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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst:
- – mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht,
- – mindestens ein Lichtleiterelement mit mindestens einer Lichteintrittsfläche zum Einkoppeln zumindest eines Teils des ausgesandten Lichts, mindestens einer Lichtaustrittsfläche zum Auskoppeln zumindest eines Teils des eingekoppelten Lichts, und mindestens einer Lichtauskoppelfläche mit Auskoppelelementen zum Umlenken zumindest eines Teils des eingekoppelten Lichts auf die mindestens eine Lichtaustrittsfläche, und
- – mindestens ein Streuelement im Strahlengang des durch die mindestens eine Lichtaustrittsfläche ausgekoppelten Lichts, wobei das Streuelement in einem Abstand zu der mindestens einen Lichtaustrittsfläche des mindestens einen Lichtleiterelements angeordnet ist.
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Eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 101 01 795 A1 bekannt. Die dort beschriebene Beleuchtungseinrichtung ist als eine Blinkleuchte ausgebildet. Sie weist eine Lichtquelle auf, die als Glühlampe oder als eine oder mehrere Leuchtdioden ausgebildet sein kann. Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird über eine Lichteintrittsfläche in ein Lichtleiterelement eingekoppelt. Entlang einer eine Lichtauskoppelfläche bildenden Rückwand des Lichtleiterelements sind Auskoppelelemente in Form von Reflektorflächen oder Umlenkspiegeln zum Umlenken zumindest eines Teils des eingekoppelten Lichts in Richtung einer Lichtaustrittsfläche des Lichtleiterelements angeordnet. Die Lichtaustrittsfläche wird durch die Vorderseite des Lichtleiterelements gebildet. Sowohl auf der Vorder- und/oder Rückseite des Lichtleiterelements als auch auf einer im Strahlengang des ausgekoppelten Lichts angeordneten Abdeckscheibe können optisch wirksame Profile zum Streuen der hindurchtretenden Lichtstrahlen vorgesehen sein. Dadurch soll eine möglichst homogene Lichtverteilung des ausgekoppelten Lichts erzielt werden.
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Bei der bekannten Beleuchtungseinrichtung sind die Elemente zum Streuen des hindurchtretenden Lichts als diskrete optisch wirksame Profile ausgebildet. Wenn diese auf der Vorder- und/oder Rückseite des Lichtleiterelements angeordnet sind, kann dies die Effizienz und den Wirkungsgrad des Lichtleiterelements verschlechtern, da über die optisch wirksamen Profile ungewollt auf die Vorder- und/oder Rückwand des Lichtleiterelements auftreffendes Licht ausgekoppelt wird, anstatt mittels Totalreflektion im Lichtleiterelement weiter transportiert zu werden. Die Vorder- und/oder Rückseiten des bekannten Lichtleiterelements sollen nach Möglichkeit also zum Einen eine zuverlässige und wirksame Totalreflektion der in einem flachen Winkel auftreffenden Lichtstrahlen zum Transport des Lichts entlang des Lichtleiterelements bewirken. Andererseits sollen die Vorder- und/oder Rückseiten auch für die gewünschte Streuung von in einem steilen Winkel auftreffenden und hindurchtretenden Lichtstrahlen bewirken. Dies führt zu einem Zielkonflikt, der in der Praxis bisher nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte.
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Falls die optisch wirksamen Elemente auf der Abdeckscheibe der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind, ergibt sich das Problem, dass das Lichtleiterelement und die Abdeckscheibe stets in einer bestimmten Position und Ausrichtung relativ zueinander angeordnet sein müssen, damit die optisch wirksamen Profile auf den gewünschten Effekt auf die durchtretenden Lichtstrahlen haben. Das bedeutet, dass das Lichtleiterelement stets in einer bestimmten Position und Ausrichtung in der Beleuchtungseinrichtung relativ zu der Abdeckscheibe angeordnet sein muss. Dadurch wird die Designfreiheit beim Entwurf der Beleuchtungseinrichtung erheblich eingeschränkt. Zudem ist die Montage der Beleuchtungseinrichtung sehr aufwendig, da das Lichtleiterelement und die Abdeckscheibe in einer bestimmten Position und Anordnung relativ zueinander in beziehungsweise an dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung befestigt werden müssen, da sonst die optisch wirksamen Profile nicht den gewünschten Effekt auf die hindurchtretenden Lichtstrahlen haben.
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Aus der
DE 10 2006 032 373 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug bekannt. Diese verfügt jedoch nicht über ein separat von dem Lichtleiterelement ausgebildetes Streuelement, das in einem Abstand zu einer Lichtaustrittsfläche des Lichtleiterelements angeordnet ist. Vielmehr wird das Streuelement durch einen Teil der Lichtaustrittsfläche selbst gebildet. Aus der
EP 1 898 147 A1 ist ebenfalls eine Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug bekannt, die ein langgestrecktes Lichtleiterelements mit einer vor einer Stirnfläche des Lichtleiterelements angeordneten Lichtquelle aufweist. Lichtauskoppelflächen, über die jeweils Lichtstrahlen aus dem Lichtleiterelement austreten können, sind ausschließlich auf der Mantelfläche des Lichtleiterelements ausgebildet. Ein im Strahlengang angeordnetes Optikelement dient zum Umlenken des hindurchtretenden Lichts zur Realisierung einer Seitenmarkierungslichtfunktion.
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Auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungseinrichtungen zur Erzeugung homogen leuchtender Flächen in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs haben Beschränkungen der Designfreiheit zur Folge, sei es durch Einschränkung in der Größe und Geometrie der realisierbaren leuchtenden Flächen, sei es durch eine erkennbare Strukturierung und damit eine beschränkte Homogenität des aus dem Lichtleiterelement ausgekoppelten Lichts.
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Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zur Grunde, eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art dahin auszugestalten und weiterzubilden, dass eine homogen leuchtende Fläche nahezu beliebiger Größe und Geometrie in einer Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge bei gleichzeitiger möglichst großer Designfreiheit realisiert werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das mindestens eine Streuelement eine mattierte Scheibe umfasst und dass auf einer der mindestens einen Lichteintrittsfläche gegenüberliegenden Stirnfläche mindestens eine weitere Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist, wobei das durch die mindestens eine weitere Lichtaustrittsfläche austretende Licht zur Erzeugung einer Leuchtenfunktion dient und wobei das durch die mindestens eine Lichtaustrittsfläche austretende und durch das Streuelement hindurchtretende Licht zur Realisierung einer Designfunktion dient, ohne zur Erzeugung der Leuchtenfunktion beizutragen.
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Zwischen der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiterelements und der mattierten Scheibe ist vorzugsweise ein Luftspalt ausgebildet. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Zielkonflikt von Lichtleiterelementen der bekannten Beleuchtungseinrichtungen dadurch gelöst, dass eine Doppelfunktion der Seitenflächen des Lichtleiterelements, nämlich einerseits ein Weiterleiten flach auftreffender Lichtstrahlen mittels Totalreflektion und andererseits ein Streuen von steil auftreffenden, über die Seitenflächen ausgekoppelten Lichtstrahlen, vermieden wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Funktion der Streuung des aus dem Lichtleiterelement ausgekoppelten Lichts von der Lichtaustrittsfläche entkoppelt und einem separaten, in einem Abstand zu der Lichtaustrittsfläche angeordneten Bauteil zugewiesen. Das hat den Vorteil, dass die als Lichtaustrittsfläche dienende Grenzfläche des Lichtleiterelements hinsichtlich einer möglichst effizienten Totalreflektion flach auftreffender Lichtstrahlen zum Weiterleiten des eingekoppelten Lichts entlang der Längserstreckung des Lichtleiterelements optimiert werden kann. Die in dem Abstand zu der Lichtaustrittsfläche angeordnete mattierte Scheibe kann dem gegenüber hinsichtlich der Streuung des hindurchtretenden Lichts optimiert werden, damit ein effizientes Lichtleitelement mit einer möglichst homogen leuchtenden Fläche erzielt werden kann.
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Die Auskoppelelemente der Lichtauskoppelfläche des Lichtleiterelements sind vorzugsweise relativ dicht nebeneinander über die gesamte Lichtauskoppelfläche gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Auskoppelelemente dienen als virtuelle Lichtquellen für die resultierende homogen leuchtende Fläche. Die aus dem Lichtleiterelement ausgekoppelten einzelnen Lichtbündel der virtuellen Lichtquellen überlagern sich nach einem Durchtritt durch die mattierte Scheibe, so dass sich dann die gewünschte homogen leuchtende Fläche ergibt. Die Charakteristik der homogen leuchtenden Fläche kann durch die Art, Ausgestaltung und Anordnung der einzelnen Auskoppelelemente auf der Lichtauskoppelfläche des Lichtleiterelements nahezu beliebig variiert werden.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise als Innenraumleuchte eines Kraftfahrzeugs oder als eine Leuchte zur Umfeldbeleuchtung eines Bereichs außerhalb eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Ferner ist es denkbar, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung lediglich zur Realisierung eines bestimmten Nachtdesigns eines Kraftfahrzeugs dient, ohne dass der Beleuchtungseinrichtung eine bestimmte Leuchtenfunktion des Kraftfahrzeugs zukommen würde. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung neben einer Designfunktion auch eine Leuchtenfunktion erfüllt. In diesem Sinne wird vorgeschlagen, dass auf einer der mindestens einen Lichteintrittsfläche gegenüberliegenden Stirnfläche des Lichtleiterelements mindestens eine weitere Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist, wobei das durch die mindestens eine weitere Lichtaustrittsfläche austretende Licht zur Erzeugung einer Leuchtenfunktion dient. Die dadurch realisierbare Leuchtenfunktion ist beispielsweise ein Stand- oder Positionslicht, ein Blinklicht, ein Rücklicht, ein Bremslicht, ein Nebelrücklicht oder ein Rückfahrlicht. Bei dem durch die weitere Lichtaustrittsfläche austretenden Licht handelt es sich vorzugsweise um Licht, das direkt oder nach mindestens einer Totalreflektion an Grenzflächen des Lichtleiterelements von der Lichteintrittsfläche kommt.
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Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung können nahezu beliebige Lichtquellen verwendet werden. Denkbar ist beispielsweise der Einsatz einer herkömmlichen Glühlampe, einer Gasentladungslampe oder einer virtuellen Lichtquelle in Form einer Lichtaustrittsfläche eines weiteren Lichtleiterelements, das Licht von anderer Stelle des Kraftfahrzeugs her zu der Lichteintrittsfläche des Lichtleiterelements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung heranführt. Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist die mindestens eine Lichtquelle jedoch eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode (LED), auf. Selbstverständlich ist es auch denkbar, mehrere Leuchtdioden, die beispielsweise zu einem sogenannten LED-Array matrixartig nebeneinander angeordnet sein können, zu verwenden, wobei die einzelnen LEDs einzeln ansteuerbar sein können. Ferner ist es denkbar, als Lichtquelle eine Leuchtdiode mit mehreren, unter Umständen sogar einzeln ansteuerbaren Leuchtdiodenchips zu verwenden. Schließlich ist es auch möglich, dass die einzelnen Leuchtdioden bzw. Leuchtdiodenchips einer verwendeten Leuchtdiode Licht unterschiedlicher Farbe aussenden können. Auf diese Weise könnten mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mit ein und demselben Lichtleiterelement unterschiedliche Lichtfunktionen, die unterschiedlich farbiges Licht benötigen, realisiert werden. So wäre es beispielsweise denkbar, mit ein und demselben Lichtleiterelement weißes Tagfahrlicht, Begrenzungs- oder Standlicht sowie gelbes Blinklicht zu erzeugen. Ferner wäre es denkbar, mit ein und demselben Lichtleiterelement weißes Rückfahrscheinwerferlicht, rotes Positionslicht, Bremslicht oder Nebelrücklicht und/oder gelbes Blinklicht zu erzeugen.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wäre es auch möglich, dass die mindestens eine Lichtquelle die Lichtquelle eines Scheinwerfers oder einer Leuchte des Kraftfahrzeugs zur Realisierung einer Scheinwerfer- oder Leuchtenfunktion ist, wobei ein Teil des von dieser ausgesandten Lichts zur Erfüllung der Scheinwerfer- oder Leuchtenfunktion und ein anderer Teil des von dieser ausgesandten Lichts zur Erfüllung der Funktion der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung dient. Gemäß dieser Ausführungsform kann das für die Beleuchtungseinrichtung genutzte Licht des Scheinwerfers oder der Leuchte beispielsweise über ein anderes Lichtleiterelement an die Lichteintrittsfläche des Lichtleiterelements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung herangeführt werden.
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Dadurch kann die Homogenität des in das Lichtleiterelement eingekoppelten Lichts verbessert werden. Ferner wäre es denkbar, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch eine Leuchtenfunktion erfüllt, so dass ein Teil des von der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts zur Erfüllung der Leuchtenfunktion dient und ein anderer Teil des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts zur Erfüllung der Funktion der Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise einer Designfunktion, genutzt wird.
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Um die Effizienz der Einkopplung des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts über die Lichteintrittsfläche in das Lichtleiterelement zu verbessern, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Vorsatzoptik aus transparentem Material aufweist, welche zumindest einen Teil des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts bündelt, bevor es über die mindestens eine Lichteintrittsfläche in das mindestens eine Lichtleiterelement einkoppelt. Die Vorsatzoptik besteht aus Glas, organischem Glas oder einem beliebig anderen transparenten Kunststoff. Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird zumindest teilweise über eine Lichteintrittsfläche in die Vorsatzoptik eingekoppelt. Die Lichteintrittsfläche der Vorsatzoptik kann zumindest bereichsweise eine Sammellinse aufweisen. Das eingekoppelte Licht gelangt entweder direkt oder nach einer Totalreflektion an schräg stehenden Grenzflächen der Vorsatzoptik zu einer Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik, über die das eingekoppelte Licht dann ausgekoppelt wird. Sowohl beim Eintritt in die Vorsatzoptik über die Lichteintrittsfläche als auch beim Austritt aus der Vorsatzoptik über die Lichtaustrittsfläche kann das hindurchtretende Licht gebrochen werden. Zudem wird ein Teil des eingekoppelten Lichts an den Grenzflächen reflektiert. Die Bündelung des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts durch die Vorsatzoptik erfolgt durch Brechung an der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche und/oder Totalreflektion an den Grenzflächen. Die Vorsatzoptik kann in einem Abstand zu der Lichteintrittsfläche des Lichtleiterelements angeordnet sein, so dass zwischen der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik und der Lichteintrittsfläche des Lichtleiterelements ein Luftspalt ausgebildet ist. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die Vorsatzoptik integraler Bestandteil der Lichteintrittsfläche des Lichtleiterelements ist. In diesem Fall wäre die Vorsatzoptik also einstückig mit dem Lichtleiterelement ausgebildet.
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Statt einer Vorsatzoptik kann auch ein beliebig anderes Optikelement zur Bündelung des von der oder den Lichtquellen ausgesandten Lichts genutzt werden. So wäre es bspw. denkbar, einen oder mehrere kleine herkömmliche Reflektoren einzusetzen. Alternativ könnte das Licht auch mittels eines oder mehrerer anderer Lichtleiter gebündelt werden, wobei das gebündelte Licht über eine Lichtauskoppelfläche des oder der anderen Lichtleiter an die Lichteintrittsfläche des Lichtleiterelements herangeführt wird. Sämtliche bündelnden Optikelemente können separat zu dem Lichtleiterelement oder als integraler Bestandteil des Lichtleiterelements, insbesondere der Lichteintrittsfläche des Lichtleiterelements, ausgebildet sein.
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Die Beleuchtungseinrichtung kann eine oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Diese sind vorzugsweise in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei die Reihe gerade oder gebogen ausgebildet sein kann. Die Lichtquellen können auf einem gemeinsamen Trägerelement, bspw. in Form einer Leiterplatte, oder auf separaten Trägerelementen angeordnet und elektrisch kontaktiert sein. Falls erforderlich, können die Lichtquellen direkt oder über das mindestens eine Trägerelement auf einem Kühlkörper angeordnet sein, der einen Teil der beim Betrieb der Lichtquellen entstehenden Wärme an die Umgebung abführt.
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Den Lichtquellen ist entweder einzeln oder gruppenweise eine eigene, separate Vorsatzoptik zugeordnet. Die Vorsatzoptiken können zu einer Optikbank zusammengefasst sein, die integraler Bestandteil des Lichtleiterelements sein kann.
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Vorteilhafterweise ist die mindestens eine mattierte Scheibe derartig ausgebildet, dass sie vor der gesamten zumindest einen Lichtaustrittsfläche des Lichtleiterelements angeordnet ist und sämtliche durch die mindestens eine Lichtaustrittsfläche aus dem mindestens einen Lichtleiterelement ausgekoppelten Lichtstrahlen durch die mindestens eine mattierte Scheibe hindurchtreten. Auf diese Weise kann eine besonders homogen leuchtende Fläche ohne Inhomogenitäten auf Grund von nicht gestreuten Lichtstrahlen bzw. Lichtbündeln erzeugt werden.
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Die mindestens eine Lichteintrittsfläche ist vorteilhafterweise auf einer Stirnfläche des mindestens einen Lichtleiterelements ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das mindestens eine Lichtleiterelement scheibenförmig ausgebildet. Dann kann die mindestens eine Lichtaustrittsfläche auf einer breiten Seitenfläche des mindestens einen scheibenförmigen Lichtleiterelements ausgebildet sein. Die mindestens eine Lichtauskoppelfläche kann auf einer der mindestens einen Lichtaustrittsfläche gegenüber liegenden breiten Seitenfläche des mindestens einen scheibenförmigen Lichtleiterelements ausgebildet sein.
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Zur Verbesserung der Effizienz des Lichtleiterelements wird vorgeschlagen, dass in einem Abstand zu der mindestens einen Lichtauskoppelfläche mindestens eine Reflektorfläche angeordnet ist, die über die mindestens eine Lichtauskoppelfläche aus dem Lichtleiterelement austretendes Licht zurück in Richtung der mindestens einen Lichtauskoppelfläche reflektiert. Das zu der Lichtauskoppelfläche zurückreflektierte Licht kann dann zur Verbesserung der Effizienz wieder in das Lichtleiterelement eingekoppelt werden.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass bei einem scheibenförmigen Lichtleiterelement Lichtaustrittsflächen auf zwei gegenüberliegenden breiten Seitenflächen des scheibenförmigen Lichtleiterelements ausgebildet sind. Dementsprechend sind auch die Lichtauskoppelflächen auf den beiden gegenüberliegenden breiten Seitenflächen des scheibenförmigen Lichtleiterelements ausgebildet. Die breiten Seitenflächen des scheibenförmigen Lichtleiterelements umfassen bei dieser Ausführungsform also sowohl die Lichtaustrittsflächen als auch die Lichtauskoppelflächen, wobei die Lichtauskoppelflächen stets Licht auf die gegenüberliegenden Lichtaustrittsflächen lenken.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Lichtleiterelement zylinderförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise hat das mindestens eine Lichtleiterelement einen kreisförmigen, ellipsoidförmigen, mehreckförmigen oder beliebig anderen Querschnitt. In dieser Weiterbildung wäre dann sowohl die mindestens eine Lichtaustrittsfläche als auch die mindestens eine Lichtauskoppelfläche auf einer Mantel- oder Außenumfangsfläche des mindestens einen zylinderförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildeten Lichtleiterelements ausgebildet. Auch hier würden die Auskoppelelemente der Auskoppelfläche jeweils Licht auf im Wesentlichen gegenüberliegende Bereiche der Lichtaustrittsfläche umlenken. Ferner wäre bei dieser Ausführungsform die mindestens eine mattierte Scheibe vorzugsweise hohlzylinderförmig oder hohlkegelstumpfförmig ausgebildet und unter Beibehaltung des Abstands zwischen der mindestens einen mattierten Scheibe und der mindestens einen Lichtaustrittsfläche des mindestens einen Lichtleiterelements zumindest bereichsweise um die mindestens eine Lichtaustrittsfläche herum angeordnet.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist die Realisierung einer Beleuchtungseinrichtung möglich, die eine nahezu beliebig dimensionierte und geformte homogen leuchtende Fläche erzeugen kann. Vorteilhafterweise sind das mindestens eine Lichtleiterelement und die mindestens eine mattierte Scheibe unter Beibehaltung des Abstands zwischen der mindestens einen mattierten Scheibe und der mindestens einen Lichtaustrittsfläche des mindestens einen Lichtleiterelements im dreidimensionalen Raum beliebig gebogen und angeordnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei kann die vorliegende Erfindung die angegebenen Merkmale und Vorteile nicht nur in der beschriebenen Kombination, sondern auch einzeln oder in einer beliebig anderen als der beschriebenen Kombination aufweisen. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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2 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in einer schematischen Ansicht gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
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3 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in einer schematischen Ansicht gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
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4 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in einer schematischen Ansicht gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
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5 eine Ansicht auf den in 4 gezeigten Ausschnitt der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung aus der Richtung V-V; und
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6 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 3 der Beleuchtungseinrichtung 1 betrachtet weist das Gehäuse 2 eine Lichtaustrittsöffnung 4 auf, die durch eine lichtdurchlässige Abdeckscheibe 5 verschlossen ist, um ein Eindringen von Staub und Schmutz sowie von Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses 2 zu verhindern. Die Abdeckscheibe 5 kann aus Glas oder Kunststoff gefertigt sein. Ferner ist es denkbar, dass die Abdeckscheibe 5 zumindest bereichsweise mit optisch wirksamen Profilen versehen ist, um eine Streuung des hindurchtretenden Lichts in horizontaler und/oder vertikaler Richtung zu bewirken. Vorzugsweise ist die Abdeckscheibe 5 jedoch als eine klare Scheibe ohne optisch wirksame Profile ausgebildet.
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Im Inneren der Beleuchtungseinrichtung 1 ist ein Lichtmodul 6 angeordnet, das zur Erzeugung einer Scheinwerferfunktion dienen kann. Das Lichtmodul 6 kann nach einem Reflexionsprinzip oder nach einem Projektionsprinzip ausgebildet sein. Es kann zur Erzeugung einer beliebigen Scheinwerferfunktion, beispielsweise von Abblendlicht, Fernlicht, Stadtlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht sowie einer beliebig anderen statischen oder dynamischen Lichtfunktion dienen. Die Ausgestaltung und Funktionsweise derartiger Lichtmodule 6 ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und wird hier deshalb nicht näher erläutert.
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Ferner kann im Inneren des Gehäuses 2 der Beleuchtungseinrichtung 1 ein Leuchtenmodul 7 angeordnet sein, das zur Realisierung einer beliebigen Leuchtenfunktion ausgebildet ist. Das Leuchtenmodul 7 kann zum Beispiel zur Realisierung eines Stand- oder Positionslichts, eines statischen Kurvenlichts, eines Tagfahrlichts, eines Nebellichts, eines Sidemarkerlichts oder eines Blinklichts ausgebildet sein. Selbstverständlich kann das Leuchtenmodul 7 auch zur Realisierung lediglich eines Teils einer Leuchtenfunktion, insbesondere eines Teils der genannten Leuchtenfunktionen, ausgebildet sein.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung 1 als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 1 kann jedoch auch als eine beliebige Kraftfahrzeugleuchte, beispielsweise als eine Innenraumleuchte oder als eine Leuchte zur Umfeldbeleuchtung, ausgebildet sein. Ferner kann die Beleuchtungseinrichtung 1 auch als eine Seiten- oder Rückleuchte eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, wobei dann unter Umständen das Lichtmodul 6 und/oder das Leuchtenmodul 7 entfallen würden.
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Die Beleuchtungseinrichtung 1 umfasst im Inneren des Gehäuses 2 ein im dreidimensionalen Raum beliebig gebogenes und angeordnetes Lichtleiterelement 8, sowie eine dem Lichtleiterelement 8 in Lichtaustrittsrichtung 3 betrachtet nachgeordnete mattierte Scheibe 9 zum Streuen des aus dem Lichtleiterelement 8 ausgekoppelten Lichts. Zwischen einer Austrittsfläche des Lichtleiterelements 8 und der mattierten Scheibe 9 ist ein Luftspalt 10 ausgebildet. Auf den Aufbau und die Funktionsweise der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 wird weiter unten noch näher eingegangen. Die Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 emittiert Licht, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise in Lichtaustrittsrichtung 3. Das ausgesandte Licht kann zur Realisierung reiner Designfunktionen, beispielsweise zur Realisierung eines gewünschten Nachtdesigns der Beleuchtungseinrichtung 1 beziehungsweise des damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs, dienen. Alternativ oder zusätzlich kann das von der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 ausgesandte Licht auch zur Realisierung einer beliebigen Leuchtenfunktion genutzt werden, was jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
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Im Falle des in 1 gezeigten Scheinwerfers 1 kann das von der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 ausgesandte Licht beispielsweise zur Realisierung eines Stand-, Begrenzungs- oder Positionslichts, eines Tagfahrlichts, eines Nebellichts, eines statischen Kurvenlichts, eines Blinklichts oder einer beliebig anderen Leuchtenfunktion genutzt werden. Bei der Anordnung der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 in einer Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs könnte das ausgesandte Licht beispielsweise zur Realisierung eines Stand-, Begrenzungs- oder Positionslichts, eines Bremslichts, eines Nebelrücklichts, eines Rückfahrlichts, eines Blinklichts oder einer beliebig anderen Leuchtenfunktion genutzt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 1, insbesondere durch die Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9, werden neue Designaspekte, insbesondere hinsichtlich eines Nachtdesigns, ermöglicht. Ferner können beliebige dreidimensionale, homogen leuchtende Objekte realisiert werden. Es ist eine große Designvielfalt möglich, da die homogen leuchtende Fläche mit nahezu beliebiger Geometrie vielfältig gestaltet werden kann. Außerdem kann der reine Designaspekt mit einer oder mehreren beliebigen Leuchtenfunktionalitäten verbunden werden. Es ergibt sich ein einzigartiges, individuelles Erscheinungsbild eines mit einer oder mehreren der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtungen 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Die durch die Beleuchtungseinrichtung 1 beziehungsweise die Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 erzeugte leuchtende Fläche ist besonders homogen ausgestaltet. Zudem weist die Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 eine besonders hohe Effizienz auf. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 1 ausschließlich die Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 aufweisen, also ohne Lichtmodule 6 und ohne Leuchtmodule 7 ausgebildet sein.
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Die 2 bis 6 zeigen schematische Ansichten von verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1. Das Lichtleiterelement 8 aus 2 ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet. Auf einer Stirnfläche des Lichtleiterelements 8 ist eine Lichteintrittsfläche 11 ausgebildet. Die Lichteintrittsfläche 11 erstreckt sich vorzugsweise entlang der gesamten Stirnfläche des scheibenförmigen Lichtleiterelements 8. Vor der Lichteintrittsfläche 11 ist mindestens eine Lichtquelle 12 angeordnet, die Licht mit einer Hauptabstrahlrichtung in Richtung der Lichteintrittsfläche 11 aussendet. Falls es die Abmessungen der Lichteintrittsfläche 11 erlauben, können vor der Lichteintrittsfläche 11 auch mehrere Lichtquellen 12 neben beziehungsweise übereinander angeordnet sein, die alle Licht in Richtung der Lichteintrittsfläche 11 aussenden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Lichtquelle 12 eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode (LED), verwendet. Selbstverständlich können statt einer einzigen Leuchtdiode 12 auch mehrere, matrixartig zu einem LED-Array angeordnete Leuchtdioden verwendet werden. Ferner ist es denkbar, dass die verwendete Leuchtdiode 12 mehrere Leuchtdiodenchips aufweist, die vorzugsweise neben, beziehungsweise übereinander matrixartig angeordnet sind. Die Leuchtdioden bzw. Leuchtdiodenchips sind vorzugsweise einzeln ansteuerbar und können Licht verschiedener Farben aussenden.
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Damit ein größerer Anteil des von der Lichtquelle 12 ausgesandten Lichts auf die Lichteintrittsfläche 11 trifft und in das Lichtleiterelement 8 eingekoppelt wird, können zwischen der Lichtquelle 12 und der Lichteintrittsfläche 11 Mittel 13 zum Bündeln des ausgesandten Lichts vorgesehen sein. Diese Bündelungsmittel 13 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Vorsatzoptik aus transparentem Material, insbesondere Glas, organischem Glas oder einem beliebig anderen transparenten Kunststoff, ausgebildet. Die Vorsatzoptik 13 weist auf einer der Lichtquelle 12 zugewandten Seite eine Vertiefung 14 auf, die zumindest näherungsweise den gesamten 180°-Halbraum umfasst, in den die Lichtquelle 12 Licht aussendet. Die Vorsatzoptik 13 kollimiert das von der Leuchtdiode 12 ausgesandte Licht. Es ist denkbar, dass mehrere Vorsatzoptiken 13 zu einem linearen oder matrixartig ausgebildeten Optikarray zusammengefasst sind, wobei vorzugsweise jeweils einer Leuchtdiode 12 bzw. einem LED-Array eine Vorsatzoptik 13 zugeordnet ist.
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Die Beleuchtungseinrichtung 1 weist also eine oder mehrere LEDs 12 auf. Diese können in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein, wobei die Reihe gerade oder gebogen ausgebildet sein kann. Die LEDs 12 können auf einem gemeinsamen Trägerelement, bspw. in Form einer Leiterplatte, oder auf separaten Trägerelementen angeordnet und elektrisch kontaktiert sein. Die LEDs 12 sind direkt oder über das mindestens eine Trägerelement auf einem Kühlkörper angeordnet, der einen Teil der beim Betrieb der LEDs 12 entstehenden Wärme an die Umgebung abführt. Den LEDs 12 ist entweder einzeln oder gruppenweise eine eigene, separate Vorsatzoptik 13 zugeordnet. Die Vorsatzoptiken 13 können zu einer Optikbank zusammengefasst sein, die integraler Bestandteil des Lichtleiterelements 8 sein kann.
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Statt der LEDs 12 und der Vorsatzoptiken 13 ist auch der Einsatz eines anderen Lichtleiterelements denkbar, das für die Beleuchtungseinrichtung genutztes Licht an die Lichteintrittsfläche 11 des mindestens einen Lichtleiterelements 8 heranführt. Es ist denkbar, dass das andere Lichtleiterelement auch durch eine oder mehrere andere LEDs gespeist ist. Das Licht wird durch das andere Lichtleiterelement gebündelt und tritt über eine Lichtauskoppelfläche des anderen Lichtleiterelements aus und wird in die Lichteintrittsfläche 11 des Lichtleiterelements 8 eingekoppelt.
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Ein Teil des von der Lichtquelle 12 ausgesandten Lichts, insbesondere die in Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 12 ausgesandten Lichtstrahlen, treffen auf eine erste Lichteintrittsfläche 15 der Vorsatzoptik 13, die als eine Sammellinse ausgebildet ist. Das über die erste Lichteintrittsfläche 15 in der Vorsatzoptik 13 eingekoppelte Licht wird gebrochen und gelangt direkt, das heißt ohne Totalreflektion in eine Grenzfläche der Vorsatzoptik 13, zu einer Lichtaustrittsfläche 16 der Vorsatzoptik 13. Ein anderer Teil des von der Lichtquelle 12 ausgesandten Lichts gelangt über die Vertiefung 14 seitlich begrenzende Lichteintrittsfläche 17 in die Vorsatzoptik 13. Dabei kann das eingekoppelte Licht gebrochen werden. Das über die Flächen 17 in die Vorsatzoptik 13 eingekoppelte Licht wird an seitlichen Grenzflächen 18 der Vorsatzoptik 13 totalreflektiert und in Richtung der Lichtaustrittsfläche 16 umgelenkt. Über die Lichtaustrittsfläche 16 wird das Licht aus der Vorsatzoptik 13 ausgekoppelt. Dabei kann es zu einer Bündelung und/oder ggf. einer Vorstreuung des auskoppelnden Lichts kommen. Die Vorsatzoptik 13 bündelt also das durch die Lichtquelle 12 in einen 180°-Halbraum ausgesendete Licht durch Brechung an den Lichteintrittsflächen 15, 17 und an den Lichtaustrittsflächen 16 sowie durch Totalreflektion an den Grenzflächen 18.
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Das durch die Vorsatzoptik 13 gebündelte Licht wird dann über die Lichteintrittsfläche 11 in das Lichtleiterelement 8 eingekoppelt. Selbstverständlich kann auf den Einsatz einer Vorsatzoptik 13 verzichtet werden, falls eine Bündelung des von der Lichtquelle 12 ausgesandten Lichts nicht gewünscht ist, beispielsweise weil die Lichtquelle 12 das Licht nicht in einen 180°-Halbraum, sondern bereits in einem kleineren Öffnungswinkel aussendet. Ferner wäre es denkbar, dass die Vorsatzoptik 13 als integraler Bestandteil und einstückig mit dem Lichtleiterelement 8 ausgebildet ist. Dabei könnte die Lichteintrittsfläche 11 des Lichtleiterelements 8 als eine Vorsatzoptik, beispielsweise entsprechend der Vorsatzoptik 13, ausgebildet sein.
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Das Lichtleiterelement 8 umfasst ferner eine Lichtaustrittsfläche 19, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer breiten Seitenfläche des scheibenförmigen Lichtleiterelements 8 ausgebildet ist. In einem relativ steilen Winkel auf die Lichtaustrittsfläche 19 auftreffende Lichtstrahlen, wie die beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen 20, werden über die Lichtaustrittsfläche 19 aus dem Lichtleiterelement 8 ausgekoppelt. Beim Durchtritt durch die Lichtaustrittsfläche 19 kann es zu einer Brechung der hindurchtretenden Lichtstrahlen kommen. Die Lichtaustrittsfläche 19 stellt außerdem eine Grenzfläche des Lichtleiterelements 8 dar, an der in einem flachen Winkel auftreffende Lichtstrahlen, wie der beispielhaft eingezeichnete Lichtstrahl 21, mittels Totalreflektion reflektiert und entlang des Lichtleiterelements 8 weiter transportiert werden.
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Schließlich weist das Lichtleiterelement 8 auch eine Lichtauskoppelfläche 22 mit mehreren Auskoppelelementen 23 auf. Die Auskoppelelemente 23 dienen zum Umlenken zumindest eines Teils des eingekoppelten Lichts, wie der beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen 24, in Richtung der Lichtaustrittsfläche 19. Die Lichtauskoppelelemente 23 sind als eine Struktur, zum Beispiel als Kegel, Prismen, Würfel oder Kugelschnitte beispielsweise in einer hexagonalen Anordnung, auf der Lichtauskoppelfläche 22 ausgebildet. Die Auskoppelelemente 23 können aber auch als Reflektorflächen oder Umlenkspiegel ausgebildet sein. Es sind aber auch andere Geometrien möglich. Der Anteil des aus dem Lichtleiterelement 8 ausgekoppelten Lichts kann über die Dichte, Form und Größe der Auskoppelelemente 23 definiert werden.
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Nach der Reflektion der Lichtstrahlen 24 an den Auskoppelelementen 23 treffen diese als Lichtstrahlen 20 in einem relativ steilen Winkel auf die Lichtaustrittsfläche 19 des Lichtleiterelements 8 und werden aus diesem ausgekoppelt. Auf einer der Lichteintrittsfläche 11 gegenüber liegenden Stirnfläche des Lichtleiterelements 8 ist eine spiegelnde Beschichtung 25 aufgebracht, um dort einen ungewollten Lichtaustritt aus Lichtleiterelement 8 zu verhindern. Ein weiterer Vorteil der spiegelnden Beschichtung 25 ist, dass zurück reflektiertes Licht nach dem beschriebenen Prinzip verwendet werden kann, um die Leuchtdichte der homogen leuchtenden Fläche zu erhöhen. Dabei kann die Leuchtdichte unter Umständen nahezu verdoppelt werden.
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In einem durch einen Luftspalt 10 gebildeten Abstand zu der Lichtaustrittsfläche 19 des Lichtleiterelements 8 ist die mattierte Scheibe 9 angeordnet. Der Abstand zwischen der Lichtaustrittsfläche 19 und der mattierten Scheibe 9 kann über die gesamte Länge bzw. Breite des Lichtleiterelements 8 konstant sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Abstand jedoch in Längsrichtung mit zunehmender Entfernung von der Lichteintrittsfläche 11 kontinuierlich ab. Die mattierte Scheibe 9 ist im Strahlengang des über die Lichtaustrittsfläche 19 ausgekoppelten Lichts angeordnet. Die Abmessungen und Anordnung der mattierten Scheibe 9 ist vorzugsweise derart gewählt, dass das gesamte durch die Lichtaustrittsfläche 19 ausgekoppelte Licht durch die mattierte Scheibe 9 hindurchtritt. Das durch die mattierte Scheibe 9 hindurchtretende Licht wird durch eine auf der Unter- und/oder Oberseite der mattierten Scheibe 9 ausgebildete Mattierung gesteuert. Die Streuung des hindurchtretenden Lichts wird in den Figuren anhand der gestreuten Lichtbündel 26 veranschaulicht, die sich durch Streuung der Lichtstrahlen 20 beim Durchtritt durch die mattierte Scheibe 9 ergeben.
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Jedes der Auskoppelelemente 23 dient als eine virtuelle Lichtquelle, die Lichtstrahlen 20 in Richtung der Lichtaustrittsfläche 19 sendet. Bei einer entsprechend großen Anzahl an Auskoppelelementen 23 auf der Lichtauskoppelfläche 22 ergibt sich somit eine Vielzahl an Lichtstrahlen 20, die jeweils durch die mattierte Scheibe 9 zu einem Lichtbündel 26 gestreut werden. Eine Überlagerung der Vielzahl an gestreuten Lichtbündeln 26 führt schließlich zu der angestrebten, besonders homogen leuchtenden Fläche auf der Außenseite der mattierten Scheibe 9.
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Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel aus 2 dadurch, dass in einem Abstand zu der Lichtauskoppelfläche 22 eine Reflektorfläche 27 angeordnet ist, die über die Lichtauskoppelfläche 22 in unbeabsichtigter Weise ausgetretenes Licht, wie den beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahl 28, zurück in Richtung der Lichtauskoppelfläche 22 reflektiert. Wenn die reflektierten Lichtstrahlen in einem ausreichend steilen Winkel auf die Lichtauskoppelfläche 22 treffen, werden sie wieder in das Lichtleiterelement 8 eingekoppelt und stehen dann zur Erzeugung der homogen leuchtenden Fläche auf der Außenseite der mattierten Scheibe 9 zur Verfügung. Durch das Reflektorelement 27 kann also die Effizienz der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 verbessert werden.
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Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiels aus 3 zu der aus 2 besteht darin, dass an der der Eintrittsfläche 11 gegenüber liegenden Stirnfläche 29 des Lichtleiterelements 8 keine reflektierende Beschichtung 25 vorgesehen ist, so dass in einem ausreichend steilen Winkel auf die Stirnfläche 29 auftreffendes Licht, wie die beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen 30, über die Stirnfläche 29 aus dem Lichtleiterelement 8 ausgekoppelt wird. Das durch die Stirnfläche 29 ausgekoppelte Licht der Lichtstrahlen 30 kann zur Erzeugung einer beliebigen Leuchtenfunktion herangezogen werden. Insbesondere kann das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung eines Stand-, Positions- oder Begrenzungslichts, eines Tagfahrlichts, eines Nebellichts oder eines statischen Kurvenlichts genutzt werden.
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Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem aus 2 hervorgehenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass auf beiden gegenüberliegenden breiten Seitenflächen des scheibenförmigen Lichtleiterelements 8 Lichtaustrittsfläche 19, 19´ und Lichtauskoppelfläche 22, 22´ mit Auskoppelelementen 23, 23´ ausgebildet sind. Das bedeutet, dass beide breiten Seitenflächen des scheibenförmigen Lichtleiterelements 8 sowohl als Lichtauskoppelfläche 22, 22´ als auch als Lichtaustrittsfläche 19, 19´ dienen. Ebenso ist eine zusätzliche Mattscheibe 9´ vor der Lichtaustrittsfläche 19´ angeordnet. Dabei wird, wie oben anhand der 2 und 3 bereits ausführlich erläutert, durch die Auskoppelelemente 23 der Lichtauskoppelfläche 22 Licht in Richtung der Lichtaustrittsfläche 19 umgelenkt. Die entsprechenden Lichtstrahlen 20 treffen so steil auf die Lichtaustrittsfläche 19, dass sie aus dem Lichtleiterelement 8 ausgekoppelt werden und auf die mattierte Scheibe 9 treffen. Die ausgekoppelten Lichtstrahlen 20 werden durch die mattierte Scheibe 9 jeweils zu Lichtbündeln 26 gestreut, die sich überlagern und so die homogen ausgeleuchtete Fläche auf der Außenseite der mattierten Scheibe 9 bilden.
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Ebenso werden durch die Auskoppelelemente 23´ der Lichtauskoppelfläche 22´ Lichtstrahlen, wie der beispielhaft eingezeichnete Lichtstrahl 31, in Richtung der Lichtaustrittsfläche 19´ umgelenkt. Die umgelenkten Lichtstrahlen, wie beispielsweise die Lichtstrahlen 32, werden über die Lichtaustrittsfläche 19´ aus dem Lichtleiterelement 8 ausgekoppelt, sofern sie in einem ausreichend steilen Winkel auf die Lichtaustrittsfläche 19´ treffen. Die ausgekoppelten Lichtstrahlen 32 treffen dann auf die mattierte Scheibe 9´, welche die Lichtstrahlen 32 zu Lichtbündeln 26´ streut. Zwischen der Lichtaustrittsfläche 19´ und der mattierten Scheibe 9´ ist ein Luftspalt 10´ ausgebildet.
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Auf diese Weise ist es möglich, mehrdimensionale, homogen leuchtende Körper zu schaffen, welche völlig neue Art der Erzeugung von Leuchten- und/oder Lichtfunktionen ermöglichen. Außerdem haben die leuchtenden Flächen eine ganz neue, ungewöhnliche Wirkung auf den Betrachter mit einem hohen Wiederkennungswert. Dadurch ergeben sich völlig neue Möglichkeiten und Aspekte für das Design von Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen. Selbstverständlich wäre es denkbar, die Beleuchtungseinrichtung auch außerhalb von Kraftfahrzeugen, bspw. im Bereich von Gebäuden als Innen- oder Außenbeleuchtung oder einfach als leuchtendes Designelement, einzusetzen.
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Auch bei der Ausführungsform aus 4 ist an der der Lichteintrittsfläche 11 gegenüberliegenden Stirnseite 29 des Lichtleiterelements 8 keine spiegelnde Beschichtung 25 vorgesehen, so dass ausreichend steil auf die Stirnfläche 29 treffende Lichtstrahlen 30 das Lichtleiterelement 8 durch die Stirnfläche 29 verlassen und beispielsweise zur Erzeugung einer Leuchtenfunktion herangezogen werden können. Selbstverständlich kann auf der Stirnfläche 29 auch eine spiegelnde Beschichtung, wie die Beschichtung 25, vorgesehen sein.
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Ein wichtiger Aspekt der davor liegenden Erfindung besteht darin, dass die Mattierung zur Streuung des hindurchtretenden Lichts und zur Erzeugung der Homogenität der leuchtenden Flächen nicht auf der Lichtaustrittsfläche 19, 19´ des Lichtleiterelements, sondern auf einer zusätzlichen Scheibe 9, 9´, die keinen unmittelbaren Kontakt mit der Lichtaustrittsfläche 19, 19´ hat, aufgebracht ist. Auf diese Weise verbleiben Lichtstrahlen, die nach der Einkopplung in das Lichtleiterelement 8 über die Lichteintrittsfläche 11 direkt auf die Lichtaustrittsfläche 19, 19´ treffen, durch Totalreflektion in dem Lichtleiterelement 8 und werden nicht ausgekoppelt. Dadurch können Inhomogenitäten auf Grund der ungewollten Weise über die Lichtaustrittsfläche 19, 19´ ausgekoppelte Lichtstrahlen vermieden werden.
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Bei den in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen ist das Lichtleiterelement 8 scheibenförmig ausgebildet. Selbstverständlich ist es denkbar, das Lichtleiterelement 8 auch in anderer Weise auszubilden, beispielsweise in Form eines Zylinders oder Kegels. Wenn bei dem Ausführungsbeispiel aus 4 das Lichtleiterelement 8 zylinderförmig ausgebildet wäre, ergäbe sich in einer Ansicht aus der Blickrichtung V-V die in 5 gezeigte Ausgestaltung der Lichtleiter-Mattscheibe-Kombination 8, 9.
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5 zeigt eine mögliche Ansicht auf die Lichtleiter-Mattscheibe-Kombination 8, 9 aus Richtung V-V aus 4. Aus 5 ergibt sich, dass das Lichtleiterelement 8 zylinderförmig und die Mattscheibe 9 hohlkegelförmig ausgebildet sind. Selbstverständlich wäre es in Übereinstimmung mit der Langschnittansicht aus 4 auch denkbar, dass das Lichtleiterelement 8 rechteckig oder plattenförmig und die Mattscheiben 9; 9’ als separate Element in Plattenform ausgebildet sind. In 5 werden verschiedene Bezugszeichen, einmal ohne und einmal mit „´“ verwendet, um die Verbindung zu 4 herzustellen. Tatsächlich sind die entsprechenden Teile in der in 5 dargestellten Ausführungsform, beispielsweise die Mattscheibe 9, 9´ oder der Luftspalt 10, 10´, als ein Teil bzw. Element ausgebildet.
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In 5 sind die Außenseiten 9a, 9´a der etwas nach vorne geneigten mattierten Scheibe 9, 9´ zu erkennen. Diese Außenseiten 9a, 9´a stellen die homogen leuchtende Fläche der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 dar. Die Stirnfläche der mattierten Scheibe 9, 9´ ist in 5 mit dem Bezugszeichen 9b, 9´b bezeichnet. Die Außenseite 9a, 9´a und die Stirnfläche 9b, 9´b bilden also die mattierte Scheibe 9, 9´. Der Luftspalt 10, 10´ erstreckt sich innerhalb der im Querschnitt kreisringförmigen mattierten Scheibe 9, 9´.
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Im Inneren der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 aus 5 ist dann die der Lichteintrittsfläche 11 gegenüberliegende Stirnfläche 29 des Lichtleiterelements 8 dargestellt. In der Ansicht aus 5 nicht zu erkennen und deshalb gestrichelt dargestellt ist die Lichtaustrittsfläche 16 der Vorsatzoptik 13 sowie die dahinter angeordnete Lichtquelle 12.
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Bei dem Ausführungsbeispiel aus 5 ist die gesamte Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 um eine Zylinderachse des zylinderförmigen Lichtleiterelements 8 rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Luftspalt 10, 10´ sowie die mattierte Scheibe 9, 9´ sind hohlzylinder- bzw. kegelförmig um das zylinderförmige Lichtleiterelement 8 herum angeordnet. Die gesamte Mantelfläche des zylinderförmigen Lichtleiterelements 8 oder auch nur ein Teil davon kann als Lichtauskoppelfläche 22, 22´ und/oder als Lichtaustrittsfläche 19, 19´ ausgestaltet sein. Die mattierte Scheibe 9, 9´ kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Insbesondere ist eine Unterteilung der mattierten Scheibe 9, 9´ entlang einer oder mehrerer Ebenen möglich, welche die Zylinderachse des zylinderförmigen Lichtleiterelements 8 umfassen. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen sowohl das zylinderförmige Lichtleiterelement 8 als auch die hohlzylinder- beziehungsweise hohlkegelförmig ausgebildete mattierte Scheibe 9, 9´ einen kreisförmigen Querschnitt auf. Selbstverständlich können diese Bauteile auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen ellipsenförmigen oder einen mehreckförmigen Querschnitt.
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Der homogene Charakter der leuchtenden Fläche auf der Außenseite 9a der mattierten Scheiben 9, 9´ wird durch die Strukturierung der Lichtauskoppelelemente 23, 23´ auf der Lichtauskoppelfläche 22, 22´ des Lichtleiterelements 8 bestimmt. Die einzelnen Lichtauskoppelelemente 23, 23´ zum Beispiel die einzelnen Kegel, wirken wie eine Vielzahl von virtuellen Lichtquellen. Die Homogenisierung wird vor allem durch die vorhandene Divergenz der durch ein Lichtauskoppelelement 23, 23´ ausgekoppelten und durch die Mattscheibe 9, 9´ gestreuten Lichtstrahlen 26 und durch den Abstand der Lichtaustrittsflächen 19, 19´ zu der mattierten Scheibe 9, 9´ erreicht. Das Erscheinungsbild der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 und insbesondere die Lichtstärke der durch diese erzeugten Lichtverteilung lässt sich über die Geometrie und Anordnung der einzelnen Auskoppelelemente 23, 23´ der Lichtauskoppelfläche 22, 22´ variieren. Ferner kann das Erscheinungsbild auch durch die Art und Ausgestaltung der Mattierung (zum Beispiel durchgehend oder strukturiert) variiert werden.
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In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 gezeigt. Dabei sind das Lichtleiterelement 8 und die mattierte Scheibe 9 unter Beibehaltung des Abstands 10 zwischen der mattierten Scheibe 9 und der Lichtaustrittsfläche 19 des Lichtleiterelements 8 im dreidimensionalen Raum beliebig gebogen und angeordnet. Eine der mattierten Scheibe 9 zugewandte breite Seitenfläche des Lichtleiterelements 8 dient als Lichtaustrittsfläche 19. Eine der Lichtaustrittsfläche 19 gegenüberliegende breite Seitenfläche des Lichtleiterelements 8 dient als Lichtauskoppelfläche 22. Über die gesamte oder einen Teil der Lichtauskoppelfläche 22 sind in 6 nicht dargestellte Lichtauskoppelelemente angeordnet oder ausgebildet, die als virtuelle Lichtquellen dienen. Eine Stirnfläche des Lichtleiterelements 8 dient als Lichteintrittsfläche 11, vor der mehrere Lichtquellen 12, vorzugsweise Leuchtdioden, angeordnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel aus 6 werden freiabstrahlende Leuchtdioden 12 ohne zusätzliche Bündelungsoptiken, beispielsweise Vorsatzoptiken 13, verwendet. Das über die Lichtaustrittsfläche 19 aus dem Lichtleiterelement 8 ausgekoppelte Licht, beispielsweise die Lichtstrahlen 20, wird durch die mattierte Scheibe 9 gestreut, so dass eine Vielzahl sich überlagernder divergenter Lichtbündel 26 entsteht. Diese sich überlagernden Lichtbündel 26 bilden auf der Außenseite 9a der mattierten Scheibe 9 die besonders homogen ausgeleuchtete Fläche der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1.
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Statt der bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 bis 6 dargestellten Lichtquellen 12, die speziell für die Beleuchtungseinrichtung 1 vorgesehen sind, kann als Lichtquelle 12 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 auch die Lichtquelle eines Scheinwerfermoduls 6 oder eines Leuchtenmoduls 7 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 genutzt werden, wobei ein Teil des von der Lichtquelle des Scheinwerfer- oder Leuchtenmoduls ausgesandten Lichts zur Erfüllung einer Scheinwerfer- oder Leuchtenfunktion dient und ein anderer Teil des von dieser Lichtquelle ausgesandten Lichts zur Erfüllung der Funktion der Lichtleiter-Mattscheiben-Kombination 8, 9 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 dient.
