DE102012101455A1

DE102012101455A1 - Einkoppelvorrichtung

Info

Publication number: DE102012101455A1
Application number: DE201210101455
Authority: DE
Inventors: Martin Mügge
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: DE102012101455B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einkoppelvorrichtung (10) für Licht von wenigstens zwei Lichtquellen (110) auf einer gemeinsamen Platine (100) in einen Lichtleiter (200), aufweisend eine Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) für jede Lichtquelle (110) die in lichtleitender Weise mit einer Übergangsfläche (30) zu dem Lichtleiter (200), verbunden sind, wobei die Einkoppelflächen (20a, 20b, 20c) derart angeordnet sind, dass die Platine (100) mit den Lichtquellen (110) an den Einkoppelflächen (20a, 20b, 20c) in einem Winkel relativ zu der Übergangsfläche (30) von größer als 40° anordenbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einkoppelvorrichtung für ein Licht von wenigstens zwei Lichtquellen auf einer gemeinsamen Platine und eine Lichtleitvorrichtung, insbesondere für Scheinwerfer eines Fahrzeugs.
Es ist grundsätzlich bekannt, dass bei Scheinwerfern für Fahrzeuge Lichtleiter eingesetzt werden. Sie sind häufig auf einer Seitenfläche mit geriffelter Optik versehen, so dass in die entgegengesetzte Richtung über den gesamten Längsverlauf des Lichtleiters eine Abstrahlung beziehungsweise ein Lichtaustritt aus dem Lichtleiter erfolgt. Um dies zu ermöglichen, muss an einer Einkoppelfläche Licht in diesen Lichtleiter eingekoppelt werden. Bei bekannten Lichtleitvorrichtungen wird hierfür eine Einkoppelvorrichtung verwendet, die eine Einkoppeloptik beinhalten kann. Über diese Einkoppeloptik kann von Leuchtmitteln, zum Beispiel in Form von LEDs, Licht in den Lichtleiter eingekoppelt werden. Auch ist es zum Beispiel aus der DE 100 00 992 A1 bekannt, dass ein Auffächern des Lichtleiters an seinem Einkopplungsende stattfinden soll. Dieses Auffächern dient dazu, dass von mehr als einer einzelnen Lichtquelle, zum Beispiel gemäß der DE 100 00 992 A1 , von drei Lichtquellen, Licht in den Lichtleiter eingekoppelt werden kann.
Ein Nachteil bei bekannten Einkoppelvorrichtungen beziehungsweise bei bekannten Lichtleitern ist es, dass die Einkopplung in den Lichtleiter seitlich erfolgen muss. Dies führt dazu, dass für die Lichtquellen beziehungsweise für die Platinen, auf welchen die Lichtquellen angeordnet sind, entsprechender Bauraum seitlich des Lichtleiters vorgesehen werden muss. Da insbesondere bei Scheinwerfern für Fahrzeuge die Scheinwerfer um die Kante des Fahrzeuges gekrümmte Abschlussscheiben aufweisen, ist an diesem Ende des Scheinwerfers kein oder nur sehr wenig Platz für eine solche Platine mit den Lichtquellen. Auch auf der gegenüberliegenden Seite ist der Bauraum des Scheinwerfers über die Abschlussscheibe hinaus begrenzt.
Vielmehr ist es erwünscht, dass die Abschlussscheibe eines Scheinwerfers selbst die maximalen äußeren geometrischen Abmessungen eines Scheinwerfers in seiner Längserstreckung darstellt, so dass zusätzlicher Bauraum an einem Ende des Scheinwerfers für die Platine mit den Lichtquellen möglichst vermieden wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Lichtleitvorrichtungen und Einkoppelvorrichtungen zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einkoppelvorrichtung für Licht von wenigstens zwei Lichtquellen auf einer gemeinsamen Platine zu einer Lichtleitvorrichtung, insbesondere für Scheinwerfer eines Fahrzeuges, zur Verfügung zu stellen, welche auf kostengünstige und einfache Weise eine kompakte Anordnung der Platine mit den Lichtquellen in einer Lichtleitvorrichtung ermöglichen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Einkoppelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Lichtleitvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung dient dem Einkoppeln von Licht von wenigstens zwei Lichtquellen auf einer gemeinsamen Platine in einen Lichtleiter. Die Einkoppelvorrichtung weist eine Einkoppelfläche für jede Lichtquelle auf, die in lichtleitender Weise mit einer Übergangsfläche zu dem Lichtleiter verbunden ist. An die Übergangsfläche schließt vorzugsweise ein beliebig geformter, eine vorgegebene Signatur erzeugender, Lichtleiters an. Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Einkoppelflächen derart angeordnet sind, dass die Platine mit den Lichtquellen an den Einkoppelflächen in einem Winkel relativ zur Übergangsfläche von größer als 40° anordenbar ist. Das bedeutet, dass ein Anstellen der Platine mit den Lichtquellen relativ zum Verlauf der Übergangsfläche und damit auch relativ zum Verlauf des anschließenden Lichtleiters durchgeführt werden kann. Wird eine solche Einkoppelvorrichtung bei einem Lichtleiter in einem Scheinwerfer eines Fahrzeuges verwendet, so führt dies dazu, dass an einem Ende des Lichtleiters die Einkoppelvorrichtung insbesondere ein Anstellen der Platine mit den wenigstens zwei Lichtquellen relativ zum Lichtleiter ermöglicht. Damit kann diese Platine mit den Lichtquellen vom Ende des Lichtleiters in die Tiefenrichtung des Scheinwerfers verschoben werden, so dass die Platine mit den Lichtquellen zumindest teilweise hinter dem Lichtleiter angeordnet werden kann. Damit kann die gesamte Längserstreckung eines Scheinwerfers von dem Lichtleiter als Designelement beziehungsweise zur Lichtabgabe verwendet werden, da die Platine in den Hintergrund rückt. Gleichermaßen ist es möglich, auch größere Platinen mit einer größeren Anzahl von Lichtquellen zu verwenden, ohne dass zusätzlicher Bauraum in der Längserstreckung des Lichtleiters beziehungsweise des Scheinwerfers vorgehalten werden muss. Damit kann die Kompaktheit von Scheinwerfern erhöht und gleichzeitig eine höhere Lichtintensität für die Lichtfunktion eines Lichtleiters zur Verfügung gestellt werden. So können als Lichtquellen insbesondere LEDs verwendet werden. Vorzugsweise werden Hochleistungs-LEDs eingesetzt. Auch Laser und entsprechende Laserlichtsysteme sind als Lichtquellen im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
Unter einer Platine ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine im Wesentlichen ebene Erstreckung einer Leiterplatte zu verstehen, auf welcher die einzelnen Lichtquellen angeordnet sind. Jede Lichtquelle kann aus einem oder mehreren Leuchtmitteln bestehen, welche insbesondere LEDs aufweisen.
Eine Verbindung der Einkoppelfläche mit der Übergangsfläche in lichtleitender Weise ist insbesondere durch lichtleitendes Material gegeben. So kann ein lichtleitender Körper vorgesehen sein, der die Einkoppelflächen mit der Übergangsfläche in lichtleitender Weise verbindet. Unter Einkoppeln des Lichts ist zu verstehen, dass Licht, welches von den Lichtquellen emittiert worden ist, über diese Einkoppelfläche in das Material der Einkoppelvorrichtung eingebracht wird. Im Inneren der Einkoppelvorrichtung, also insbesondere innerhalb des lichtleitenden Körpers, kann dieses Licht an den Seitenflächen des lichtleitenden Körpers reflektiert werden, bis es zur Übergangsfläche gelangt. An der Übergangsfläche schließt vorzugsweise nahtlos ein beliebig geformter, eine Signatur bildender, Lichtleiter, insbesondere stabförmiger Lichtleiter, an die Einkoppelvorrichtung an. Die Einkoppelvorrichtung dient also insbesondere der Führung von Licht von den Einkoppelflächen zu der gemeinsamen Übergangsfläche in den anschließenden Lichtleiter.
Die Übergangsfläche ist vorzugsweise ebenfalls im Wesentlichen als ebener Stoß zu einem Lichtleiter ausgebildet. So kann eine im Wesentlichen ebene Einkoppelfläche des Lichtleiters an die im Wesentlichen ebene Übergangsfläche der Einkoppelvorrichtung anschließen. Alternativ kann durch eine vom Lichtleiter separate Bauteilausgestaltung der Einkoppelvorrichtung auch ein Nachrüsten bei bereits bestehenden Lichtleitern beziehungsweise Lichtleitersystemen stattfinden. Jedoch ist es technisch und kostenbezogen günstiger, dass die Einkoppelvorrichtung integral, insbesondere in monolithischer Bauweise, mit dem Lichtleiter ausgebildet ist. Die Einkoppelvorrichtung bildet damit insbesondere eine Lichtweiche, da aus verschiedenen Lichtquellen über mehrere Einkoppelflächen Licht zu einer gemeinsamen Übergangsfläche zusammengeführt wird.
Die Einkoppelflächen sind vorzugsweise genau wie die Übergangsflächen im Wesentlichen eben gestaltet. Das bedeutet, dass auch das Licht durch diese Flächen im Wesentlichen einer Hauptrichtung beim Einkoppeln beziehungsweise beim Übertritt in den anschließenden Lichtleiter folgt. Bei integraler Gestaltung findet ein ungestörter Lichtverlauf statt. Damit wird der erfindungsgemäße Winkel von größer als circa 40° sich vorzugsweise auch zwischen der Einkoppelrichtung und der Auskoppelrichtung gemäß der Einkoppelfläche und der Übergangsfläche ausbilden. Jedoch können insbesondere die Einkoppelflächen auch mit einer Krümmung ausgestaltet sein, um die Lichtquellen zumindest teilweise zu umschließen. Somit kann sichergestellt werden, dass ein besonders großer Anteil des von den Lichtquellen erzeugten Lichtes über die Einkoppelfläche in die Einkoppelvorrichtung eingebracht wird.
Das Anstellen der Platine relativ zu der Übergangsfläche von größer als 40° ist vorzugsweise begrenzt auf eine Obergrenze von bis zu 140°. Insbesondere wird die Platine im Bereich von ca. 90° angestellt, also in Bezug auf einen Scheinwerfer, in welchem eine solche Einkoppelvorrichtung eingesetzt werden kann, 90° gedreht zur Längsrichtung dieses Scheinwerfers angeordnet. Damit kann ein Versetzen der Platine in der Tiefenrichtung erfolgen, so dass mit Bezug auf eine Abschlussscheibe eines Scheinwerfers diese Platine auf der gegenüber liegenden Seite des Lichtleiters mit Bezug auf diese Abschlussscheibe zu liegen kommt. Sie liegt also hinter dem Lichtleiter und kann damit frei positioniert werden, ohne Einfluss auf die optische Qualität beziehungsweise die optische Anmutung eines solchen Scheinwerfers zu nehmen.
Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung ist vorzugsweise dahingehend weiter gebildet, dass sie für die Einkopplung von Licht von wenigstens zwei sekundären Lichtquellen auf einer gemeinsamen sekundären Platine in den Lichtleiter ausgebildet ist. Hierfür ist eine sekundäre Einkoppelfläche für jede sekundäre Lichtquelle vorgesehen. Diese sekundären Einkoppelflächen sind mit der Übergangsfläche in lichtleitender Weise verbunden, wobei die sekundären Einkoppelflächen derart angeordnet sind, dass die sekundäre Platine mit den sekundären Lichtquellen einen sekundären Einkoppelflächen in einen Winkel relativ zu der Übergangsfläche von kleiner als –40° anordenbar ist. Das bedeutet, dass die Anordnung im Wesentlichen in umgekehrter Richtung stattfindet, wie dies für die „primären“ Lichtquellen bei den „primären“ Einkoppelflächen stattfindet. Die ist insbesondere eine entgegengesetzte Ausrichtung, so dass zum Beispiel in einem Scheinwerfer eines Fahrzeuges die erste Platine unterhalb und die zweite, sekundäre Platine oberhalb der Einkoppelvorrichtung angeordnet werden kann. Damit kann in erfindungsgemäßer Weise eine noch größere Anzahl von Lichtquellen verwendet werden, um Licht in die Einkoppelvorrichtung und damit in den Lichtleiter einzubringen. Auf diese Weise können noch stärkere Lichtintensitäten erzeugt werden, so dass auch Lichtfunktionen mit hoher Anforderung an Lichtintensität durch eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung bedient werden können. Insbesondere sind die Einkoppelflächen beziehungsweise die entsprechenden Ausrichtungen der Einkoppelflächen zueinander im Wesentlichen symmetrisch, also mit dem Wesentlichen identischen Winkel zu den primären Einkoppelflächen angeordnet. Auch ein leichter Versatz ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung für die Anordnung der sekundären Platine relativ zu der „primären“ Platine denkbar. Zusätzlich ist es möglich, dass ein Formelement vorgesehen ist, welches zwischen der Einkoppelvorrichtung und dem Lichtleiter eine weitere Krümmung zur Verfügung stellt. Damit kann ein Versatz in Tiefenrichtung eines Scheinwerfers erfolgen, so dass anschließend in Höhenrichtung die Aufteilung zwischen den primären und den sekundären Lichtquellen erfolgt.
Vorteilhaft ist es auch, wenn bei einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung ausgehend von ihrer Einkoppelfläche zu der Übergangsfläche abschnittsweise für die Verbindung in lichtleitender Weise ein Lichtleiterabschnitt angeordnet ist. Ein Lichtleiterabschnitt ist vorzugsweise separat von anderen Lichtleiterabschnitten ausgebildet. Damit erlauben diese Lichtleiterabschnitte größere Abstände zu den benachbarten Einkoppelflächen. Auch besonders große Platinen sind auf diese Weise möglich, so dass besonders starke Lichtleistungen erzielbar werden. Insbesondere bei der Verwendung von LEDs als Leuchtmittel, insbesondere von Hochleistungs-LEDs, sind große Platinen mit großen Kühlkörpern notwendig. Durch das Vorsehen von separaten Lichtleiterabschnitten kann der Abstand zwischen den einzelnen Einkoppelflächen so groß gewählt werden, dass genug Platz für solche Kühlelemente verbleibt. Das Material dieser Lichtleiterabschnitte ist vorzugsweise wie der gesamte lichtleitende Körper der Einkoppelvorrichtung aus transparentem Kunststoff ausgebildet. Die Seitenflächen sind vorzugsweise nach innen reflektiert, so dass eingekoppeltes Licht bis zur Übergangsfläche innerhalb des lichtleitenden Körpers weitergeleitet wird.
Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung ist vorzugsweise dahingehend weitergebildet, dass für die Verbindung zumindest einer Einkoppelfläche mit der Übergangsfläche in lichtleitender Weise ein ellipsoider lichtleitender Körper derart ausgebildet ist, dass die dieser Einkoppelfläche zugeordnete Lichtquelle in dem ersten Brennpunkt anordenbar ist. In dem zweiten Brennpunkt des ellipsoiden lichtleitenden Körpers ist die Übergangsfläche angeordnet. Bei der Verwendung von mehreren ellipsoiden lichtleitenden Körpern befinden sich sämtliche zweiten Brennpunkte dieser lichtleitenden Körper auf einem gemeinsamen Punkt, während die ersten Brennpunkte den jeweiligen Einkoppelflächen zugeordnet sind. Dies führt dazu, dass unabhängig von der Richtung der Einkopplung von Licht durch das Ellipsoid eine Fokussierung des eingekoppelten Lichtes im zweiten Brennpunkt und damit in der Übergangsfläche stattfindet. Dies ermöglicht unabhängig von einer Krümmung des lichtleitenden Körpers eine besonders freie Anordnung der Platine mit den Lichtquellen. Insbesondere können Stufen beziehungsweise Absätze als Anlageflächen vorgesehen werden, um die Platine mit den Lichtquellen besonders vorteilhaft befestigen beziehungsweise positionieren zu können. Diese Ausführungsform der Erfindung mit ellipsoiden lichtleitenden Körpern reduziert die notwendige Baugröße einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung weiter. Insbesondere werden auf diese Weise gekrümmte Bereich des lichtleitenden Körpers vermieden, welche ansonsten für die Anstellung der Platine mit den Lichtquellen relativ zur Übergangsfläche notwendig wären. Auch hier wird vorzugsweise ein Winkel von circa 90° erzielt, wenn die Platine mit den Lichtquellen relativ zur Übergangsfläche positioniert wird.
Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung kann dahingehend weitergebildet werden, dass die Einkoppelflächen zumindest teilweise von einer Anlagefläche, insbesondere einer ebenen Anlagefläche, umgeben sind, gegen welche die Platine anlegbar ist. Diese Anlagefläche dient vorzugsweise der exakten Positionierung und/oder der mechanischen Lagerung der Platine mit den Lichtquellen. Theoretisch ist an dieser Anlagefläche auch eine Verbindung der Platine durch Montagemittel und/oder durch Klebemittel denkbar. Damit kann auf einer besonders großen Fläche eine Abstützung beziehungsweise Positionierung der Platine erfolgen, so dass Relativbewegungen zwischen Platine und Einkoppelvorrichtung auf ein Minimum reduziert werden. Durch das flächige Abstützen wird darüber hinaus ein Verbiegen beziehungsweise Verwinden der Platine reduziert, so dass ein Bruch oder Risse in der Platine vermieden werden können.
Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung kann dahingehend weitergebildet sein, dass für die Verbindung zumindest eine Einkoppelfläche mit der Übergangsfläche in lichtleitender Weise wenigstens eine reflektierende Umlenkfläche vorgesehen ist, welche eingekoppeltes Licht, insbesondere parallel eingekoppeltes Licht, umlenkt und auf die Übergangsfläche fokussiert. Bei dieser lichtleitenden Verbindung kann grundsätzlich auf einen lichtleitenden Körper für die Einkoppelvorrichtung verzichtet werden. Es reicht ein Reflektor für die reflektierende Umlenkfläche aus. Jedoch wird vorzugsweise auch bei dieser Ausführungsform die Einkoppelvorrichtung als lichtleitender Körper ausgebildet sein, in welchem das Licht zu der reflektierenden Umlenkfläche hin und von dieser wieder weg zur Übergangsfläche verläuft, insbesondere dann, wenn die Einkoppelvorrichtung integral einstückig mit dem anschließenden Lichtleiter ausgeführt ist. Das Einkoppeln des Lichtes erfolgt vorzugsweise über eine Optik, insbesondere eine Sammeloptik, eine Fresnell-Linse, eine asphärische Linse und/oder eine TIR-Optik. Die Umlenkfläche kann eine ebene Fläche darstellen oder als Freiformfläche für die Bündelung beziehungsweise Fokussierung des Lichtes ausgebildet sein. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine besonders platzsparende Abmessung erzielt. So kann auch hier eine direkte Umlenkung erfolgen, ohne dass gekrümmte Bereiche eines Lichtleiters der Einkoppelvorrichtung für den lichtleitenden Körper zur Verfügung gestellt werden müssen. Neben der Kompaktheit der Bauweise können auf diese Weise Materialeinsparungen erzielt werden.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung wenigstens eine Einkoppelfläche eine Einkoppeloptik aufweist. Durch diese Einkoppeloptik wird eine optische Einflussnahme auf das von der Lichtquelle zur Verfügung gestellte Licht genommen. Wie bereits im voranstehenden Absatz ausgeführt, kann dies zum Beispiel eine Sammeloptik, eine Fresnell-Linse, eine asphärische Linse und/oder eine TIR-Optik sein. Die Optik dient insbesondere zum Bündeln und/oder zum Sammeln und/oder zum Gleichrichten der von der Lichtquelle erzeugten Lichtstrahlen. Damit kann die Einkopplung noch weiter verbessert werden und insbesondere Streuverluste des emittierten Lichtes der Lichtquelle vermieden beziehungsweise reduziert werden.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung für die Verbindung zumindest einer Einkoppelfläche mit der Übergangsfläche in lichtleitender Weise ein lichtleitender Körper vorgesehen ist, dessen Außenseiten in den Körper hinein reflektierend ausgebildet sind. Damit wird eine explizite und genaue Führungsmöglichkeit für das Licht zwischen der Einkoppelfläche und der Übergangsfläche zur Verfügung gestellt. Lichtverluste auf dem Weg zwischen Einkoppelfläche und Übergangsfläche werden auf ein Minimum reduziert. Damit wird eine besonders kompakte und kostengünstige Bauform insbesondere im Vergleich mit klassischen optischen Elementen wie Spiegeln, Blenden und Reflektoren möglich. Vorzugsweise ist ein solcher lichtleitender Körper aus Kunststoff, insbesondere transparentem Kunststoff, hergestellt. Die Herstellung kann zum Beispiel durch Spritzgusstechnik erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung kann dahingehend weitergebildet werden, dass diese integral, insbesondere monolithisch, aus einem einzigen Bauteil hergestellt ist. Damit werden die Kosten der Herstellung eines solchen Bauteils noch weiter reduziert.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Lichtleitvorrichtung, insbesondere für einen Scheinwerfer eines Fahrzeuges. Diese Lichtleitvorrichtung weist zumindest einen Lichtleiter und wenigstens eine Platine mit zumindest zwei Lichtquellen auf. Diese Lichtleitvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass für die Einkopplung des Lichtes der Lichtquellen in den Lichtleiter zumindest eine Einkoppelvorrichtung mit den Merkmalen gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Damit bringt eine erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung erläutert worden sind. Als Lichtquellen kommen insbesondere Hochleistungsleuchtmittel in Frage. Diese können zum Beispiel LEDs, insbesondere Mehr-Chip-LEDs mit bis zu sechs einzelnen LEDs sein. Diese sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Platine angeordnet. Die LEDs können zum Beispiel Hochleistungs-SMD-LEDs sein. Eine solche Lichtleitvorrichtung kann für höherwertige Lichtfunktionen wie zum Beispiel Blinklichter, Bremslichter oder Tagfahrlicht eines Scheinwerfers eines Fahrzeuges eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten „links“, „rechts, „oben“ und „unten“ beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen schematisch:
1 eine Lichtleitvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
2 eine Einkoppelvorrichtung einer ersten Ausführungsform,
3 eine Einkoppelvorrichtung einer weiteren Ausführungsform,
4 eine Einkoppelvorrichtung einer weiteren Ausführungsform,
5 eine Einkoppelvorrichtung einer weiteren Ausführungsform,
6 eine Einkoppelvorrichtung einer weiteren Ausführungsform,
7 die Einkoppelvorrichtung der 6,
8 eine Einkoppelvorrichtung einer weiteren Ausführungsform und
9 eine Einkoppelvorrichtung einer weiteren Ausführungsform.
In 1 ist kurz eine Lichtleitvorrichtung 300 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Sie weist zwei Lichtleiter 200 auf, wobei an zwei verschiedenen Stellen zwei Einkoppelflächen 20a und 20b vorgesehen sind. Sie befinden sich am jeweiligen Ende des jeweiligen Lichtleiters 200 in Längsrichtung eines dazugehörigen und nicht dargestellten Scheinwerfers. Damit muss rechts von dem jeweiligen Lichtleiter 200 insbesondere rechts von der Lichtleitvorrichtung 300 an der Einkoppelfläche 20a Bauraum vorgesehen werden, um mit einer Platine 100 und entsprechenden Lichtquellen 110 Licht in diese Einkoppelfläche 20a einzukoppeln.
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung 10. Sie weist ein Auffächern in drei Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c auf. Für diese drei Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c ist eine gemeinsame Übergangsfläche 30 vorgesehen. Dazwischen verläuft ein lichtleitender Körper 40 mit drei Lichtleiterabschnitten 42a, 42b und 42c. Diese sind im Bereich der Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c voneinander separiert, so dass ein vergrößerter Abstand zwischen den zugehörigen Lichtquellen 110 vorliegt.
In 3 ist die Wirkweise einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung 10 hinsichtlich einer winkligen Anordnung dargestellt. Diese Anordnung kann zum Beispiel mit einer Ausführungsform der Einkoppelvorrichtung 10 gemäß 2 erzielt werden. Gut zu erkennen ist die winklige Anstellung der Übergangsfläche 30 zu den Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c. Damit kann zu den Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c eine entsprechende Anordnung der Lichtquellen 110 und damit der Platine 100 erfolgen, so dass sich ein Winkel zwischen der Platine 100 und der Übergangsfläche 30 ergibt. Dieser liegt bei der Ausführungsform der 3 im Bereich von circa 45°. Insbesondere ist dieser Winkel größer als circa 40° und kleiner oder gleich circa 140°. Bevorzugt befindet sich der Winkel im Bereich von circa 90°, so dass ein vollständiges Umlenken des Lichtes um diese circa 90° Kurve erfolgen kann.
Die 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen, bei welchen ein doppeltes Auffächern zu zwei verschiedenen Seiten erfolgt. So sind hier neben den Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c auch sekundäre Einkoppelflächen 22a, 22b und 22c dargestellt. Wird zusätzlich zwischen der Übergangsfläche 30 und einem Lichtleiter 200 noch ein 90° Kurvenelement vorgesehen, so kann diese Auffächerung in einem Scheinwerfer nach oben und nach unten hinter dem Lichtleiter 200 erfolgen. So kann das Licht von zwei Platinen und somit von hier bis zu sechs Lichtquellen eingekoppelt werden, um auf diese Weise die Intensität des Lichtes im Lichtleiter 200 noch weiter zu erhöhen, ohne kostenintensiven Bauraum zur Verfügung stellen zu müssen. Die Ausführungsformen der 4 und 5 unterscheiden sich dadurch, dass 5 symmetrisch und 4 versetzt zueinander hinsichtlich den Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c relativ zu den sekundären Einkoppelflächen 22a, 22b und 22c ausgebildet sind. Damit wird gezeigt, wie hochflexibel eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung 10 ausgebildet werden kann und entsprechend an die tatsächliche Einsatzsituation anpassbar ist.
In den 6 und 7 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung 10 dargestellt. Diese weist drei ellipsoide lichtleitende Körper 40 mit innerer Totalreflexion auf. Darüber hinaus sind Anlageflächen 50 vorgesehen, an welchen die Platine 100 zur Anlage kommen kann. Die Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c sind in gekrümmter Weise dargestellt und umschließen die entsprechenden Lichtquellen 110 in Form von LEDs zumindest teilweise. Damit wird im Vergleich zu den Ausführungsformen der 2, 4 und 5 eine Krümmung des lichtleitenden Körpers 40 im Wesentlichen vollständig vermieden. Das Licht muss also nicht um die Kurve geführt werden, sondern wird durch die Anordnung der ellipsoiden lichtleitenden Körper 40 in folgender Weise automatisch in der Übergangsfläche 30 fokussiert. So befinden sich die Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c im jeweils ersten Brennpunkt der ellipsoiden Ausführungsform der lichtleitenden Körper 40. Der zweite Brennpunkt aller ellipsoiden Körper 40 fällt mit der Übergangsfläche 30 zusammen. Damit erfolgt ein Fokussieren in dieser Übergangsfläche 30. Ein aktives Umlenken des Lichts entlang eines Lichtleiters ist nicht mehr notwendig. Vielmehr kann bei dieser Ausführungsform die Platine 100 direkt im Winkel von circa 90° relativ zu der Übergangsfläche 30 angeordnet werden. Im Vergleich zu den Ausführungsformen gemäß der 2, 4 und 5 wird auf diese Weise eine noch kompaktere Ausführungsform möglich.
Die 8 und 9 zeigen eine weitere Variante hinsichtlich einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung 10. Hier wird hinter der Einkoppelfläche 20a beziehungsweise den Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c eine Umlenkfläche 24a, 24b und 24c zur Verfügung gestellt, welche Licht im Inneren des lichtleitenden Körpers 40 auf die Übergangsfläche 30 fokussiert. Darüber hinaus sind Einkoppeloptiken 26a, 26b und 26c in Form von Sammellinsen vorgesehen, die das Licht beim Einkoppeln über die Einkoppelflächen 20a, 20b und 20c parallel ausrichten beziehungsweise gleichrichten. Wie bei der Ausführungsform gemäß der 6 und 7 ist auch bei dieser Ausführungsform eine besonders kompakte Bauweise möglich.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale dieser Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Einkoppelvorrichtung
20a: Einkoppelfläche
20b: Einkoppelfläche
20c: Einkoppelfläche
22a: Sekundäre Einkoppelfläche
22b: Sekundäre Einkoppelfläche
22c: Sekundäre Einkoppelfläche
24a: Umlenkfläche
24b: Umlenkfläche
24c: Umlenkfläche
26a: Einkoppeloptik
26b: Einkoppeloptik
26c: Einkoppeloptik
30: Übergangsfläche
40: Lichtleitender Körper
42a: Lichtleiterabschnitt
42b: Lichtleiterabschnitt
42c: Lichtleiterabschnitt
50: Anlagefläche
100: Platine
110: Lichtquelle
200: Lichtleiter
300: Lichtleitvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10000992 A1 [0002, 0002]

Claims

Einkoppelvorrichtung (10) für Licht von wenigstens zwei Lichtquellen (110) auf einer gemeinsamen Platine (100) in einen Lichtleiter (200), aufweisend eine Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) für jede Lichtquelle (110), die in lichtleitender Weise mit einer Übergangsfläche (30) zu dem Lichtleiter (200) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppelflächen (20a, 20b, 20c) derart angeordnet sind, dass die Platine (100) mit den Lichtquellen (110) an den Einkoppelflächen (20a, 20b, 20c) in einem Winkel relativ zu der Übergangsfläche (30) von größer als 40° anordenbar ist.
Einkoppelvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einkopplung von Licht von wenigstens zwei sekundären Lichtquellen auf einer gemeinsamen sekundären Platine in den Lichtleiter (200) eine sekundäre Einkoppelfläche (22a, 22b, 22c) für jede sekundäre Lichtquelle vorgesehen ist, die mit der Übergangsfläche (30) in lichtleitender Weise verbunden ist, wobei die sekundären Einkoppelflächen (22a, 22b, 22c) derart angeordnet sind, dass die sekundäre Platine mit den sekundären Lichtquellen an den sekundären Einkoppelflächen (22a, 22b, 22c) in einem Winkel relativ zu der Übergangsfläche (30) von kleiner als –40° anordenbar ist.
Einkoppelvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von jeder Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) zu der Übergangsfläche (30) abschnittsweise für die Verbindung in lichtleitender Weise ein Lichtleiterabschnitt (42a, 42b, 42c) angeordnet ist.
Einkoppelvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verbindung zumindest einer Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) mit der Übergangsfläche (30) in lichtleitender Weise ein ellipsoider lichtleitender Körper (40) derart ausgebildet ist, dass die dieser Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) zugeordnete Lichtquelle (110) in dem ersten Brennpunkt anordenbar und die Übergangsfläche (30) in dem zweiten Brennpunkt des ellipsoiden lichtleitenden Körpers (40) angeordnet ist.
Einkoppelvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppelflächen (20a, 20b, 20c) zumindest teilweise von einer Anlagefläche (50), insbesondere einer ebenen Anlagefläche (50), umgeben sind, gegen welche die Platine (100) anlegbar ist.
Einkoppelvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verbindung zumindest einer Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) mit der Übergangsfläche (30) in lichtleitender Weise wenigstens eine reflektierende Umlenkfläche (24a, 24b, 24c) vorgesehen ist, welche eingekoppeltes Licht, insbesondere parallel eingekoppeltes Licht, umlenkt und auf die Übergangsfläche (30) fokussiert.
Einkoppelvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) eine Einkoppeloptik (26a, 26b, 26c) aufweist, durch welche eine optische Einflussnahme auf das von der Lichtquelle (110) zur Verfügung gestellte Licht genommen wird.
Einkoppelvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verbindung zumindest einer Einkoppelfläche (20a, 20b, 20c) mit der Übergangsfläche (30) in lichtleitender Weise ein lichtleitender Körper (40) vorgesehen ist, dessen Außenseiten in den Körper (40) hinein reflektierend ausgebildet sind.
Einkoppelvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese integral, insbesondere monolithisch, aus einem einzigen Bauteil hergestellt ist.
Lichtleitvorrichtung (300), insbesondere für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, aufweisend zumindest einen Lichtleiter (200) und wenigstens eine Platine (100) mit mindestens zwei Lichtquellen (110), dadurch gekennzeichnet, dass für die Einkopplung des Lichts der Lichtquellen (110) in den Lichtleiter (200) zumindest eine Einkoppelvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist.