DE102010054923B4 - Leuchteinrichtung für ein Fahrzeug für zwei Lichtfunktionen - Google Patents

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Abstract

Leuchteinrichtung für ein Fahrzeug mit – zumindest einer lichtemittierenden Diode (5) und – einem optischen Element (3; 30; 40), welches einen ersten Bereich aufweist, durch welchen von der Lichtquelle (5) emittiertes Licht durchtritt, um eine erste Lichtfunktion bereitzustellen, wobei das optische Element (3; 30; 40) eine Lichtaustrittsfläche (3-8, 3-10) mit einem U-förmigen oder L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Basis (3-6; 30-6; 40-1) der U-Form oder L-Form den ersten Bereich umfasst, und bei den Schenkeln (3-4, 3-5; 30-4; 30-5) der U-Form oder dem Schenkel (40-2) der L-Form des optischen Elements (3; 30; 40) zumindest ein zweiter Bereich gebildet ist, in welchen von der lichtemittierenden Diode (5) emittiertes Licht eingekoppelt wird und welcher für die Lichtauskoppelung (8) so ausgebildet ist, dass das eingekoppelte Licht diffus abgestrahlt wird, um eine zweite Lichtfunktion bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen der lichtemittierenden Diode (5) und dem optischen Element (3; 30; 40) eine Linsenanordnung (6) angeordnet ist, durch welche parallele Lichtstrahlen erzeugt werden, welche durch die Basis (3-6; 30-6; 40-1) der U-Form oder L-Form durchtreten, und – ein Teil der Lichtemission der lichtemittierenden Diode (5) nach Durchtritt durch die Linsenanordnung (6) in eine Stirnfläche (3-7) eines Schenkels (3-4, 3-5; 30-4, 30-5; 40-2) der U-Form oder L-Form eingekoppelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchteinrichtung für ein Fahrzeug mit zumindest einer Lichtquelle und einem optischen Element, welches einen ersten Bereich aufweist, durch welchen von der Lichtquelle emittiertes Licht durchtritt, um eine erste Lichtfunktion bereitzustellen. Bei der Leuchteinrichtung kann es sich um einen Scheinwerfer oder eine Leuchte, insbesondere eine Heckleuchte des Fahrzeugs handeln.
  • Bei der Neugestaltung von Fahrzeugen ergibt sich das Problem, dass aufgrund der gewünschten Aerodynamik und des gewünschten Designs die Bauraumverhältnisse für Leuchteinrichtungen, insbesondere für die Heckleuchten und Scheinwerfer, sehr knapp bemessen sind. Die Signalwirkung einer Leuchte wird jedoch von der Umfangsgröße der Abstrahlfläche und von der Leuchtdichte bestimmt. Des Weiteren tragen die Leuchteinrichtungen des Fahrzeugs in erheblichem Maße zum Design des Fahrzeugs bei. Durch die Gestaltung der Leuchteinrichtungen soll dem Fahrzeug vielfach ein charakteristisches Erscheinungsbild verliehen werden, welches leicht wieder erkannt wird. Ferner ergibt sich das Problem, dass die Kosten für die Herstellung der Leuchten so gering wie möglich sein sollen.
  • In der US 4,740,871 A ist eine Signalleuchte für ein Fahrzeug beschrieben, die eine Lichtquelle, einen Reflektor und eine Verschlussscheibe aufweist. Der Reflektor der Signalleuchte ist so ausgebildet, dass er einen ersten reflektierenden Teil enthält, der dazu bestimmt ist, die von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen in axialer Richtung des Fahrzeugs zurückzuwerfen. Ferner weist der Reflektor einen zweiten reflektierenden Teil auf, der dazu bestimmt ist, die Lichtstrahlen der Lichtquelle in Richtung des Eckbereichs zu reflektieren, sodass der vom zweiten Teil des Reflektors reflektierte Lichtstrom auf den seitlichen Bereich des Fahrzeugs verteilt wird.
  • Aus der DE 102 31 326 A1 ist eine Leuchteinheit für Fahrzeuge bekannt, die eine Mehrzahl von in einem Abstand zueinander angeordneten Leuchtelementen umfasst, denen jeweils ein Lichtleitelement zugeordnet ist. Das Lichtleitelement ist auf einer dem Leuchtelement zugewandten Seite in unmittelbarer Nähe des Leuchtelements einerseits und auf einer dem Leuchtelement abgewandten Seite unmittelbar an einer Lichtscheibe andererseits angeformt, wobei benachbarte Lichtleitelemente in Richtung der Lichtscheibe zumindest in einer quer zur optischen Achse verlaufenden Verbindungslinie zusammenlaufen. Die Leuchteinheit kann beispielsweise einen topfförmigen Lichtleitkörper aufweisen, in den die Lichtemission von einzelnen Leuchtelementen beim äußeren Ring eingekoppelt wird. In der Mitte des Lichtleitkörpers ist eine Lichtscheibe ausgebildet. Beabstandet zu dieser Lichtscheibe ist ein zentral angeordnetes Leuchtelement vorgesehen. Durch die Leuchteinheit kann beispielsweise ein Positionslicht bereitgestellt werden.
  • Die DE 10 2005 040 100 A1 beschreibt eine Fahrzeugleuchte mit einer in einem Leuchtengehäuse angeordneten Lichtquelle und einer das Leuchtengehäuse abschließenden transparenten Lichtabschlussscheibe. Einer Lichtquelle der Fahrzeugleuchte ist eine Leuchtkörperanordnung vorgelagert, die im Wesentlichen aus mehreren durchleuchtbaren, lichtstreuende Mittel aufweisenden Leuchtkörpern besteht.
  • Die DE 100 36 323 A1 beschreibt ferner eine Fahrzeugleuchte mit einem Gehäuse, in dem mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist, die hinter einer lichtdurchlässigen Lichtscheibe liegt. Die Leuchte umfasst ferner einen Lichtleiter zwischen der Lichtscheibe und der Lichtquelle, wobei eines der Enden des Lichtleiters in unmittelbarer Nähe der Lichtquelle angeordnet ist. Mit seinem anderen Ende ist der Lichtleiter unmittelbar an die Lichtscheibe angeformt.
  • Die US 7,465,075 B2 beschreibt schließlich eine Leuchteinrichtung mit einer lichtemittierenden Diode, deren Lichtemission durch eine vorgelagerte Linsenanordnung beeinflusst wird.
  • Die DE 10 2008 046 748 A1 beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung für eine Kraftfahrzeug mit einer Lichtquelle zum Aussenden von Licht, eine reflektierende Fläche zum Reflektieren zumindest eines Teils des ausgesandten Lichts und mindestens einen Lichtbaustein zum Umlenken zumindest eines Teils des Lichts auf die reflektierende Fläche.
  • Die US 2009/0219731 A1 beschreibt ein optisches System für ein Kraftfahrzeug mit einer Hauptlichtfunktion. Dabei wird an einer Seite eines optischen Bausteins Licht in den optischen Baustein eingekoppelt. Weiterhin kann an allen Seiten des optischen Bausteins Licht ausgekoppelt werden.
  • Die US 5,333,227 A beschreibt einen optischen Wellenleiter, in den Licht über einen Reflektor eingekoppelt wird. Dazu wird Licht über den Reflektor parallel auf eine Linse reflektiert. Die Linse bündelt die Lichtstrahlen in einem Brennpunkt. Kurz hinter dem Brennpunkt ist der Wellenleiter angeordnet, in den die bereits wieder divergierenden Lichtstrahlen eingekoppelt werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Leuchteinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine weitere separate Lichtfunktion bereitgestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Leuchteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element eine Lichtaustrittsfläche mit einem U-förmigen oder L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Basis der U-Form oder L-Form den ersten Bereich umfasst, durch welchen von der Lichtquelle emittiertes Licht durchtritt, um die erste Lichtfunktion bereitzustellen. Bei den Schenkeln der U-Form bzw. dem Schenkel der L-Form des optischen Elements ist zumindest ein zweiter Bereich gebildet, in welchen von der Lichtquelle emittiertes Licht eingekoppelt wird und welcher für die Lichtauskoppelung so ausgebildet ist, dass das eingekoppelte Licht diffus abgestrahlt wird, um eine zweite Lichtfunktion bereitzustellen.
  • Bei der Lichtquelle der Leuchteinrichtung handelt es sich erfindungsgemäß um mindestens eine lichtemittierende Diode. Die lichtemittierende Diode benötigt sehr wenig Bauraum. Sie weist außerdem eine hohe Lebensdauer auf. Erfindungsgemäß ist zwischen der lichtemittierenden Diode und dem optischen Element eine Linsenanordnung vorgesehen. Diese Linsenanordnung richtet die Lichtemission der lichtemittierenden Diode derart, dass einerseits die Lichteinkoppelung in das optische Element für die Lichtemission bei dem zweiten Bereich erfolgt. Zum anderen wird die Lichtemission so gerichtet, dass sie beim ersten Bereich des optischen Elements durchtritt und die erste Lichtfunktion bereitstellt. Die Linsenanordnung kann insbesondere eine oder mehrere Sammellinsen, insbesondere Fresnel-Linsen umfassen. Ferner kann die Linsenanordnung beispielsweise die offene Seite der U-Form abdecken. Hierdurch wird eine sehr effiziente Einkopplung der Lichtemission der lichtemittierende Diode in das optische Element erreicht.
  • Das von der Lichtquelle emittierte Licht für den zweiten Bereich des optischen Elements wird erfindungsgemäß in die Stirnfläche eines Schenkels der U-Form oder L-Form des optischen Elements eingekoppelt. Durch diese Ausgestaltung wird eine Anordnung geschaffen, bei der die Lichtquelle für den Betrachter nicht sichtbar ist.
  • Das optische Element der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ist somit so ausgebildet, dass zwei unterschiedliche Bereiche für zwei verschiedene Lichtfunktionen bereitgestellt werden können. Dabei leistet die Lichtemission einer Lichtquelle einen Beitrag für beide Lichtfunktionen.
  • Es ist zwar auch möglich, dass die Leuchteinrichtung mehrere Lichtquellen umfasst. Jedoch leistet in diesem Fall jede Lichtquelle jeweils einen Beitrag sowohl für die Lichtemission der ersten Lichtfunktion als auch für die Lichtemission der zweiten Lichtfunktion. Auf diese Weise kann eine Leuchteinrichtung mit einem sehr geringen Bauraumbedarf gebildet werden, die zwei separate Lichtfunktionen bereitstellt. Da außerdem die Lichtemission jeder Lichtquelle einen Beitrag für die Lichtemission beider Lichtfunktionen leistet, sind zur Bereitstellung der beiden Lichtfunktionen weniger Lichtquellen erforderlich, wodurch die Kosten zur Herstellung der Leuchteinrichtung verringert werden und sich außerdem auch aus diesem Grund der Bauraumbedarf der Leuchteinrichtung verringert.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung weist das optische Element einen U-förmigen oder L-förmigen Querschnitt auf. Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass die Leuchtflächen für die beiden Lichtfunktionen für den Betrachter klar unterscheidbar sind.
  • Die Basis der U-Form oder L-Form des optischen Elements ist insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu den durchtretenden Lichtstrahlen ausgerichtet. Die Schenkel der U-Form bzw. der Schenkel der L-Form des optischen Elements sind im Wesentlichen parallel zu dem durchtretenden Lichtstrahl ausgerichtet. Wenn das optische Element einen U-förmigen Querschnitt aufweist, ist somit die Basis der U-Form in Richtung der optischen Achse der Leuchteinrichtung ausgerichtet. Die Schenkel der U-Form erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der Leuchteinrichtung von der Basis weg in Richtung der Lichtquelle, d. h. in Richtung des Fahrzeuginnenraums. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Lichtemission für die erste Lichtfunktion parallel zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist, so dass eine Hauptlichtfunktion, wie z. B. eine Scheinwerfer- oder Schlusslichtfunktion, bereitgestellt werden kann.
  • Von der Lichteinkoppelfläche kann das Licht in dem Schenkel der U-Form oder L-Form weitergeleitet werden und im Bereich der äußeren Seitenfläche des Schenkels so ausgekoppelt werden, dass die diffuse Abstrahlung für die zweite Lichtfunktion bereitgestellt wird. Der zweite Bereich des optischen Elements ist somit als Flächenlichtleiter ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Anordnung der Lichtquelle sehr flexibel gewählt werden kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ist der erste Bereich des optischen Elements in einer Klarglasoptik ausgeführt. Unter einer Klarglasoptik wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die Richtung paralleler Lichtstrahlen unverändert bleibt oder im Wesentlichen identisch verändert wird. Durch ein Element in Klarglasoptik kann ein Betrachter somit durchsehen und die inneren Strukturen im Wesentlichen unverzerrt erkennen. Das optische Element der Leuchteinrichtung weist in der Aufsicht somit Klarglasoptik auf, durch welche die Lichtstrahlen für die erste Lichtfunktion im Wesentlichen ungehindert durchtreten. Durch diese Weiterbildung wird erreicht, dass mit der Lichtemission für die erste Lichtfunktion eine Hauptlichtfunktion, wie z. B. eine Scheinwerfer- oder Schlusslichtfunktion, bereitgestellt werden kann. Alternativ kann bei dem ersten Bereich auch eine optische Struktur, wie z. B. eine Kissenoptik, vorgesehen sein. Die Seitenflächen des optischen Elements stellen hingegen eine diffuse Lichtemission bereit, um die zweite Lichtfunktion zu erzeugen. Das Erscheindungsbild des Bereichs für die erste Lichtfunktion unterscheidet sich für den Betrachter somit erheblich von dem Erscheindungsbild für die zweite Lichtfunktion.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ist das optische Element im zweiten Bereich trüb, um die diffuse Lichtabstrahlung zu erzeugen. Das Erscheinungsbild des zweiten Bereichs ist somit milchig. Die diffuse Lichtemission im zweiten Bereich wird somit durch eine Volumeneigenschaft des Materials des optischen Elements im zweiten Bereich erzeugt. Im Volumen des optischen Elements im zweiten Bereich ist eine Vielzahl von Streuzentren angeordnet, welche für die diffuse Lichtabstrahlung sorgen. Die Streuzentren sorgen vorteilhafterweise auch dafür, dass ein Betrachter durch den zweiten Bereich nicht durchsehen kann.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung weist der zweite Bereich des optischen Elements eine raue Oberfläche auf, welche die diffuse Lichtabstrahlung erzeugt. In diesem Fall wird die diffuse Lichtabstrahlung durch eine Eigenschaft der Oberfläche des optischen Elements im zweiten Bereich erzeugt. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass das optische Element kostengünstig herstellbar ist, da die Volumeneigenschaften in beiden Bereichen dieselben sein können und nur die Oberfläche des zweiten Bereichs aufgeraut werden muss.
  • Unter einer diffusen Lichtabstrahlung wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die Lichtemission nicht gerichtet ist, sondern aufgrund einer Vielzahl von Streuzentren in eine Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen erfolgt. Anders als bei Linsenelementen, die parallele, konvergierende oder divergierende Lichtbündel erzeugen, d. h. eine gerichtete Lichtemission, ist die Lichtemission bei der diffusen Lichtabstrahlung nicht gerichtet. Beispielsweise kann ein parallel auftreffendes Lichtbündel gemäß dem Lambertschen Gesetz reflektiert werden.
  • Um die diffuse Lichtauskopplung zu erreichen, hat das optische Element im zweiten Bereich ein milchig-trübes Erscheinungsbild, welches auch als Haze (Trübung) bezeichnet wird. Der Begriff Haze wird in der Industrienorm ASTM D 1003 als die Lichtmenge definiert, die im Mittel mehr als 2,5° vom einfallenden Lichtstrahl abweicht. Gemäß der Erfindung ist dieser Wert so groß, dass in diesem zweiten Bereich das optische Element eine Großwinkelstreuung erzeugt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ist das optische Element einteilig ausgebildet. Das Material, welches das optische Element im ersten Bereich bildet, kann sich jedoch von dem Material unterscheiden, welches das optische Element im zweiten Bereich bildet. Das optische Element kann beispielsweise im Zweikomponentenspritzguss hergestellt werden. Durch diese Weiterbildung wird erreicht, dass das optische Element kostengünstig herstellbar ist, die optischen Eigenschaften des Elements jedoch flexibel gewählt werden können.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ist das optische Element zwischen der zumindest einen Lichtquelle und einer separaten Abschlussscheibe der Leuchteinrichtung angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass das optische Element keinen starken Umwelteinflüssen ausgesetzt ist. Das optische Element ist somit im Inneren der Leuchteinrichtung des Fahrzeugs angeordnet und stellt dort die Lichtemission für die beiden Lichtfunktionen bereit. Die Abschlussscheibe ist in diesem Fall insbesondere in Klarglasoptik ausgeführt, sodass das optische Element vom Betrachter erkennbar ist. Das optische Element stellt somit ein Designelement im Inneren der Leuchteinrichtung dar.
  • Die Leuchteinrichtung strahlt insbesondere Licht in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ab. Von der ersten Lichtfunktion kann in diesem Fall ein Tagfahrlicht bereitgestellt werden. Die Leuchteinrichtung kann somit vorteilhafterweise in ein Scheinwerfermodul des Fahrzeugs integriert sein. Die zweite Lichtfunktion kann beispielsweise der Beleuchtung des Innenraums des Scheinwerfermoduls dienen, sie dient in diesem Fall somit insbesondere dem Erscheinungsbild des Scheinwerfermoduls, d. h. dem Design des Scheinwerfermoduls.
  • Ferner ist es möglich, dass die Leuchteinrichtung eine Heckleuchte des Fahrzeugs bereitstellt, insbesondere kann von der ersten Lichtfunktion eine Rückleuchte und/oder Bremsleuchte bereitgestellt werden. Außerdem kann von der ersten Lichtfunktion ein Nebelschlusslicht bereitgestellt werden. Die zweite Lichtfunktion kann in diesem Fall auch dem Erscheinungsbild des Heckleuchtmoduls dienen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
  • 1 zeigt eine Außenansicht eines Scheinwerfermoduls mit der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung,
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung,
  • 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A der 2,
  • 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B der 2,
  • 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C der 2,
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung,
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung mit einer ersten Ausbildung der Lichteinkoppelung in das optische Element,
  • 8 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Leuchteinrichtung mit einer anderen Ausbildung der Lichteinkoppelung in das optische Element,
  • 9 zeigt den Verlauf der Lichtstrahlen bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung,
  • 10 zeigt eine weitere Ansicht des Lichtverlaufs bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung,
  • 11 zeigt einen noch weiteren Verlauf der Lichtstrahlen bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung,
  • 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung von außen,
  • 13 zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung von innen,
  • 14 zeigt eine Explosionsansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung,
  • 15 zeigt eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen optischen Elements und
  • 16 zeigt einen Querschnitt des weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Elements.
  • In 1 ist ein Scheinwerfermodul 1 gezeigt, welches einen Projektionsscheinwerfer für ein Fernlicht und ein Abblendlicht, ein Tagfahrlicht sowie eine Designlichtfunktion zur Beleuchtung des Innenraums des Scheinwerfermoduls 1 umfasst. In 1 ist die Projektionslinse 2 für das Fernlicht bzw. Abblendlicht erkennbar. Ferner ist das optische Element 3 der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung erkennbar, mittels welchem als erste Lichtfunktion ein Tagfahrlicht und als zweite Lichtfunktion eine Designleuchte bereitgestellt wird.
  • Das Scheinwerfermodul 1 wird von einer transparenten Abschlussscheibe in Klarglasoptik abgeschlossen, sodass sich das optische Element 3 und die Projektionslinse 2 sichtbar im Inneren des Scheinwerfermoduls 1 befinden.
  • Mit Bezug zu den 2 bis 11 wird im Folgenden ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung beschrieben:
    In 2 ist die Leuchteinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels perspektivisch dargestellt. Perspektivisch hinten ist eine Leiterplatte 4 erkennbar, auf welcher mehrere lichtemittierende Dioden als Lichtquellen 5 befestigt sind. In Lichtemissionsrichtung der Lichtquellen 5 vor den Lichtquellen 5 ist das optische Element 3 angeordnet. Das optische Element 3 besitzt insgesamt die Form des Buchstabens U. Diese U-Form, die im Folgenden auch als große U-Form bezeichnet wird, ist nicht die U-Form, welche für die Erfindung wesentlich ist. Statt der großen U-Form könnte sich das optische Element 3 auch als Balken oder in einer anderen beliebigen Form erstrecken. Die für die Erfindung wesentliche U-Form, die im Folgenden auch als kleine U-Form bezeichnet wird, betrifft den Querschnitt der Schenkel 3-1 und 3-2 bzw. der Basis 3-3 der großen U-Form, wie es später erläutert wird.
  • Die Flächennormale der Basis 3-3 der großen U-Form ist bei der Anordnung der Leuchteinrichtung in dem Fahrzeug, wie aus 1 ersichtlich, vertikal nach oben bzw. nach unten ausgerichtet. Wie es später erläutert wird, ist die Flächennormale der Basis 3-6 der kleinen U-Form, die für die Erfindung wesentlich ist, horizontal ausgerichtet und zwar parallel zur optischen Achse der Leuchteinrichtung, d. h. beim Einbau der Leuchteinrichtung in ein Fahrzeug parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs.
  • Ein Schnitt entlang der Linie A-A der 2, d. h. durch die Basis 3-3 der großen U-Form des optischen Elements 3 sowie der dazugehörigen Leiterplatte 4, ist in 3 gezeigt. Dieser Querschnitt des optischen Elements 3 ist U-förmig. Ferner ist auch die Lichtaustrittsfläche des optischen Elements 3 bei diesem Querschnitt U-förmig, wie es später erläutert wird. Die kleine U-Form wird von den Schenkeln 3-4 und 3-5 und der Basis 3-6 gebildet. Die offene Seite der kleinen U-Form wird von einer Linsenanordnung 6 abgedeckt. Außerhalb der kleinen U-Form des optischen Elements 3 ist die Leiterplatte 4 angeordnet, auf welcher die lichtemittierenden Dioden 5-1, 5-2, ... befestigt und elektrisch verbunden sind.
  • Betrachtet man die Lichtemission der lichtemittierenden Diode 5-1, trifft diese Lichtemission zunächst auf eine Seite der Linsenanordnung 6. Von der Linsenanordnung 6 werden zum einen im Wesentlichen parallel Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das Innere der kleinen U-Form des optischen Elements 3 auf die Basis 3-6 der kleinen U-Form treffen, durch die Basis 3-6 im Wesentlichen ohne Lichtablenkung durchtreten und bei der nach vorne gerichteten Oberfläche der Basis 3-6 austreten. Hierfür ist die Basis 3-6 in einer Klarglasoptik oder mit einer Kissenoptik ausgeführt. Auf diese Weise stellt die Basis 3-6 einen ersten Bereich des optischen Elements 3 dar, der eine erste Lichtfunktion bereitstellt. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird durch den Durchtritt der Lichtstrahlen durch die Basis 3-6 ein Tagfahrlicht bereitgestellt.
  • Ferner wird das von der lichtemittierenden Diode 5-1 emittierte Licht nach Durchtritt durch die Linsenanordnung 6 in die Stirnfläche der Schenkel 3-4 bzw. 3-5 der kleinen U-Form des optischen Elements 3 eingekoppelt. Die Schenkel 3-4 bzw. 3-5 wirken als Flächenlichtleiter, welche das Licht über die gesamte Längserstreckung der Schenkel 3-4 und 3-5 leiten. Gleichzeitig weisen die Schenkel 3-4 und 3-5 eine Vielzahl von Streuzentren auf, die bewirken, dass das eingekoppelte Licht bei den Außenflächen der Schenkel 3-4 und 3-5 ausgekoppelt und diffus abgestrahlt werden. Die Schenkel 3-4 und 3-5 bilden einen zweiten Bereich des optischen Elements 3, welcher diese zweite Lichtfunktion bereitstellt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dieser zweiten Lichtfunktion um eine Designleuchte, welche den Innenraum des Scheinwerfermoduls 1 ausleuchtet.
  • In 4 ist der Schnitt entlang der Linie B-B, wie es in der 2 gezeigt ist, dargestellt. Wie aus 4 ersichtlich, ist der Querschnitt des Schenkels 3-1 der großen U-Form auch U-förmig. Diese kleine U-Form im Bereich des Schenkels 3-1 wird von den Schenkeln 3-4 und 3-5 sowie der Basis 3-6 gebildet, wie es bereits mit Bezug zur 3 erläutert wurde. Auch in diesem Fall wird die Lichtemission z. B. der lichtemittierenden Diode 5-3 durch die Linsenanordnung 6 durch die kleine U-Form des optischen Elements 3 durchgeleitet sodass sie durch die Basis 3-6 durchtritt und die Tagfahrlichtfunktion bereitstellt. Ferner wird ein Teil der Lichtemission der lichtemittierenden Diode 5-3 in die Stirnfläche der Schenkel 3-4 bzw. 3-5 eingekoppelt, dort wird das Licht über die gesamte Länge der Schenkel 3-4 und 3-5 weitergeleitet und gleichzeitig über die in den Schenkeln 3-4 und 3-5 vorgesehenen Streuzentren über die Außenflächen der Schenkel 3-4 und 3-5 so ausgekoppelt, dass das ausgekoppelte Licht diffus abgestrahlt wird. Zusätzlich zu der Lichteinkoppelung über die Stirnfläche der Schenkel 3-4 und 3-5 ist es möglich, dass Lichtstrahlen über die inneren Seitenflächen der Schenkel 3-4 und 3-5 in die Schenkel 3-4 und 3-5 eingekoppelt werden, dann erneut in den als Flächenlichtleiter ausgebildeten Schenkeln 3-4 und 3-5 weitergeleitet werden und schließlich diffus nach außen abgestrahlt werden, um, wie vorstehend erläutert, die zweite Lichtfunktion bereitzustellen.
  • In 5 ist schließlich noch ein Schnitt entlang der Linie C-C der Darstellung in 2 gezeigt. Es ist insbesondere ersichtlich, dass die divergente Lichtemission der lichtemittierenden Diode 5-5 durch die Linsenanordnung 6 in ein im Wesentlichen paralleles Strahlenbündel konvertiert wird, welches auf die Basis 3-6 der kleinen U-Form es optischen Elements 3 auftritt und durch dieses durchtritt.
  • In 6 ist nochmals in einer schematischen Darstellung das Prinzip der Lichtwege bei der Leuchteinrichtung gezeigt. In der Mitte tritt ein Lichtbündel 7 im Wesentlichen ohne Ablenkung durch die Basis 3-6 der kleinen U-Form des optischen Elements 3 hindurch, tritt bei der Auskoppelfläche 3-10 aus und stellt die erste Lichtfunktion, z. B. das Tagfahrlicht, bereit. Der Anteil der Lichtemission, welcher in die Schenkel 3-4 und 3-5 der kleinen U-Form des optischen Elements 3 eingekoppelt wird, wird entlang dieser Schenkel 3-4 und 3-5 geleitet und erzeugt bei den Außenflächen 3-8 der Schenkel 3-4 und 3-5 eine diffuse Lichtemission 8 für die zweite Lichtfunktion, z. B. für die Designleuchte im Inneren des Scheinwerfermoduls 1.
  • In den 7 und 8 sind verschiedene Möglichkeiten der Lichteinkoppelung der Lichtemission einer Lichtquelle 5 in das optische Element 3 gezeigt. Bei der Ausgestaltung gemäß 7 ist zwischen dem optischen Element 3 und der Lichtquelle 5 erfindungsgemäß eine Linse 10 angeordnet, welche der Linsenanordnung 6 entsprechen kann. Durch die Linse 10 wird zum einen im Inneren der kleinen U-Form des optischen Elements 3 ein paralleles Lichtbündel 7 erzeugt, welches durch die Basis 3-6 durchtritt. Ferner wird Licht über die Stirnflächen der Schenkel 3-4 und 3-5 eingekoppelt und bei den Außenflächen 3-8 der Schenkel 3-4 und 3-5 diffus ausgekoppelt.
  • Bei der Ausgestaltung gemäß 8 ist statt der Linse 10 nicht erfindungsgemäß ein Reflektor 9 angeordnet, welcher das von der Lichtquelle 5 emittierte Licht so reflektiert, dass ein paralleles Lichtbündel 7 erzeugt wird, welches durch die Basis 3-6 der kleinen U-Form durchtritt. Zum anderen werden Lichtstrahlen so reflektiert, dass sie über die Stirnflächen 3-7 der Schenkel 3-4 und 3-5 eingekoppelt werden.
  • In den 9 bis 11 sind nochmals die Ausgestaltung der Linsenanordnung 6 und die durch diese erzeugten Lichtstrahlen 7 und 8 im Detail gezeigt. Die Linsenanordnung 6 stellt eine Sammeloptik durch Fresnel-Linsen mit Brechungs- und Totalreflektionsprismen bereit. Dabei sind bei der Sammeloptik Stufen zur Umlenkung des Lichts in die Horizontale gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen diese Stufen eine Kante auf, welche den Winkel α zu der Quererstreckung der Linsenanordnung 6 einschließen. Dieser Winkel α ist beispielsweise in einem Bereich von 50° bis 60°, insbesondere 55°. In 9 ist das optische Element 3 nicht dargestellt. Es ist jedoch der Verlauf der Lichtstrahlen dargestellt, sodass ersichtlich ist, dass im Bereich der Schenkel 3-4 und 3-5 Lichtleiteffekte ausgenutzt werden.
  • Die diffuse Lichtabstrahlung 8 bei den Außenflächen 3-8 der Schenkel 3-4 und 3-5 kann zum einen durch eine Trübung des Materials des optischen Elements 3 im zweiten Bereich, d. h. bei den Schenkeln 3-4 und 3-5 erzeugt werden. In diesem Fall ist innerhalb der Schenkel 3-4 und 3-5 eine Vielzahl von Streuzentren vorgesehen, welche für die Trübung des Materials und die diffuse Lichtabstrahlung 8 sorgen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die äußere Oberfläche 3-8 der Schenkel 3-4 und 3-5 so aufgeraut, dass an der Oberfläche eine Vielzahl von Streuzentren gebildet sind, die für die diffuse Lichtabstrahlung 8 sorgen.
  • Mit Bezug zu den 12 bis 14 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung beschrieben:
    Die Leuchteinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der Leuchteinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das optische Element 30 als Vollmaterial ausgebildet ist. Das optische Element 3 selbst besitzt wieder die große U-Form, welche in diesem Fall durch die Schenkel 30-1, 30-2 und die Basis 30-3 gebildet ist. Die kleine U-Form wird in diesem Fall wieder durch einen Querschnitt durch die Schenkel 30-1 und 30-2 bzw. durch die Basis 30-3 gebildet. Da das optische Element 30 in diesem Fall jedoch als Vollmaterial ausgebildet ist, wird die kleine U-Form von der Außenseite 30-4, welche den ersten Schenkel der kleinen U-Form bildet, der Innenfläche 30-5, welche den zweiten Schenkel der kleinen U-Form bildet, und der Basis 30-6 gebildet.
  • Gegenüberliegend von der Basis 30-6 ist wieder eine Linsenanordnung 6 angeordnet sowie dahinter die lichtemittierenden Dioden 5-1 bis 5-11, welche auf der Leiterplatte 4 befestigt und elektrisch verbunden sind. Das Material des optischen Elements 30 ist im Wesentlichen klar, sodass das von den lichtemittierenden Dioden 5-1 bis 5-11 emittierte Licht durch das optische Element 30 durchtreten kann und bei der Stirnfläche, welche bei den verschiedenen Schnitten durch die Schenkel 30-1 und 30-2 bzw. durch die Basis 30-3 die Basis 30-6 der kleinen U-Form bildet, austreten kann, um die erste Lichtfunktion bereitzustellen. Der Anteil des Lichts, welcher nicht durch diese Stirnfläche austritt, tritt bei der Außen- bzw. bei der Innenfläche der großen U-Form aus, d. h. bei den Schenkeln 30-4, 30-5 der kleinen U-Form. Diese Flächen sind so aufgeraut, dass die Lichtemission hier diffus ist. Diese diffuse Lichtemission stellt, wie oben erläutert, die zweite Lichtfunktion bereit. Die Lichtemission für die erste Lichtfunktion und für die zweite Lichtfunktion ist somit dieselbe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Leuchteinrichtung.
  • Mit Bezug zu den 15 und 16 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Elements beschrieben:
    Bei dem Ausführungsbeispiel weist das optische Element 40 nicht wie bei den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen einen U-förmigen Querschnitt, sondern einen L-förmigen Querschnitt auf. Das optische Element 40 umfasst eine Basis 40-1, welche den ersten Bereich darstellt, durch welchen das von der Lichtquelle 5 emittierte Licht durchtritt, um die erste Lichtfunktion bereitzustellen. Ferner weist das optische Element 40 einen Schenkel 40-2 auf, der den zweiten Bereich darstellt, bei welchem das eingekoppelte Licht diffus abgestrahlt wird, um die zweite Lichtfunktion bereitzustellen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der einzelnen Ausführungsbeispiele jeweils einzeln und in Kombination bei jeweils anderen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können. So ist es beispielsweise möglich, dass die diffuse Lichtabstrahlung 8 bei allen Ausführungsbeispielen durch Streuzentren im Volumen des zweiten Bereichs des optischen Elements oder auf der Oberfläche im zweiten Bereich des optischen Elements erzeugt wird. Ferner kann bei allen Ausführungsbeispielen die Lichteinkoppelung für den zweiten Bereich des optischen Elements über eine Stirnfläche und/oder eine Seitenfläche eines Schenkels des optischen Elements erfolgen.
  • Die Herstellung des optischen Elements kann beispielsweise mittels Zweikomponentenspritzguss erfolgen. Das Material des ersten Bereichs unterscheidet sich in diesem Fall von dem Material des zweiten Bereichs. Die beiden Bereiche des optischen Elements können auch verschieden eingefärbt sein, sodass die Lichtemission der ersten Lichtfunktion eine andere Farbe aufweist als die Lichtemission der zweiten Lichtfunktion.
  • Des Weiteren können die Ausführungsbeispiele der Leuchteinrichtungen statt in einem Scheinwerfermodul auch in einem Heckleuchtenmodul eingesetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Scheinwerfermodul
    2
    Projektionslinse
    3
    optisches Element
    3-1, 3-2
    Schenkel der großen U-Form
    3-3
    Basis der großen U-Form
    3-4, 3-5
    Schenkel der kleinen U-Form
    3-6
    Basis der kleinen U-Form
    3-7
    Lichteinkoppelfläche
    3-8
    Lichtauskoppelfläche
    3-10
    Lichtauskoppelfläche
    4
    Leiterplatte
    5, 5-1–5-11
    lichtemittierende Dioden; Lichtquelle
    6
    Linsenanordnung
    7
    Lichtbündel für die erste Lichtfunktion
    8
    Lichtabstrahlung für die zweite Lichtfunktion
    9
    Reflektor
    10
    Linse
    11
    Reflektorfläche
    12
    Reflektorfläche
    30
    optisches Element
    30-1, 30-2
    Schenkel der großen U-Form
    30-3
    Basis der großen U-Form
    30-4, 30-5
    Schenkel der kleinen U-Form
    30-6
    Basis der kleinen U-Form
    40
    optisches Element
    40-1
    Basis der L-Form
    40-2
    Schenkel der L-Form
    40-8
    Lichtauskoppelfläche
    40-9
    Lichteinkoppelfläche

Claims (8)

  1. Leuchteinrichtung für ein Fahrzeug mit – zumindest einer lichtemittierenden Diode (5) und – einem optischen Element (3; 30; 40), welches einen ersten Bereich aufweist, durch welchen von der Lichtquelle (5) emittiertes Licht durchtritt, um eine erste Lichtfunktion bereitzustellen, wobei das optische Element (3; 30; 40) eine Lichtaustrittsfläche (3-8, 3-10) mit einem U-förmigen oder L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Basis (3-6; 30-6; 40-1) der U-Form oder L-Form den ersten Bereich umfasst, und bei den Schenkeln (3-4, 3-5; 30-4; 30-5) der U-Form oder dem Schenkel (40-2) der L-Form des optischen Elements (3; 30; 40) zumindest ein zweiter Bereich gebildet ist, in welchen von der lichtemittierenden Diode (5) emittiertes Licht eingekoppelt wird und welcher für die Lichtauskoppelung (8) so ausgebildet ist, dass das eingekoppelte Licht diffus abgestrahlt wird, um eine zweite Lichtfunktion bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen der lichtemittierenden Diode (5) und dem optischen Element (3; 30; 40) eine Linsenanordnung (6) angeordnet ist, durch welche parallele Lichtstrahlen erzeugt werden, welche durch die Basis (3-6; 30-6; 40-1) der U-Form oder L-Form durchtreten, und – ein Teil der Lichtemission der lichtemittierenden Diode (5) nach Durchtritt durch die Linsenanordnung (6) in eine Stirnfläche (3-7) eines Schenkels (3-4, 3-5; 30-4, 30-5; 40-2) der U-Form oder L-Form eingekoppelt wird.
  2. Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element einen U-förmigen oder L-förmigen Querschnitt aufweist.
  3. Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (3-6; 30-6; 40-1) der U-Form oder L-Form des optischen Elements (3; 30; 40) im Wesentlichen senkrecht zu den durchtretenden Lichtstrahlen (7) ausgerichtet ist und/oder dass die Schenkel (3-4, 3-5; 30-4, 30-5) der U-Form oder der Schenkel (40-2) der L-Form des optischen Elements im Wesentlichen parallel zu den durchtretenden Lichtstrahlen (7) ausgerichtet sind/ist.
  4. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich als Flächenlichtleiter ausgebildet ist und/oder dass der erste Bereich in einer Klarglasoptik ausgeführt ist.
  5. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3; 40) im zweiten Bereich trüb ist, um die diffuse Lichtabstrahlung (8) zu erzeugen.
  6. Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich eine raue Oberfläche aufweist, welche die diffuse Lichtabstrahlung (8) erzeugt.
  7. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3; 30; 40) zwischen der Lichtquelle (5) und einer separaten Abschlussscheibe angeordnet ist.
  8. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinrichtung Licht in Fahrtrichtung des Fahrzeugs abstrahlt und die erste Lichtfunktion ein Tagfahrlicht bereitstellt.
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