Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a lighting device according to the preamble of claim 1.
Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist aus der DE 10 2008 048 765 A1 bekannt und weist eine transparente Abdeckscheibe auf. Die Abdeckscheibe besitzt eine Form, die dazu eingerichtet ist, sich in eine pfeilförmige Außenform eines Teils einer Karosseriekomponente des Kraftfahrzeugs der pfeilförmigen Außenform folgend einzufügen. Darüber hinaus besitzt die bekannte Beleuchtungseinrichtung mehrere Lichtquellenelemente, die einer gemeinsamen Lichtfunktion zugeordnet sind und die im Inneren der Beleuchtungseinrichtung längs einer Linie angeordnet sind, die der pfeilförmigen Außenform folgt. Dabei sind die Lichtquellenelemente so angeordnet, dass sie Licht bevorzugt in Richtung einer Normalen zur Abdeckscheibe abgeben, die durch die Lichtquellenelemente hindurch verläuft. Eine vergleichbare Einrichtung geht auch aus der DE 195 07 234 B4 hervor. Auch dort wird eine einzelne Streuscheibe zur Ausrichtung des Lichts verwendet.Such a lighting device is from the DE 10 2008 048 765 A1 known and has a transparent cover. The cover plate has a shape adapted to be inserted into an arrow-shaped outer shape of a part of a body component of the motor vehicle following the arrow-shaped outer shape. In addition, the known illumination device has a plurality of light source elements, which are assigned to a common light function and which are arranged in the interior of the illumination device along a line which follows the arrow-shaped outer shape. In this case, the light source elements are arranged so that they emit light preferably in the direction of a normal to the cover, which passes through the light source elements. A similar device is also from the DE 195 07 234 B4 out. There, too, a single lens is used to direct the light.
Aus gestalterischen Gründen besteht ein Bedarf an Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge mit leuchtenden Flächen, die die Gestalt schmaler, geradlinig oder stückweise geradlinig oder auch gekrümmt oder stückweise gekrümmt verlaufender Lichtbänder besitzen.For design reasons, there is a need for lighting devices for motor vehicles with luminous surfaces that have the shape of narrow, straight or piecewise rectilinear or even curved or piecewise curved extending light bands.
Aus der DE 10 2008 048 765 A1 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Beleuchtungseinrichtungen bekannt, mit denen schmale Lichtbänder erzeugt werden sollen. Diese Ausgestaltungen verbindet das gemeinsame Merkmal eines flächigen Lichtleiters mit zwei langen und zwei kurzen Schmalseiten. Eine der langen Schmalseiten dient zur Einkopplung von Licht in den Lichtleiter durch an dieser Schmalseite angeordnete Leuchtdioden. Die andere der beiden Schmalseiten dient als Auskoppelfläche und besitzt eine Form, die dazu eingerichtet ist, sich in eine pfeilförmige Außenform eines Teils einer Karosseriekomponente des Kraftfahrzeugs der pfeilförmigen Außenform folgend einzufügen.From the DE 10 2008 048 765 A1 Various embodiments of lighting devices are known with which narrow light bands are to be generated. These embodiments combine the common feature of a planar light guide with two long and two short narrow sides. One of the long narrow sides serves to couple light into the light guide through light emitting diodes arranged on this narrow side. The other of the two narrow sides serves as a decoupling surface and has a shape which is adapted to be inserted into an arrow-shaped outer shape of a part of a body component of the motor vehicle following the arrow-shaped outer shape.
Die Leuchtdioden der bekannten Beleuchtungseinrichtung stellen Lichtquellenelemente dar, die einer gemeinsamen Lichtfunktion zugeordnet sind und die im Inneren der Beleuchtungseinrichtung längs einer Linie angeordnet sind, die der pfeilförmigen Außenform folgt. In einem Ausführungsbeispiel der bekannten Beleuchtungseinrichtung sind die Leuchtdioden so angeordnet, dass ihre Hauptabstrahlrichtung parallel zur Flächennormalen der Einkoppelfläche und der Auskoppelfläche des Lichtleiters ist. Der Begriff der Flächennormale der Auskoppelfläche bezieht sich dabei auf einen gedanklich geglätteten Verlauf, bei dem der Einfluss von lokalen Streuoptiken in der Auskoppelfläche auf die Richtung der Flächennormalen unberücksichtigt bleibt. Ein solcher gedanklich geglätteter Verlauf stellt gewissermaßen eine Hüllkurve der Streuoptiken dar. In der DE 10 2008 048 765 A1 heißt es von diesem Ausführungsbeispiel, dass es zur Erzeugung von weniger starken Signalfunktionen wie Schlusslicht- oder Seitenmarkierungslicht- oder Positionslichtfunktion dient. Lokale Streuoptiken sind bei diesem Ausführungsbeispiel auf der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters angeordnet. Nach der DE 10 2008 048 765 A1 soll mit diesen Streuoptiken eine Anpassung hinsichtlich der Anforderungen an die Homogenität der Ausleuchtung erfolgen.The light-emitting diodes of the known illumination device represent light source elements which are assigned to a common light function and which are arranged in the interior of the illumination device along a line which follows the arrow-shaped outer shape. In one exemplary embodiment of the known illumination device, the light-emitting diodes are arranged such that their main emission direction is parallel to the surface normal of the coupling-in surface and the outcoupling surface of the light guide. The concept of the surface normal of the decoupling surface in this case refers to an intelligently smoothed course, in which the influence of local scattering optics in the decoupling surface on the direction of the surface normal remains unconsidered. Such an intelligently smoothed course, so to speak, represents an envelope of the scattering optics DE 10 2008 048 765 A1 It is said by this embodiment that it is used to generate less strong signal functions such as tail light or Seitenmarkierungslicht- or position light function. Local scattering optics are arranged in this embodiment on the light exit surface of the light guide. After DE 10 2008 048 765 A1 should be done with these scattering optics adaptation to the requirements for the homogeneity of the illumination.
Darüber hinaus ist dieses Ausführungsbeispiel nicht zur Erzeugung von Lichtverteilungen geeignet ist, die eine starke Orientierung in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs besitzen, wie es zum Beispiel für die Tagfahrlicht-Lichtfunktion der Fall ist. Dies folgt daraus, dass die Lichtverteilung dieses Ausführungsbeispiels zunächst der Kontur der Auskoppelfläche folgt. Diese ist insbesondere bei einer stark pfeilförmigen Karosserieform schräg zur Fahrtrichtung orientiert, so dass viel Licht zur Seite abgestrahlt wird, das dann für die in der Längsrichtung erwünschte Intensität nicht mehr zur Verfügung steht.Moreover, this embodiment is not suitable for the production of light distributions having a strong orientation in the longitudinal direction of the motor vehicle, as is the case, for example, for the daytime running light lighting function. This follows from the fact that the light distribution of this embodiment initially follows the contour of the decoupling surface. This is oriented obliquely to the direction of travel, in particular in the case of a strongly arrow-shaped body shape, so that a large amount of light is emitted to the side, which is then no longer available for the intensity desired in the longitudinal direction.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in der DE 10 2008 048 765 A1 vorgestellt wird, sind die Leuchtdioden parallel zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet, wobei der Lichtleiter zusätzlich Vorsatzoptiken aufweist, die in seine Einkoppelfläche integriert sind und die das eingekoppelte Licht parallelisieren sollen.In a further embodiment, in the DE 10 2008 048 765 A1 is presented, the light emitting diodes are aligned parallel to a longitudinal direction of the vehicle, wherein the optical fiber additionally comprises attachment optics, which are integrated in its coupling surface and which should parallelize the coupled light.
Damit soll die Lichtintensität soweit verstärkt werden, dass die Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer Bremslicht- oder Rückfahrlicht- oder Tagfahrlicht-Lichtfunktion eingesetzt werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1. Dabei entspricht ein Lichtquellenelement beim Stand der Technik jeweils einer als Leuchtdiode realisierten Lichtquelle zusammen mit einer Licht dieser Lichtquelle parallelisierenden TIR-Vorsatzoptik (TIR: total internal reflection), die im Fall der DE 10 2008 048 765 A1 in den Lichtleiter integriert ist.Thus, the light intensity should be increased so far that the lighting device can be used to generate a brake light or reversing light or daytime running light function. This embodiment forms the preamble of claim 1. In the case of the prior art, a light source element in each case corresponds to a light source realized as a light-emitting diode, together with a TIR intent optics (TIR: total internal reflection) which is parallel to a light from this light source DE 10 2008 048 765 A1 integrated into the light guide.
Aufgrund der einer gepfeilten Karosserieform folgenden Form des Lichtleiters ergibt sich daraus zwangsläufig eine in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs versetzte Anordnung der Leuchtdioden und Vorsatzoptiken. Betrachtet man eine solche Leuchte von der Seite, ergibt sich ein sehr inhomogenes, helle und dunkle Bereiche aufweisendes Erscheinungsbild, da in Längsrichtung zwischen den hellen Leuchtdioden liegende Bereiche des Lichtleiters dunkel erscheinen.Due to the shape of the optical waveguide following a swept body shape, this inevitably results in an arrangement of the light-emitting diodes and front optics staggered in the longitudinal direction of the motor vehicle. Looking at such a luminaire from the side results in a very inhomogeneous, bright and dark areas exhibiting appearance, as lying in the longitudinal direction between the light emitting diodes regions of the light guide appear dark.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art, die sich auch zur Erzeugung von in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs orientierten Lichtverteilungen mit höherer Intensität, wie einer Tagfahrlicht-Lichtverteilung, einer Rückfahrlicht-Lichtverteilung oder einer Bremslicht-Lichtverteilung eignet und das insgesamt als homogen leuchtendes Lichtband erscheint. Against this background, the object of the invention in the specification of a lighting device of the type mentioned, which is also suitable for generating oriented in the longitudinal direction of the motor vehicle light distributions with higher intensity, such as a daytime running light distribution, a reversing light distribution or a brake light light distribution and the total as homogeneous shining band of light appears.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von dem eingangs genannten Stand der Technik dadurch, dass die Lichtquellenelemente so angeordnet sind, dass sie Licht bevorzugt in Richtung einer Normalen zur Abdeckscheibe abgeben, die durch die Lichtquellenelemente hindurch verläuft, und dass im Lichtweg zwischen den Lichtquellenelementen und der Abdeckscheibe zwei Streuscheiben hintereinander angeordnet sind, die dazu eingerichtet sind, das von den Lichtquellenelementen ausgehende und in Richtung der Normalen propagierende Licht so umzulenken, dass das umgelenkte Licht mit der Fahrzeuglängsachse einen kleineren Winkel bildet als das noch nicht umgelenkte Licht.This object is achieved with the features of claim 1. The present invention differs from the aforementioned prior art in that the light source elements are arranged so that they emit light preferably in the direction of a normal to the cover, which passes through the light source elements, and that in the light path between the light source elements and the cover two lenses are arranged one behind the other, which are adapted to redirect the outgoing from the light source elements and propagating in the direction of the normal light so that the deflected light with the vehicle longitudinal axis forms a smaller angle than the not yet deflected light.
Dadurch, dass die Lichtquellenelemente so angeordnet sind, dass sie Licht bevorzugt in Richtung einer Normalen zur Abdeckscheibe abgeben, die durch die Lichtquellenelemente hindurch verläuft, werden die dunklen Bereiche, die sich beim Stand der Technik aufgrund der in Längsrichtung gestaffelten Anordnung der Lichtquellenelemente bei einer Betrachtung aus einer seitlichen Richtung ergeben, vermieden.By arranging the light source elements to emit light preferably in the direction of a normal to the cover glass passing through the light source elements, the dark areas found in the prior art due to the longitudinally staggered arrangement of the light source elements become contemplated resulting from a lateral direction, avoided.
Dadurch, dass im Lichtweg zwischen den Lichtquellenelementen und der Abdeckscheibe zwei Streuscheiben hintereinander angeordnet sind, die dazu eingerichtet sind, das von den Lichtquellenelementen ausgehende und in Richtung der Normalen propagierende Licht so umzulenken, dass das umgelenkte Licht mit der Fahrzeuglängsachse einen kleineren Winkel bildet als das noch nicht umgelenkte Licht, wird die insgesamt benötigte Umlenkung auf zwei nacheinander erfolgende Umlenkungen aufgeteilt. Bei einer entsprechend großen Umlenkung durch eine einzigen Streuscheibe würden Lichtverluste auftreten, die durch die Aufteilung der Umlenkung auf zwei Streuscheiben vermieden werden. Dadurch werden insgesamt die als Folge der erforderlichen Umlenkungen in Kauf zu nehmenden Lichtverluste minimiert.The fact that in the light path between the light source elements and the cover two scatter lenses are arranged one behind the other, which are adapted to redirect the outgoing from the light source elements and propagating in the direction of the normal light so that the deflected light with the vehicle longitudinal axis forms a smaller angle than that not redirected light, the total required deflection is divided into two successive deflections. With a correspondingly large deflection by a single diffuser light losses would occur, which are avoided by dividing the deflection on two lenses. As a result, the light losses to be accepted as a result of the required deflections are minimized overall.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtquelle eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode oder eine Anordnung aus mehreren Leuchtdioden ist.A preferred embodiment is characterized in that the light source is a semiconductor light source, in particular a light emitting diode or an arrangement of a plurality of light emitting diodes.
Bevorzugt ist auch, dass die Streuscheiben dazu eingerichtet sind, Änderungen der Lichtrichtung mit gleichem Vorzeichen zu erzeugen, sodass sich die an den einzelnen Streuscheiben einstellenden Beträge der Richtungsänderung zu einem Gesamtbetrag der Richtungsänderung addieren.It is also preferred that the lenses are adapted to produce changes in the direction of light with the same sign, so that the amounts of the direction change occurring at the individual lenses add up to a total amount of change in direction.
Ferner ist bevorzugt, dass jede Streuscheibe die Hälfte der insgesamt benötigten Richtungsänderung erzeugt.It is further preferred that each lens generates half of the total change in direction required.
Bevorzugt ist auch, dass die Richtungsänderung durch eine prismenförmige Ausgestaltung der beiden Streuscheiben erfolgt, bei der zwischen den Lichteintrittsflächen benachbarter Prismen Prismeninnenflächen liegen, die einen Abstand zueinander besitzen, der zwischen 1 und 5 mm, insbesondere zwischen 3 und 5 mm liegt.It is also preferred that the change in direction take place by a prismatic configuration of the two lenses, in which between the light entry surfaces of adjacent prisms prism inner surfaces lie, which have a distance to each other, which is between 1 and 5 mm, in particular between 3 and 5 mm.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Lichtscheibe auf beiden Seiten mit Prismen versehen ist. Durch die zusätzlichen Prismen auf der zweiten Seite der ersten Lichtscheibe ergibt sich ein weiterer Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Lichtrichtung. Die zusätzlichen Prismen sind dabei je nach Ausgestaltung über die ganze zweite Seite oder nur über einen Teilbereich der zweiten Seite verteilt angeordnet.Another preferred embodiment is characterized in that the first lens is provided with prisms on both sides. The additional prisms on the second side of the first lens results in a further degree of freedom for influencing the light direction. Depending on the embodiment, the additional prisms are arranged distributed over the entire second side or only over a partial region of the second side.
Bevorzugt ist auch, dass die erste Lichtscheibe alternativ oder ergänzend zu einer solchen Form ihrer Lichteintrittsflächen entsprechend geformte Lichtaustrittsflächen aufweist, also Lichtaustrittsflächen, die so geformt sind, dass Streuwinkel erzeugt werden, die das an der Lichtaustrittsfläche (wenn die Streuwinkel nur von der Lichtaustrittsfläche erzeugt werden) oder das an einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche gebrochene Licht parallel zu der an diese Lichteintrittsfläche angrenzenden Prismeninnenfläche propagieren lassen.It is also preferred that the first lens alternatively or in addition to such a shape of their light entry surfaces correspondingly shaped light exit surfaces, ie light exit surfaces that are shaped so that scattering angles are generated, that at the light exit surface (when the scattering angles are generated only from the light exit surface ) or propagate the light refracted at a light entrance surface and a light exit surface parallel to the prism inner surface adjacent to this light entrance surface.
Bevorzugt ist auch, dass jedes optische Element eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweist und so beschaffen ist, dass die Lichtaustrittsfläche jedes einzelnen optischen Elementes durch über die Lichteintrittsfläche eingekoppeltes Licht homogen beleuchtet wird.It is also preferred that each optical element has a light entry surface and a light exit surface and is designed such that the light exit surface of each individual optical element is homogeneously illuminated by light coupled in via the light entry surface.
Ferner ist bevorzugt, dass das optische Element eine TIR-Optik mit einer Lichteintrittsfläche ist, die einen zentralen, Licht sammelnden Bereich aufweist.It is further preferred that the optical element is a TIR optic having a light entry surface which has a central light collecting area.
In einer Ausgestaltung weist das optische Element zusätzlich zu dem zentralen Bereich einen peripheren, Licht verteilenden Bereich auf, der darauf einfallendes Licht zu kollimierenden und/oder parallelisierenden TIR-Flächen der TIR-Optik umlenkt.In one embodiment, in addition to the central region, the optical element has a peripheral, light-distributing region, which deflects incident light onto collimating and / or parallelizing TIR surfaces of the TIR optical system.
Bevorzugt ist auch, dass der zentrale Bereich als konvexe Fläche verwirklicht ist, deren optische Achse in der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle des Lichtquellenelements liegt. It is also preferred that the central region is realized as a convex surface whose optical axis lies in the main radiation direction of the light source of the light source element.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Zwischenraum zwischen der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle und dem konvexen Bereich der Lichteintrittsfläche des als TIR-Optik verwirklichten optischen Elements von einer Mantelfläche begrenzt wird, die eine optische Achse der TIR-Optik in einem radialen Abstand konzentrisch umgibt und die den peripheren, Licht verteilenden Bereich der Lichteistrittsfläche des als TIR-Optik verwirklichten optischen Elements darstellt.A further preferred refinement is characterized in that an intermediate space between the light exit surface of the light source and the convex region of the light entry surface of the optical element embodied as a TIR optical system is delimited by a lateral surface which concentrically concentric an optical axis of the TIR optical system at a radial distance surrounds and represents the peripheral, light-distributing area of the light-incident surface of the implemented as a TIR optical element.
Bevorzugt ist auch, dass der radiale Abstand so groß ist, dass die lichte Weite des Zwischenraums knapp größer als die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle, aber nicht größer als das 1,5fache des Durchmessers der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle ist.It is also preferable that the radial distance is so large that the inside width of the gap is just larger than the light exit surface of the light source, but not larger than 1.5 times the diameter of the light exit surface of the light source.
Ferner ist bevorzugt, dass Lichtaustrittsflächen benachbarter optischer Elemente nahtlos aneinander anschließen. Bevorzugt ist auch, dass die einzelnen Lichtaustrittsflächen der optischen Elemente rechteckig sind.Furthermore, it is preferred that light exit surfaces of adjacent optical elements connect seamlessly to one another. It is also preferred that the individual light exit surfaces of the optical elements are rectangular.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In each case, in schematic form:
1 eine Draufsicht auf einen Bug eines Kraftfahrzeuges als technisches Umfeld der Erfindung; 1 a plan view of a bow of a motor vehicle as a technical environment of the invention;
2 eine Beleuchtungseinrichtung im aufgeschnittenen Zustand in einer Draufsicht; 2 a lighting device in the cut state in a plan view;
3 eine einzelne Streuscheibe, die dazu eingerichtet ist, eine vergleichsweise große Änderung der Lichtrichtung zu erzeugen; 3 a single lens which is adapted to produce a comparatively large change in the direction of light;
4 Strahlengänge durch zwei im Lichtweg hintereinander angeordnete Streuscheiben; 4 Beam paths through two in the light path successively arranged lenses;
5 eine von einem Ausführungsbeispiel erzeugte Lichtverteilung auf einem Messschirm; und 5 a light distribution generated by an embodiment on a measuring screen; and
6 das Erscheinungsbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung unter verschiedenen, horizontalen Betrachtungswinkeln. 6 the appearance of an embodiment of a lighting device according to the invention under different horizontal viewing angles.
Im Einzelnen zeigt die 1 eine Draufsicht auf einen Bug eines Kraftfahrzeuges 10. Der Bug weist rechts und links von einer Längsachse 12 des Kraftfahrzeugs eine rechte Beleuchtungseinrichtung 14 und eine linke Beleuchtungseinrichtung 16 auf. Bei den Beleuchtungseinrichtungen 14, 16 handelt es sich um Frontscheinwerfer oder Bugleuchten. Dabei werden Scheinwerfer und Leuchten in Bezug auf die von ihnen zu erfüllenden Lichtfunktionen unterschieden: Scheinwerfer dienen zur Beleuchtung des Fahrwegs, sodass ein Fahrer Hindernisse in seinem Fahrweg rechtzeitig erkennen kann. Für diese Lichtfunktionen sind vergleichsweise große Lichtintensitäten erforderlich. Leuchten dienen dagegen dazu, anderen Verkehrsteilnehmern das Vorhandensein eines Kraftfahrzeugs und/oder die Absichten seines Fahrers zu signalisieren. Beispiele von Leuchten sind Tagfahrlichtleuchten, Blinkleuchten, Seitenmarkierungsleuchten, Positionsleuchten, Bremsleuchten und Schlussleuchten, ohne dass diese Aufzählung als abschließend verstanden werden soll. Zur Erfüllung dieser Lichtfunktionen wird weniger Licht benötigt als bei den Scheinwerferlichtfunktionen.In detail, the shows 1 a plan view of a bow of a motor vehicle 10 , The bow points to the right and left of a longitudinal axis 12 of the motor vehicle, a right lighting device 14 and a left-hand illumination device 16 on. At the lighting devices 14 . 16 they are headlights or bow lights. In this case, a distinction is made between headlamps and luminaires with regard to the light functions they have to perform: Headlamps illuminate the driving path so that a driver can recognize obstacles in his pathway in good time. For these light functions comparatively large light intensities are required. On the other hand, luminaires serve to signal to other road users the presence of a motor vehicle and / or the intentions of its driver. Examples of lights are daytime running lights, turn signals, side marker lights, position lights, brake lights and tail lights, without this enumeration is to be understood as final. To fulfill these lighting functions, less light is required than with the headlight functions.
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich auf die rechte Beleuchtungseinrichtung 14. Der Bug des Kraftfahrzeugs 10 weist eine gepfeilte Form auf. Damit ist gemeint, dass die Außenkontur des Bugs in einer Draufsicht ein an eine Pfeilspitze erinnerndes Erscheinungsbild besitzt. Ein solches Erscheinungsbild zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass erste Punkte 18 einer Außenkontur der Karosserie des Kraftfahrzeugs näher an der Längsachse 12 liegen als zweite Punkte 22 der Außenkontur, die in Fahrtrichtung weiter vom vordersten Punkt 24 des Fahrzeugs entfernt liegen als die ersten Punkte 18.The following explanations refer to the right lighting device 14 , The bow of the motor vehicle 10 has a swept shape. By this is meant that the outer contour of the bug in a plan view has an appearance reminiscent of an arrowhead. Such an appearance is characterized in particular by the fact that first points 18 an outer contour of the body of the motor vehicle closer to the longitudinal axis 12 lie as second points 22 the outer contour, in the direction of travel further from the foremost point 24 away from the vehicle as the first points 18 ,
Die Beleuchtungseinrichtung 14 besitzt eine transparente Abdeckscheibe 26. Die Form der Abdeckscheibe 26 ist so gestaltet, dass sie sich in die pfeilförmige Außenform eines Teils einer Karosserie des Kraftfahrzeugs der pfeilförmigen Außenkontur folgend einfügt. Beim Gegenstand der 1 ist der eine pfeilförmige Außenform aufweisende Teil der Karosserie der Bug des Kraftfahrzeugs. Dabei wird unter einem Einfügen verstanden, dass erste Punkte 28 einer Außenkontur der Abdeckscheibe 26 näher an der Längsachse 12 des Kraftfahrzeugs liegen als zweite Punkte 30 der Außenkontur der Abdeckscheibe 26, die in Fahrtrichtung weiter vom vordersten Punkt 24 des Fahrzeugs entfernt liegen als die ersten Punkte 28.The lighting device 14 has a transparent cover 26 , The shape of the cover 26 is designed so that it fits into the arrow-shaped outer shape of a part of a body of the motor vehicle following the arrow-shaped outer contour. At the subject of 1 is the part of the body having an arrow-shaped outer shape of the bow of the motor vehicle. It is understood by an insertion that first points 28 an outer contour of the cover 26 closer to the longitudinal axis 12 of the motor vehicle are as second points 30 the outer contour of the cover 26 , in the direction of travel further from the foremost point 24 away from the vehicle as the first points 28 ,
2 zeigt die Beleuchtungseinrichtung 14 im aufgeschnittenen Zustand in einer Draufsicht von oben. Die Beleuchtungseinrichtung 14 weist vier Lichtquellenelemente 32, 34, 36, 38 auf, die jeweils eine Lichtquelle 40, 42, 44, 46 und ein optisches Element 48, 50, 52, 54 aufweisen. Es versteht sich, dass die Zahl der Lichtquellenelemente nicht auf die Zahl vier beschränkt ist, sondern im Prinzip nur dadurch beschränkt ist, dass sie so groß ist, dass die einzelnen Lichtaustrittsfläche jedes einzelnen Lichtquellenelementes homogen leuchtet und dass die Aneinanderreihung der Lichtaustrittsflächen die Länge der Streuscheiben möglichst nahtlos abdeckt. 2 shows the lighting device 14 in the cut state in a plan view from above. The lighting device 14 has four light source elements 32 . 34 . 36 . 38 on, each one a light source 40 . 42 . 44 . 46 and an optical element 48 . 50 . 52 . 54 exhibit. It is understood that the number of light source elements is not limited to the number four, but in principle only limited by the fact that the individual light exit surface of each light source element is homogeneously lit and that the juxtaposition of the light exit surfaces, the length of the lenses as seamlessly as possible.
Die optischen Elemente 48, 50, 52, 54 sind dazu eingerichtet und relativ zur jeweils zugehörigen Lichtquelle 40, 42, 44, 46 so angeordnet, dass das optische Element 48, 50, 52, 54 das Licht der jeweils zugehörigen Lichtquelle 40, 42, 44, 46 parallelisiert. Dabei wird unter einer Parallelisierung eine Verkleinerung des Öffnungswinkels eines Lichtbündels verstanden. Aufgrund der parallelisierenden oder kollimierenden Wirkung der optischen Elemente 48, 50, 52, 54 ist der Öffnungswinkel des aus einem optischen Element 48, 50, 52, 54 austretenden Lichtbündels kleiner als der Öffnungswinkel des in das optische Element 48, 50, 52, 54 eintretenden Lichtbündels.The optical elements 48 . 50 . 52 . 54 are set up and relative to the respectively associated light source 40 . 42 . 44 . 46 arranged so that the optical element 48 . 50 . 52 . 54 the light of the respectively associated light source 40 . 42 . 44 . 46 parallelization. Here, a parallelization means a reduction of the opening angle of a light bundle. Due to the parallelizing or collimating effect of the optical elements 48 . 50 . 52 . 54 is the opening angle of an optical element 48 . 50 . 52 . 54 emerging light beam smaller than the opening angle of the optical element 48 . 50 . 52 . 54 incoming light beam.
Als optische Elemente 48, 50, 52, 54 werden in einer Ausgestaltung rein reflektierende Elemente wie metallisch beschichtete Reflektoren verwendet. Eine alternative Ausgestaltung sieht eine Verwendung von rein Licht brechenden Elementen wie Linsen vor. In alternativen Ausgestaltungen werden Licht sowohl brechende als auch reflektierende Elemente wie TIR-Optiken (TIR = total internal reflection) oder auch Kombinationen solcher Elemente verwendet.As optical elements 48 . 50 . 52 . 54 In one embodiment, purely reflective elements such as metallic coated reflectors are used. An alternative embodiment provides for the use of purely light-breaking elements such as lenses. In alternative embodiments, light is used both refractive and reflective elements such as TIR (total internal reflection) optics (TIR) or combinations of such elements.
Dabei ist bevorzugt, dass Lichtaustrittsflächen benachbarter optischer Elemente möglichst nahtlos aneinander anschließen. Ein solcher möglichst nahtloser Anschluss liegt insbesondere dann vor, wenn das Verhältnis nicht leuchtender Zwischenräume zwischen den optischen Elementen zu den lichtemittierenden Lichtaustrittsflächen dieser optischen Elemente kleiner als 1/10 ist. Bei einem Reflektor ist die Lichtaustrittsfläche dabei eine imaginäre, ebene Fläche, die sich über dem Lichtaustrittsrand des Reflektors spannt. Bei TIR-Optiken und Linsen ist die Lichtaustrittsfläche die Grenzfläche zur umgebenden Luft, durch die das Licht aus dem brechenden optischen Element austritt. Das optische Element ist dabei jeweils bevorzugt so beschaffen, dass die Lichtaustrittsfläche jedes einzelnen optischen Elementes homogen leuchtet. Dabei wird unter einem homogenen Leuchten verstanden, dass verschiedene Stellen der Lichtaustrittsflächen jeweils gleich hell erscheinen. Um eine homogene Beleuchtung einer bandförmigen Rechteckfläche zu erzielen, ist bevorzugt dass die einzelnen Lichtaustrittsflächen rechteckig sind.It is preferred that light exit surfaces of adjacent optical elements connect as seamlessly as possible. Such a possible seamless connection is present in particular when the ratio of non-luminous intermediate spaces between the optical elements to the light-emitting light exit surfaces of these optical elements is less than 1/10. In the case of a reflector, the light exit surface is an imaginary, planar surface which spans over the light exit edge of the reflector. In TIR optics and lenses, the light exit surface is the interface to the surrounding air through which the light exits the refractive optical element. The optical element is in each case preferably such that the light exit surface of each individual optical element glows homogeneously. In this case, a homogeneous lighting is understood to mean that different points of the light exit surfaces always appear equally bright. In order to achieve a homogeneous illumination of a band-shaped rectangular area, it is preferred that the individual light exit areas are rectangular.
In der Ausgestaltung, die in der 2 dargestellt ist, sind die optischen Elemente 48, 50, 52, 54 jeweils als TIR-Optiken verwirklicht. TIR-Optiken bestehen aus Licht leitendem Material wie PC (Polycarbonat) oder PMMA (Polymethylmetacrylat) und beeinflussen den Lichtweg sowohl durch Brechung des Lichtes als auch durch Reflexionen des Lichtes. Eine Brechung von Licht tritt beim Einkoppeln des Lichtes in die TIR-Optik und beim Auskoppeln des Lichtes aus der TIR-Optik auf. Reflexionen erfolgen in Form von internen Totalreflexionen an inneren Seitenflächen der TIR-Optik. Im Vergleich zu reinen Reflektoren oder Licht nur brechenden Optiken wie Linsen zeichnen sich TIR-Optiken insbesondere durch ihren geringen Platzbedarf aus.In the embodiment, in the 2 are shown, are the optical elements 48 . 50 . 52 . 54 each realized as TIR optics. TIR optics consist of light-conducting material such as PC (polycarbonate) or PMMA (polymethyl methacrylate) and influence the light path both by refraction of the light and by reflections of the light. A refraction of light occurs when the light is coupled into the TIR optics and when the light is coupled out of the TIR optics. Reflections take the form of internal total reflections on inner side surfaces of the TIR optics. In comparison to pure reflectors or light only refractive optics such as lenses, TIR optics are characterized in particular by their small footprint.
Das als TIR-Optik verwirklichte optische Element 48 weist bevorzugt eine Lichteistrittsfläche auf, die einen zentralen, Licht sammelnden Bereich 56, und einen peripheren, Licht verteilenden Bereich 58 aufweist. Der zentrale Bereich 56 ist bevorzugt als konvexe Fläche verwirklicht, deren optische Achse in der Hauptstrahlrichtung 60 der Lichtquelle 40 des Lichtquellenelements 32 liegt. Die Lichtquelle 40 ist bevorzugt eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode oder eine Anordnung aus mehreren Leuchtdioden. Jede Leuchtdiode weist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Licht emittierende, weitgehend plane Fläche von 0,1–2 mm2 auf.The implemented as TIR optics optical element 48 preferably has a light-striding surface which has a central, light-collecting area 56 , and a peripheral, light-distributing area 58 having. The central area 56 is preferably realized as a convex surface whose optical axis in the main radiation direction 60 the light source 40 the light source element 32 lies. The light source 40 is preferably a semiconductor light source, in particular a light emitting diode or an arrangement of a plurality of light emitting diodes. In a preferred embodiment, each light-emitting diode has a light-emitting, largely planar surface of 0.1-2 mm 2 .
Ein Zwischenraum zwischen der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 40 und dem konvexen Bereich 56 der Lichteintrittsfläche des als TIR-Optik verwirklichten optischen Elements 48 wird von einer Mantelfläche begrenzt. In der dargestellten Ausgestaltung umgibt die Mantelfläche eine optische Achse der TIR-Optik in einem radialen Abstand bevorzugt konzentrisch und stellt einen peripheren, Licht verteilenden Bereich 58 der Lichteintrittsfläche des als TIR-Optik verwirklichten optischen Elements 48 dar, der Licht auf kollimierende TIR-Flächen umlenkt. Der radiale Abstand ist dabei bevorzugt so groß, dass die lichte Weite des Zwischenraums knapp größer als die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 40, aber nicht größer als das 1,5fache des Durchmessers der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 40 ist. Der periphere, Licht verteilende Bereich lenkt darauf einfallendes Licht zu kollimierenden und/oder parallelisierenden TIR-Flächen der TIR-Optik um, so dass die TIR-Optik insgesamt ein parallelisierende und/oder kollimierende Wirkung entfaltet.A gap between the light exit surface of the light source 40 and the convex area 56 the light entry surface of realized as a TIR optical element 48 is bounded by a lateral surface. In the illustrated embodiment, the lateral surface preferably concentrically surrounds an optical axis of the TIR optical system at a radial distance and provides a peripheral, light-distributing region 58 the light entry surface of realized as a TIR optical element 48 which redirects light to collimating TIR surfaces. The radial distance is preferably so great that the clear width of the gap is just greater than the light exit surface of the light source 40 but not more than 1.5 times the diameter of the light exit surface of the light source 40 is. The peripheral, light-distributing region deflects light incident thereon to collimating and / or parallelizing TIR surfaces of the TIR optics so that the TIR optics as a whole develop a parallelizing and / or collimating effect.
Das über den als Mantelfläche verwirklichten peripheren, Licht verteilenden Bereich 58 in das als TIR-Optik realisierte optische Element 48 eingekoppelte Licht verteilt sich in der TIR-Optik radial nach außen. Das so eingekoppelte Licht 62 trifft dann auf äußere Grenzflächen 64 des als TIR-Optik verwirklichten optischen Elements 48, die das Licht durch interne Totalreflexion zur Lichtaustrittsfläche 66 des optischen Elements 48 umlenken und die das Licht dabei weitgehend parallelisieren. Dazu weisen die äußeren Grenzflächen 64 in einer Ausgestaltung eine paraboloide Form oder eine Frei-Flächen-Form auf, die so gestaltet ist, dass sie die Lichtaustrittsfläche 66 des optischen Elements 48 Optik zusammen mit dem über den konvexen, zentralen Bereich 56 auf die Lichtaustrittsfläche 66 fallenden Licht mit parallelem Licht homogen beleuchtet.The over the realized as a lateral surface peripheral, light-distributing area 58 in the realized as a TIR optical element 48 Coupled light is distributed radially outward in the TIR optic. The light so coupled 62 then hits outer interfaces 64 of realized as TIR optics optical element 48 , which converts the light by total internal reflection to the light exit surface 66 of the optical element 48 divert the light and thereby largely parallelize. For this purpose, the outer interfaces 64 In one embodiment, a paraboloidal shape or a free-surface shape, which is designed so that it the light exit surface 66 of the optical element 48 Optics along with the over the convex, central area 56 on the light exit surface 66 falling light is homogeneously illuminated with parallel light.
Die übrigen Lichtquellenelemente 34, 36, 38 sind bevorzugt genauso aufgebaut wie das Lichtquellenelement 32. Für jedes Lichtquellenelement 32, 34, 36, 38 ist ein Lichtstrahl 68 stellvertretend für sämtliche Lichtstrahlen der Lichtquellenelemente 32, 34, 36, 38 dargestellt. Die Lichtstrahlen 68 verlaufen dabei innerhalb der optischen Elemente 32, 34, 36, 38 unterschiedlich. So treten die Strahlen 68 in die optischen Elemente 32 und 34 über deren periphere, Licht verteilenden Bereiche der jeweiligen Lichteintrittsfläche in das jeweilige optische Element ein, während, die in die optischen Elemente 36 und 38 eintretenden Strahlen 68 über die zentralen, Licht sammelnden Bereiche 56 der jeweiligen Lichteintrittsfläche in das jeweilige optische Element eingekoppelt werden. Ein Vergleich der weiteren Verläufe der Strahlen 68 innerhalb der optischen Elemente 32, 34, 36, 38 zeigt eine parallelisierende Wirkung der optischen Elemente 32, 34, 36, 38.The other light source elements 34 . 36 . 38 are preferably constructed the same as the light source element 32 , For each light source element 32 . 34 . 36 . 38 is a ray of light 68 representative of all light rays of the light source elements 32 . 34 . 36 . 38 shown. The rays of light 68 thereby run within the optical elements 32 . 34 . 36 . 38 differently. This is how the rays appear 68 in the optical elements 32 and 34 via their peripheral, light-distributing areas of the respective light entry surface into the respective optical element, while, in the optical elements 36 and 38 entering rays 68 over the central, light-collecting areas 56 the respective light entry surface are coupled into the respective optical element. A comparison of the further courses of the rays 68 within the optical elements 32 . 34 . 36 . 38 shows a parallelizing effect of the optical elements 32 . 34 . 36 . 38 ,
Die Strahlen 68, die durch ein Prisma der ersten Lichtscheibe 72 hindurchtreten, passieren die zweite Lichtscheibe 74 bevorzugt an zwei oder mehr Prismen.The Rays 68 passing through a prism of the first lens 72 pass through, pass the second lens 74 preferably on two or more prisms.
Betrachtet man zum Beispiel den Strahlverlauf des Strahls 68 der Lichtquelle 44 und stellt sich dann einen Strahl vor, der die Vorsatzoptik rechts von dem Strahl 68 durchläuft, dann trifft dieser Strahl auf ein anderes Prisma der zweiten Lichtscheibe 74 als der erste Strahl. Das bedeutet, dass die erste Lichtscheibe 72 und die zweite Lichtscheibe 74 dazu eingerichtet sind, Licht, das durch ein Prisma der ersten Lichtscheibe 72 hindurchtritt, bevorzugt durch zwei oder mehr Prismen der zweiten Lichtscheibe 78 hindurchtreten zu lassen, so dass sich das durch ein Prisma der ersten Lichtscheibe 72 hindurchtretende Licht auf zwei oder mehr Prismen der zweiten Lichtscheibe 74 aufteilt.For example, consider the beam path of the beam 68 the light source 44 and then imagine a beam containing the intent optics to the right of the beam 68 passes through, then this beam hits another prism of the second lens 74 as the first ray. That means the first lens 72 and the second lens 74 are set to light, passing through a prism of the first lens 72 passes, preferably by two or more prisms of the second lens 78 let pass through, so that through a prism of the first lens 72 passing light on two or more prisms of the second lens 74 divides.
Dabei sind die Lichtquellenelemente 32, 34, 36, 38 so angeordnet, dass sie Licht bevorzugt in Richtung einer Normalen 70 zur Abdeckscheibe 26 abgeben, die durch das jeweilige Lichtquellenelement 32, 34, 36, 38 hindurch verläuft. Mit anderen Worten: Das Lichtquellenelement 32 hat wenigstens einen Punkt auf seiner Lichtaustrittsfläche 66, der in der Verlängerung von einer Flächennormalen 70 der Abdeckscheibe 26 liegt. Das von diesem Punkt in die Hauptstrahlrichtung 60 ausgehende Licht verläuft parallel zu dieser Flächennormalen 70. Dies gilt analog auch für die anderen Lichtquellenelemente 34, 36, 38.Here are the light source elements 32 . 34 . 36 . 38 arranged so that they prefer light in the direction of a normal 70 to the cover 26 given by the respective light source element 32 . 34 . 36 . 38 passes through. In other words: the light source element 32 has at least one point on its light exit surface 66 which is in extension of a surface normal 70 the cover 26 lies. That from this point in the main beam direction 60 outgoing light runs parallel to this surface normal 70 , This also applies analogously to the other light source elements 34 . 36 . 38 ,
Im weiteren Lichtweg zwischen den Lichtquellenelementen 32, 34, 36, 38 und der Abdeckscheibe 26 sind zwei Streuscheiben 72, 74 hintereinander so angeordnet, dass von einer Lichtaustrittsfläche 66 eines optischen Elements 32 ausgehendes Licht 68 zunächst durch eine erste Streuscheibe 72 der beiden Streuscheiben 72,74 und danach durch eine zweite Streuscheibe 74 der beiden Streuscheiben 72, 74 hindurchtritt, bevor das Licht 68 durch die transparente Abdeckscheibe 26 hindurch aus der Beleuchtungseinrichtung 14 austritt. Die Streuscheiben 72, 74 sind dazu eingerichtet, das von den Lichtquellenelementen 32, 34, 36, 38 ausgehende und in Richtung der Normalen 70 zur Abdeckscheibe 26 propagierende Licht so umzulenken, dass das umgelenkte Licht mit der Richtung 76 der Fahrzeuglängsachse 12 einen kleineren Winkel bildet als das noch nicht umgelenkte Licht.In the further light path between the light source elements 32 . 34 . 36 . 38 and the cover 26 are two lenses 72 . 74 arranged one behind the other so that from a light exit surface 66 an optical element 32 outgoing light 68 first through a first lens 72 the two lenses 72 . 74 and then through a second diffuser 74 the two lenses 72 . 74 passes before the light 68 through the transparent cover 26 through from the illumination device 14 exit. The spreading discs 72 . 74 are set to that of the light source elements 32 . 34 . 36 . 38 outgoing and towards the normal 70 to the cover 26 Propagating light so that the deflected light with the direction 76 the vehicle's longitudinal axis 12 makes a smaller angle than the not yet deflected light.
Die Streuscheiben 72, 74 weisen Umlenkprismen 78 auf, die das von den optischen Elementen 32, 34, 36, 38 ausgehende und zunächst rechtwinklig zur Abdeckscheibe 26 propagierende Licht in die Fahrtrichtung 76 umlenken. Die Streuscheiben 72, 74 sind dabei bevorzugt dazu eingerichtet, Änderungen der Lichtrichtung mit gleichem Vorzeichen zu erzeugen, sodass sich die an den einzelnen Streuscheiben 72, 74 einstellenden Beträge der Richtungsänderung zu einem Gesamtbetrag der Richtungsänderung addieren.The spreading discs 72 . 74 have deflection prisms 78 on, that of the optical elements 32 . 34 . 36 . 38 outgoing and initially perpendicular to the cover 26 propagating light in the direction of travel 76 redirect. The spreading discs 72 . 74 are preferably adapted to produce changes in the direction of light with the same sign, so that the at the individual lenses 72 . 74 adding amounts of change of direction to a total amount of change of direction.
Dabei ist bevorzugt, dass jede Streuscheibe die Hälfte der insgesamt benötigten Umlenkung erzeugt. Im Vergleich zu einer anderen Aufteilung, etwa zu einer Aufteilung, bei der eine Streuscheibe ein Drittel und die andere Streuscheibe zwei Drittel der erforderlichen Umlenkung bewirkt, hat die Aufteilung auf zwei gleiche Umlenkwinkel den Vorteil insgesamt minimaler Fresnel-Verluste, die bekanntlich von den Einritts- und Austrittswinkeln beim Durchgang von Licht durch Grenzflächen zwischen verschiedenen optischen Medien auftreten.It is preferred that each lens generates half of the total required deflection. Compared to another division, for example to a division in which one diffuser causes one-third and the other diffuser two-thirds of the required deflection, the division into two equal deflection angles has the advantage of a total of minimal Fresnel losses, which are known from the Eintritts- and exit angles occur when light passes through interfaces between different optical media.
Für eine rechts vorne am Kraftfahrzeug angeordnete Beleuchtungseinrichtung 14 erfolgen die Richtungsänderungen in einer Draufsicht dabei gegen den Uhrzeigersinn und sind demnach mathematisch positiv. Für eine vorne links angeordnete Beleuchtungseinrichtung erfolgen die Richtungsänderungen in einer Draufsicht im Uhrzeigersinn und sind damit mathematisch negativ. Durch die Aufteilung des insgesamt erforderlichen Umlenkwinkels auf zwei hintereinander erfolgende Teil-Umlenkungen werden Lichtverluste vermieden. Dies wird weiter unten noch näher erläutert.For a right front of the vehicle arranged lighting device 14 In this case, the direction changes in a plan view take place counterclockwise and are therefore mathematically positive. For a front left lighting device, the direction changes in a plan view in the clockwise direction and are therefore mathematically negative. By dividing the total deflection angle required into two successive partial Deflections light losses are avoided. This will be explained in more detail below.
Die Umlenkung erfolgt bevorzugt durch eine prismenförmige Ausgestaltung der beiden Streuscheiben 72, 74. Dabei wird unter einer prismenförmigen Ausgestaltung verstanden, dass die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche einer einzelnen Streuscheibe jeweils einen Winkel einschließen, der von 0° oder 180° verschieden ist. Um die Abmessungen der Streuscheibe in der Propagationsrichtung des Lichtes dabei gering halten zu können, schließen sich quer zur Propagationsrichtung jeweils einzelne, prismenförmige Abschnitte 78 der Streuscheibe 72 aneinander an, sodass sich der in der 2 dargestellte sägezahnartige Querschnitt ergibt. Dies gilt analog für die zweite Streuscheibe 74.The deflection is preferably carried out by a prismatic configuration of the two lenses 72 . 74 , In this case, a prism-shaped configuration is understood to mean that the light entry surface and the light exit surface of a single lens each include an angle that is different from 0 ° or 180 °. In order to keep the dimensions of the lens in the propagation direction of the light while small, close each transverse to the direction of propagation single prism-shaped sections 78 the diffuser 72 to each other, so that in the 2 illustrated sawtooth cross-section results. This applies analogously to the second lens 74 ,
Die einzelnen Zähne, von denen jeder einem streuenden Umlenkprisma 78 entspricht, sind dabei in ihrer Größe und in ihrem Winkel zwischen ihrer Lichteintrittsfläche und ihrer Lichtaustrittsfläche bevorzugt individuell ausgestaltet. Dabei ist bevorzugt, dass der genannte Winkel mit zunehmendem Abstand von der Fahrzeuglängsachse größer wird, um dort größere Richtungsänderungen des Lichtes zu erzeugen. Diese größere Richtungsänderungen sind dort erforderlich, um das Licht von weiter außenliegenden Lichtquellenelementen hinreichend stark in die Fahrtrichtung umzulenken.The individual teeth, each of which a scattering deflection prism 78 corresponds, are preferably designed individually in their size and in their angle between their light entrance surface and its light exit surface. It is preferred that the said angle becomes larger with increasing distance from the vehicle longitudinal axis, in order to produce there larger changes in direction of the light. These larger changes in direction are required there to redirect the light of further outward light source elements sufficiently strong in the direction of travel.
Weiter vorne wurde bereits eine Ausgestaltung erwähnt, bei der die erste Lichtscheibe auf beiden Seiten mit Prismen versehen ist. Durch die zusätzlichen Prismen auf der zweiten Seite der ersten Lichtscheibe ergibt sich ein weiterer Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Lichtrichtung. Dabei können die zusätzlichen Prismen über einen Teilbereich der zweiten Seite verteilt angeordnet sein. Um die genannten größeren Richtungsänderungen zu erzeugen, weist eine Ausgestaltung eine erste Lichtscheibe auf, die, abweichend von der Darstellung in der 2, auf ihrer zweiten Seite außen solche zusätzliche Prismen aufweist. Diese sind so ausgestaltet, dass sie eine größere Lichtumlenkung bewirken als eine glatte, keine solche Prismen aufweisende zweite Seite. Die zweite Seite ist die Seite, die in der 2 den Prismen 78 der zweiten Lichtscheibe 74 zugewandte Seite der ersten Lichtscheibe. Der äußere Bereich ist dabei der weiter von der Längsachse 12 aus 1 entfernt liegende Bereich. Dadurch findet außen eine vergleichsweise stärkere Lichtumlenkung erforderlich ist als weiter innen, was die außen größeren Winkel zwischen der Normalen 70 und der Richtung 76 auszugleichen hilft.Earlier, an embodiment has already been mentioned in which the first lens is provided with prisms on both sides. The additional prisms on the second side of the first lens results in a further degree of freedom for influencing the light direction. In this case, the additional prisms can be distributed over a portion of the second side. In order to produce the aforementioned larger changes in direction, an embodiment has a first lens, which, different from the representation in the 2 , on its second side outside such additional prisms. These are designed so that they cause a greater light deflection than a smooth, no such prisms having second side. The second page is the page that is in the 2 the prisms 78 the second lens 74 facing side of the first lens. The outer area is the farther from the longitudinal axis 12 out 1 remote area. As a result, a comparatively stronger light deflection is required on the outside than on the inside, which is the larger outside angle between the normal 70 and the direction 76 helps to balance.
Die Umlenkprismen lenken das Licht also in eine Vorzugsrichtung um und sind schon deshalb auch von ihrer Funktion her nicht mit den Streuoptiken der DE 10 2008 048 765 A1 vergleichbar, mit denen eine Anpassung hinsichtlich der Anforderungen an die Homogenität der Ausleuchtung erfolgen soll.The deflecting prisms divert the light so in a preferred direction and are therefore for their function not with the scattering optics of DE 10 2008 048 765 A1 comparable with which an adaptation with regard to the requirements for the homogeneity of the illumination should take place.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die optischen Elemente einer Lichtscheibe mit dem Rest der Lichtscheibe einstückig. Bevorzugt ist auch, dass die beiden Lichtscheiben einstückig miteinander verbunden sind, zum Beispiel an ihren bezüglich der Fahrzeuglängsachse innen und/oder außen liegenden Rändern.In a preferred embodiment, the optical elements of a lens are integral with the rest of the lens. It is also preferable that the two light disks are integrally connected to each other, for example, at their edges with respect to the vehicle longitudinal axis inside and / or outside.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist mindestens eine der beiden Streuscheiben 72, 74 auf ihrer Lichteintrittsseite und/oder auf ihrer Lichtaustrittsseite noch zusätzlich streuende Oberflächenstrukturen auf. Diese Oberflächenstrukturen sind bevorzugt als Teile von Zylindern oder Kissen realisiert und als konvexe Erhebungen oder konkave Vertiefungen in der Oberfläche verwirklicht. Solche zusätzlich streuenden Strukturen erlauben es, eine große Winkelbreite horizontal und, soweit erforderlich, auch vertikal auszuleuchten, um eine vorgeschriebene Lichtverteilung zu erzeugen.In a preferred embodiment, at least one of the two lenses 72 . 74 on its light entrance side and / or on its light exit side even more scattering surface structures. These surface structures are preferably realized as parts of cylinders or cushions and realized as convex elevations or concave depressions in the surface. Such additionally scattering structures make it possible to illuminate a large angular width horizontally and, if necessary, also vertically to produce a prescribed light distribution.
Als Mittel zur Erzeugung der Lichtverteilung können Walzen oder Kissen eingesetzt werden, wobei die Kissenoptik nicht auf eine quadratische oder rechteckige Anordnung der Kissen beschränkt sein soll, vielmehr ist es auch denkbar die Kissen in anderen regelmäßigen oder unregelmäßigen Anordnungen anzuordnen.As means for generating the light distribution rollers or cushions can be used, wherein the cushion optics should not be limited to a square or rectangular arrangement of the cushions, but it is also conceivable to arrange the cushions in other regular or irregular arrangements.
2 zeigt als Beispiel einer zusätzlich streuenden Struktur eine kissenförmige Ausgestaltung eines Teils der Lichteintrittsfläche der im Lichtweg hinter einer ersten Streuscheibe 72 liegenden zweiten Streuscheibe 74. In dem dargestellten Beispiel ist diese Ausgestaltung auf ein einzelnes Prisma 78.1 beschränkt. Alternativ dazu können aber auch mehrere oder auch alle Prismen einer Streuscheibe oder auch beider Streuscheiben mit solchen zusätzlich streuenden Strukturen versehen sein. 2 shows as an example of an additional scattering structure a pillow-shaped configuration of a portion of the light entry surface of the light path behind a first lens 72 lying second diffuser 74 , In the illustrated example, this embodiment is a single prism 78.1 limited. Alternatively, however, several or even all prisms of a diffusing screen or of both diffusing discs can also be provided with such additionally scattering structures.
In einer Verallgemeinerung dieser Ausgestaltung werden zur Erzeugung der vorgeschriebenen Lichtverteilung beispielsweise Kissen- oder Walzenteile oder auch andere streuende Elemente auf eine oder mehrere Flächen der Beleuchtungsvorrichtung, durch die das Licht hindurchtritt, aufgebracht.In a generalization of this embodiment, to produce the prescribed light distribution, for example pad or roller parts or other scattering elements are applied to one or more surfaces of the lighting device through which the light passes.
3 zeigt einen Ausschnitt einer einzelnen Streuscheibe 80, die dazu eingerichtet ist, eine vergleichsweise große Richtungsänderung des durch die Streuscheibe 80 hindurchtretenden Lichtes 82 zu erzeugen. Die große Richtungsänderung erfordert einen großen Winkel zwischen der Lichteintrittsfläche 84 und der Lichtaustrittsfläche 86 des Licht umlenkenden Prismas 88. 3 shows a section of a single lens 80 , which is adapted to a comparatively large change in direction of the through the lens 80 passing light 82 to create. The large change in direction requires a large angle between the light entry surface 84 and the light exit surface 86 the light-deflecting prism 88 ,
Zwischen den Lichteintrittsflächen 84, 90 benachbarter Prismen liegen Flächen, die im Folgenden auch als Prismeninnenflächen 92 bezeichnet werden. Diese Prismeninnenflächen 92 dürfen das von den optischen Elementen her parallel ausgerichtete und auf die Streuscheibe 80 einfallende Licht 94 nicht abschatten. Eine Abschattung wird insbesondere dann vermieden, wenn die Prismeninnenflächen 92 parallel zu dem einfallenden Licht 94 ausgerichtet sind. Between the light entry surfaces 84 . 90 Adjacent prisms lie surfaces, which are also referred to below as prism inner surfaces 92 be designated. These prismatic inner surfaces 92 may be aligned parallel to the optical elements and onto the lens 80 incident light 94 do not shade. Shading is especially avoided when the Prismeninnenflächen 92 parallel to the incident light 94 are aligned.
Durch die vergleichsweise große Richtungsänderung, die das Licht 94 beim Eintritt in die bei voller Umlenkung durch eine einzige Streuscheibe allein vorhandene Streuscheibe 80 erfährt, ergibt sich ein Winkel zwischen dem in der Streuscheibe 80 propagierenden Licht und der Prismeninnenfläche 92. Dies führt dazu, dass ein Teil 94.1 des in der Streuscheibe 80 propagierenden Lichtes 94 an der Innenseite der Prismeninnenfläche 92 interne Totalreflexionen erfährt, die seine Richtung ändern.Due to the comparatively large change in direction, the light 94 when entering the full deflection by a single lens disc alone existing lens 80 learns, there is an angle between that in the lens 80 propagating light and the Prismeninnenfläche 92 , This leads to a part 94.1 in the diffuser 80 propagating light 94 on the inside of the prism inner surface 92 undergoes internal total reflections that change direction.
Diese Richtungsänderungen führen dazu, dass dieser Teil 94.1 des Lichtes 94 in unerwünschte Richtungen, nämlich weitgehend quer zur Fahrtrichtung 76, aus der einzelnen Streuscheibe 80 ausgekoppelt wird und damit für die erwünschte Lichtverteilung verloren geht. Außerdem treten durch die vergleichsweise flachen Einfallswinkel und Ausfallswinkel, die bei der Umlenkung durch eine einzige Streuscheibe auftreten, vergleichsweise große Fresnel-Verluste auf.These changes of direction cause this part 94.1 of the light 94 in undesirable directions, namely largely transverse to the direction of travel 76 , from the single lens 80 is decoupled and thus lost for the desired light distribution. In addition, comparatively large Fresnel losses occur due to the comparatively flat angles of incidence and angles of reflection which occur during the deflection through a single diffusing screen.
4 zeigt Strahlengänge durch zwei im Lichtweg hintereinander angeordnete Streuscheiben und verdeutlicht wie diese Nachteile, also die zu Lichtverlusten führenden internen Totalreflexionen an Prismeninnenflächen und die vergleichsweise großen Fresnel-Verluste durch die Aufteilung der Umlenkung auf zwei im Lichtweg hintereinander angeordnete Streuscheiben 72, 74 vermieden werden. 4 shows beam paths through two in the light path successively arranged lenses and illustrates how these disadvantages, so leading to light losses internal total reflections on Prismeninnenflächen and the comparatively large Fresnel losses by dividing the deflection on two in the light path successively arranged lenses 72 . 74 be avoided.
Dadurch, dass jede der beiden Streuscheiben 72,74 nur die Hälfte des erforderlichen Umlenkwinkels erzeugen muss, können die Prismeninnenflächen 92 der ersten Streuscheibe 72 und die Prismeninnenflächen der zweiten Streuscheibe 74 jeweils nahezu parallel zu dem auf die jeweilige Streuscheibe 72, 74 einfallenden und dem in der jeweiligen Streuscheibe propagierenden Licht 94 ausgerichtet sein.Because of each of the two lenses 72 . 74 Only half of the required deflection angle must be able to produce the prism inner surfaces 92 the first lens 72 and the prism inner surfaces of the second lens 74 each almost parallel to the on the respective lens 72 . 74 incident and propagating light in the respective lens 94 be aligned.
Die weitgehende Parallelität ist auch dadurch möglich, dass sich die Richtungen des auf eine Streuscheibe 72 oder 74 einfallenden Lichtes und des in der jeweiligen Streuscheibe 72 oder 74 propagierenden Lichtes nur vergleichsweise wenig unterscheiden. Dabei bezieht sich der Vergleich auf den wesentlichen größeren Unterschied, der beim Gegenstand der 3 auftritt, bei dem die ganze Umlenkung durch eine einzelne Streuscheibe 80 erzeugt wird.The extensive parallelism is also possible because of the directions of the on a lens 72 or 74 incident light and in the respective lens 72 or 74 propagating light only comparatively little. In this case, the comparison refers to the major difference that is the subject of the 3 occurs in which the whole redirection through a single lens 80 is produced.
Zu Lichtverlusten führende interne Totalreflexionen an den Innenseiten der Prismeninnenflächen 92 werden dadurch beim Gegenstand der 4, also bei zwei im Lichtweg hintereinander angeordneten Streuscheiben 72, 74 weitgehend vermieden. Benachbarte Prismeninnenflächen besitzen im Rahmen bevorzugter Ausgestaltungen einen Abstand zueinander, der zwischen 1 und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 3 und 5 mm, liegt.Total internal reflections leading to light losses on the insides of the prism inner surfaces 92 become thereby at the subject of the 4 , so at two in the light path successively arranged lenses 72 . 74 largely avoided. Adjacent prism inner surfaces have in the context of preferred embodiments a distance from each other, which is between 1 and 5 mm, more preferably between 3 and 5 mm.
Darüber hinaus fällt das Licht beim Gegenstand der 4 jeweils steiler auf die Streuscheibe ein als beim Gegenstand der 3. Durch den vergleichsweise steileren Einfall treten dann auch nur geringere Lichtverluste durch Reflexionen auf, da der Anteil des wunschgemäß in die Streuscheibe eingekoppelten Lichtes mit steiler werdendem Einfallswinkel wächst. Bekanntlich hat dieser Anteil bei senkrechtem Einfall ein Maximum, was mit einem Minimum der komplementären Fresnel-Verluste einhergeht.In addition, the light falls at the subject of 4 each steeper on the diffuser than the subject of the 3 , Due to the comparatively steeper incident then occur only lower light losses due to reflections, since the proportion of the desired input coupled into the diffusing light increases with increasing angle of incidence. As is known, this proportion has a maximum at normal incidence, which is accompanied by a minimum of the complementary Fresnel losses.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind insbesondere die Lichteintrittsflächen 84 der ersten Streuscheibe 72 so geformt, dass Streuwinkel erzeugt werden, die das an der Lichteintrittsfläche 84 gebrochene Licht parallel zu der an diese Lichteintrittsfläche angrenzenden Prismeninnenfläche 92 propagieren lassen. Die dazu rechtwinklige Richtung wird vermieden, um nicht Prismeninnenflächen benachbarter Prismen zu beleuchten. Bei der zweiten Streuscheibe 74 besteht diese Beschränkung der Streurichtung nicht mehr.In a preferred embodiment, in particular the light entry surfaces 84 the first lens 72 shaped so that scattering angles are generated, which at the light entrance surface 84 refracted light parallel to the prism inner surface adjacent to this light entry surface 92 let propagate. The direction perpendicular thereto is avoided so as not to illuminate prism inner surfaces of adjacent prisms. At the second lens 74 this limitation of the scattering direction no longer exists.
5 zeigt qualitativ eine von der beschriebenen Beleuchtungseinrichtung 14 erzeugte Lichtverteilung, wie sich auf einem Messschirm darstellt, der in einer Entfernung von einigen Metern vor dem Fahrzeug 10 angeordnet ist und sich in horizontaler und vertikaler Richtung erstreckt. Jede geschlossene Linie repräsentiert dabei eine längs der Linie konstante Lichtintensität, wobei die Werte der Lichtintensität von Linie zu Linie verschieden sind und von innen nach außen abnehmen. Das Maximum der Intensität liegt in der Verlängerung der Fahrzeuglängsachse. Der Durchstoßpunkt der Fahrzeuglängsachse durch den Messschirm liegt bei dem Wertepaar (0, 0) für die Vertikale und die Horizontale. Die dargestellte Lichtverteilung entspricht qualitativ einer üblichen, gesetzeskonformen Lichtverteilung, die sich in horizontaler Richtung breiter darstellt als in vertikaler Richtung. 5 shows qualitatively one of the described illumination device 14 generated light distribution, as shown on a screen, at a distance of a few meters in front of the vehicle 10 is arranged and extends in the horizontal and vertical directions. Each closed line represents a constant light intensity along the line, whereby the values of the light intensity are different from line to line and decrease from inside to outside. The maximum intensity lies in the extension of the vehicle's longitudinal axis. The puncture point of the vehicle longitudinal axis through the screen is the value pair (0, 0) for the vertical and the horizontal. The light distribution shown corresponds qualitatively to a conventional, law-compliant light distribution, which is wider in the horizontal direction than in the vertical direction.
Betrachtet man die hier vorgestellte Beleuchtungseinrichtung 14 aus verschiedenen Blickrichtungen, so sieht man durch Streuscheiben 72 und 74 hindurch immer direkt auf die Lichtaustrittsflächen 66 der optischen Elemente 48, 50, 52, 54. Bei nahtlos aneinander angrenzenden Lichtaustrittsflächen 66 benachbarter optischer Elemente ergibt sich dann das gewünschte Erscheinungsbild eines leuchtenden Bandes. Die Helligkeit des leuchtenden Bandes ist solange homogen über dem Band verteilt, wie die Lichtaustrittsflächen 66 der optischen Elemente sowohl innerhalb einer Lichtaustrittsfläche als auch von einer Lichtaustrittsfläche zur anderen Lichtaustrittsfläche gleichmäßig und damit homogen beleuchtet werden.Looking at the lighting device presented here 14 from different directions, as you can see through lenses 72 and 74 always directly on the light exit surfaces 66 the optical elements 48 . 50 . 52 . 54 , With seamlessly adjacent light exit surfaces 66 adjacent optical elements then gives the desired appearance of a luminous band. The brightness of the luminous band is homogeneously distributed over the band as long as the light exit surfaces 66 the optical elements are uniformly and thus homogeneously illuminated both within a light exit surface and from one light exit surface to the other light exit surface.
6 zeigt schematische das Erscheinungsbild der Beleuchtungseinrichtung 14, wie es sich unter sieben verschiedenen, horizontalen Betrachtungswinkeln darstellt. In der Darstellung der 5 entsprechen diese Winkel verschiedenen Punkten auf der horizontalen Achse, die die vertikale Achse im Punkt 0° für den Vertikalwinkelwert schneidet. Das streifenförmige Erscheinungsbild repräsentiert dabei ein leuchtendes Band, wie es dem Betrachter von den genannten Punkten (beziehungsweise aus den diesen Punkten entsprechenden Richtungen) aus erscheint. Dabei rückt das Erscheinungsbild geringfügig in Richtung der Winkeländerung. Für gegebenenfalls auftretende feine, regelmäßig angeordnete und senkrecht liegende dunkle Streifen (die in der 6 nicht dargestellt sind) sind die zu den Lichtstrahlen etwa parallelen Prismeninnenflächen 92 verantwortlich. Ihre Abstände liegen in einer bevorzugten Ausgestaltung zwischen 1 mm und 5 mm. Die Breite des Lichtbandes wird wesentlich durch die Größe der Lichtaustrittsfläche der optischen Elemente 32, 34, 36, 38 begrenzt. Liegt das Lichtband horizontal, ist die Höhe der optischen Elemente 32, 34, 36, 38, für die Breite des Bandes maßgebend. Diese Höhe kann nur bis zu einer gewissen Ausdehnung homogen leuchtend realisiert werden. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht daher vor, dass zwei der hier beschriebenen Strukturen übereinanderliegend angeordnet werden. 6 schematically shows the appearance of the lighting device 14 as it appears under seven different horizontal viewing angles. In the presentation of the 5 These angles correspond to different points on the horizontal axis that intersects the vertical axis at the 0 ° point for the vertical angle value. The strip-like appearance represents a luminous band, as it appears to the viewer from the points mentioned (or from the directions corresponding to these points). The appearance is slightly in the direction of the angle change. For any fine, regularly arranged and vertical dark streaks that appear in the 6 not shown) are approximately parallel to the light rays Prismeninnenflächen 92 responsible. Their distances are in a preferred embodiment between 1 mm and 5 mm. The width of the light band is substantially determined by the size of the light exit surface of the optical elements 32 . 34 . 36 . 38 limited. If the light band lies horizontally, the height of the optical elements is 32 . 34 . 36 . 38 , governing the width of the tape. This height can only be realized homogeneously bright to a certain extent. A preferred embodiment therefore provides that two of the structures described here are arranged one above the other.
Die Lichtbänder können auch eine gebogene Kontur besitzen.The light bands may also have a curved contour.
