Halbachse (gHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) vergrößert um eine halbe Eindringtiefe einer Auskoppelstelle (AS1 bis ASn) von Licht in die Hüllkurve (HK2) der zweiten Halbellipse (E2.1) ist.
  5. Lichtleitelement (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der großen Halbachse (gHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA1) der ersten Halbellipse (E1.1) zu der kleinen Halbachse (kHA2) der zweiten Halbellipse (E2.1) verkleinert um 2/3 eines Abstands zu einer außerhalb des Lichtleitelements (1) angeordneten Lichtquelle (2) vor der Hüllkurve (HK2) der zweiten Halbellipse (E2.1) ist.
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