DE102013107912B4 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtquellen (10) und mit einem flächigen Lichtleiter (1), der auf einer den Lichtquellen (10) zugewandten Seite eine schmalseitige Lichteinkoppelfläche (2, 2', 2") zur Einkopplung eines von den Lichtquellen (10) emittierten Lichtes (L), eine schmalseitige Lichtauskoppelfläche (3) und eine die schmalseitige Lichteinkoppelfläche (2, 2', 2") mit der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) verbindende erste Flachseite (5) und eine derselben gegenüberliegende zweite Flachseite (6) aufweist, an denen das eingekoppelte Licht (L) durch Totalreflektion von der schmalseitigen Lichteinkoppelfläche (2, 2', 2") zu der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) weiterleitbar ist, dadurch gekennzeichnet,- dass die erste Flachseite (5) und die zweite Flachseite (6) jeweils glatt ausgebildet sind, so dass sie ausschließlich zur Weiterleitung des Lichtes (L) dienen,- dass der flächige Lichtleiter (1) in einem Streuungsbereich (8) eine Mehrzahl von in der ersten Flachseite (5) und/oder in der zweiten Flachseite (6) eingebrachte Streulöcher (9, 9') aufweist zur Streuung des eingekoppelten Lichtes (L), damit an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) ein streifenförmiges homogenes Lichtbündel abstrahlbar ist, wobei die Streulöcher (9, 9') als Sacklöcher (9, 9') ausgebildet sind, die eine solche Tiefe (t) aufweisen, dass ein erster Teil (L1) des eingekoppelten Lichtes (L) auf eine Wandung einesSackloches (9, 9') trifft und seitlich umgelenkt wird und dass ein zweiter Teil (L2) des eingekoppelten Lichtes (L) an dem Sackloch (9, 9') vorbei geleitet wird,- dass der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) ein Reflektor (4) zugeordnet ist zur Umlenkung des ausgekoppelten Lichtes (L) in Hauptabstrahlrichtung (H), wobei das durch den flächigen Lichtleiter (1) ausgekoppelte Licht (L) ausschließlich durch den Reflektor (4) in Hauptabstrahlrichtung (H) abgestrahlt wird,- dass in einer Hauptabstrahlrichtung (H) vor dem flächigen Lichtleiter (1) eine denselben abdeckende Blende (7) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE 10 309 451 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die ein linsenförmiges Optikelement aufweist, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Innerhalb dieses Optikelementes ist eine Aussparung in Form einer Linse ausgebildet, die die gewünschte Lichtbrechung zur Erzeugung der Lichtverteilung bewirkt. Die so gebildete „Luftlinse“ weist eine definierte Wölbung auf, um ein in einem zentralen Winkelbereich verlaufendes Lichtbündel in gewünschter Form abzubilden. Eine Streuwirkung wird hierdurch nicht erzeugt.
  • Ferner ist aus der DE 10 2008 012 195 A1 eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die einen flächigen Lichtleiter aufweist. Auf einer Lichteinkoppelseite ist dem flächigen Lichtleiter eine Anzahl von Lichtquellen zugeordnet, deren Lichtbündel über eine schmalseitige Lichteinkoppelfläche in den flächigen Lichtleiter eingekoppelt werden. Gegenüberliegende Flachseiten des flächigen Lichtleiters bewirken eine Weiterleitung des eingekoppelten Lichtes zu einer gegenüberliegenden schmalseitigen Lichtauskoppelfläche, an der das Licht in Richtung eines umlenkenden Reflektors weitergeleitet wird. Vorteilhaft kann hierdurch eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden. In Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden Bauraum der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug bzw. dem gewünschten Design der Beleuchtungsvorrichtung kann der flächige Lichtleiter jedoch eine Form aufweisen, die nicht dazu geeignet ist, dass Licht an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche homogen an den Reflektor abgestrahlt wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem flächigen Lichtleiter derart weiterzubilden, dass unabhängig von der Dimensionierung des flächigen Lichtleiters an einer schmalseitigen Lichtauskoppelfläche stets ein homogenes streifenförmiges Lichtbündel abgestrahlt wird.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Lichtleiter mindestens eine Anzahl von in der ersten Flachseite und/oder in der zweiten Flachseite eingebrachte Streulöcher aufweist zur Streuung des eingekoppelten Lichtes.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mittels in einem flächigen Lichtleiter integrierte Streulöcher gezielt eine Streuung der innerhalb des flächigen Lichtleiters weitergeleiteten Lichtstrahlen gewährleistet ist, damit an einer schmalseitigen Lichtauskoppelfläche ein streifenförmiges homogenes Lichtbündel abstrahlbar ist. Vorteilhaft können durch diese gezielte Streuung Inhomogenitäten bei der Lichtführung innerhalb des flächigen Lichtleiter ausgeglichen werden, die insbesondere durch die Formgebung und Ausgestaltung des Lichtleiters begründet sind. Grundgedanke der Erfindung ist es, innerhalb des flächigen Lichtleiters durch Streulöcher eine Korrektur der Lichtleitung dahingehend vorzunehmen, dass an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche eine gewünschte Lichtverteilung erzeugt wird.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Streulöcher jeweils als Sacklöcher ausgebildet, die von einer ersten Flachseite oder von einer zweiten Flachseite des flächigen Lichtleiters her in den Lichtleiter eingebracht sind. Vorzugsweise können die Sacklöcher im Rahmen eines einstufigen Spritzgießvorganges bei der Herstellung des Flächenlichtleiters ausgeformt werden.
  • Da eine Tiefe des Sacklochs kleiner ist als eine Wandstärke des flächigen Lichtleiters, wird nur ein Teil des im Bereich des Sacklochs weitergeleiteten Lichtes gestreut. Ein erster Teil des eingekoppelten Lichtes trifft auf eine Wandung des Sackloches und wird dadurch gestreut. Ein zweiter Teil des eingekoppelten Lichtes wird an dem Sackloch vorbeigeleitet und damit nicht gestreut.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der flächige Lichtleiter eine solche Anzahl von Sacklöchern und/oder eine Verteilung der Sacklöcher auf der ersten Flachseite und/oder der zweiten Flachseite und/oder eine solche Dimension der Sacklöcher auf, dass an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters Licht entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung abstrahlbar ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Sacklöcher hohlzylinderförmig oder im Querschnitt ellipsoidförmig ausgebildet. Vorteilhaft kann durch einfach dimensionierte Streulöcher, die jeweils die gleiche Ausbildung aufweisen, auf einfache Weise eine Streuwirkung erzielt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Streulöcher in einem Bereich des flächigen Lichtleiters angeordnet, in dem eine große Anzahl von Lichtstrahlen weitergeleitet werden. Die mit den Streulöchern verbundene Streuwirkung erfolgt somit vorzugsweise in einem Bereich der Lichtkonzentration des flächigen Lichtleiters. Damit kann eine gezielte Vergleichmäßigung des Lichtbündels schon innerhalb des flächigen Lichtleiters erfolgen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die schmalseitige Lichteinkoppelfläche ebene Abschnitte und/oder muldenförmige Abschnitte auf, die bereits in einem Eingangsbereich des flächigen Lichtleiters zu einer unterschiedlich großen Streuung des Lichtes führen, was zur Homogenisierung der ausgekoppelten Lichtverteilung genutzt werden kann. Der Aufwand an Streuwirkung durch die innerhalb des flächigen Lichtleiters angeordneten Streulöcher kann somit verringert werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in Hauptabstrahlrichtung dem flächigen Lichtleiter eine Blende vorgelagert, so dass der flächige Lichtleiter nicht ersichtlich ist. Dieser flächige Lichtleiter erstreckt sich senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung und dient vorzugsweise nur zur homogenen Weiterleitung eines schmalseitigen Lichtbündels.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Vorderansicht einer Heckleuchte mit einem abgedeckten flächigen Lichtleiter, der Licht nach unten in Richtung eines Reflektors abstrahlt,
    • 2 eine Seitenansicht der Heckleuchte,
    • 3 eine Rückansicht der Heckleuchte mit dem flächigen Lichtleiter, der eine Anzahl von Streulöchern aufweist,
    • 4 eine vergrößerte rückseitige Darstellung des flächigen Lichtleiters mit den an rückseitigen Flachseiten angebrachten Streulöchern,
    • 5 einen Querschnitt des flächigen Lichtleiters im Bereich eines Sacklochs,
    • 6 eine vergrößerte Darstellung des flächigen Lichtleiters gem. 4 in einem Streuungsbereich, der hohlzylinderförmige Sacklöcher aufweist und
    • 7 eine vergrößerte Darstellung des flächigen Lichtleiters gem. 4 in einem Streuungsbereich, bei dem im Querschnitt ellipsoidförmige Sacklöcher vorgesehen sind.
  • Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann bspw. in einer Heckleuchte eines Fahrzeuges integriert sein und zur Erzeugung eines Brems- oder Schlusslichtes dienen.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung weist einen flächigen Lichtleiter 1 auf, der sich konturfolgend einer nicht dargestellten Abdeckscheibe der Heckleuchte erstreckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft der flächige Lichtleiter 1 bogenförmig. Der flächige Lichtleiter 1 weist an einer oberen Einkoppelseite eine schmalseitige Lichteinkoppelfläche 2 auf, der eine Anzahl von Lichtquellen 10 zugeordnet ist. An einer unteren Auskoppelseite weist der flächige Lichtleiter 1 eine schmalseitige Lichtauskoppelfläche 3 auf, an der das Licht L in Richtung eines unterhalb des flächigen Lichtleiters 1 angeordneten Reflektors ausgekoppelt wird. Der Reflektor 4 dient als Umlenkreflektor, der das im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach unten ausgekoppelte Licht L des flächigen Lichtleiters 1 in Hauptabstrahlrichtung H nach vorne umlenkt.
  • Der flächige Lichtleiter 1 weist ferner eine in Hauptabstrahlrichtung H hintere erste Flachseite 5 und eine zu derselben gegenüberliegende vordere zweite Flachseite 6 auf, an denen das an der Einkoppelseite eingekoppelte Licht L in Richtung der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche 3 durch Totalreflektion weitergeleitet wird. Die erste Flachseite 5 und die zweite Flachseite 6 sind jeweils glatt ausgebildet und dienen ausschließlich zur Weiterleitung des Lichtes L.
  • In Hauptabstrahlrichtung H vor dem Lichtleiter 1 ist eine denselben abdeckende Blende 7 angeordnet. Diese bewirkt, dass der flächige Lichtleiter 1 von außen nicht erkennbar ist. Die Blende 7 kann bspw. als eine verchromte Leiste ausgebildet sein.
  • Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, wird das durch flächigen Lichtleiter 1 ausgekoppelte Licht L ausschließlich durch den Reflektor 4 in Hauptabstrahlrichtung H abgestrahlt. Damit ein relativ homogenes streifenförmiges Lichtbündel L in Richtung des Reflektors 4 abgegeben wird, weist der flächige Lichtleiter 1 einen Streuungsbereich 8 mit einer Mehrzahl von Streulöchern 9 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Streuungsbereich 8 in einem mittleren Bereich des flächigen Lichtleiters ausgebildet, in dem eine hohe Lichtkonzentration aufgrund der rechteckigen Form des Lichtleiters 1 vorliegt. Diese Streulöcher 9 sind in dem Streuungsbereich 8 in einem gleichen Abstand oder in einem unterschiedlichen Abstand zueinander verteilt angeordnet, wobei auf dieselbe treffende Lichtstrahlen L1 seitlich umgelenkt werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Streulöcher 9 als Sacklöcher ausgebildet, die offen zu der hinteren Flachseite 5 ausgebildet sind. Sie werden bei der Herstellung des flächigen Lichtleiters 1 durch Spritzgießen ausgeformt. Wie aus 5 ersichtlich ist, weisen die Sacklöcher 9 eine Tiefe t auf, die kleiner ist als eine Wandstärke d des flächigen Lichtleiters 1. Die Wandstärke d des flächigen Lichtleiters 1 ist durch den Abstand zwischen der ersten Flachseite 5 und der zweiten Flachseite 6 desselben gebildet. Vorzugsweise weist der Lichtleiter 1 eine konstante Wandstärke d auf. Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Sacklöcher 9 hohlzylinderförmig ausgebildet mit einem konstanten Durchmesser D.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 7 können Sacklöcher 9' vorgesehen sein, die im Querschnitt ellipsoidförmig ausgebildet sind. Nach einer weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Sacklöcher auch entsprechend einer freien Formgebung ausgebildet sein. Dies ist abhängig von dem gewünschten Streueffekt.
  • Aus 6 ist ersichtlich, dass auf die Sacklöcher 9 auftreffende Lichtstrahlen S1 mittels der Streulöcher 9 seitlich umgelenkt werden. Aus 5 ist ersichtlich, dass ein erster Teil L1 des eingekoppelten Lichtes L durch das mindestens eine Streuloch 9 umgelenkt bzw. gestreut wird, während ein zweiter Teil L2 des eingekoppelten Lichtes ohne Streuung an den Streulöchern 9 vorbeigeleitet wird.
  • Um die gewünschte Lichtverteilung der an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche 3 ausgekoppelten Lichtbündels L, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine homogene Lichtverteilung, zu erzeugen, erfolgt eine Dimensionierung der Sacklöcher 9, 9' und/oder eine Verteilung derselben in dem flächigen Lichtleiter 1 in Abhängigkeit von der vorgegebenen Dimensionierung des flächigen Lichtleiters 1 selbst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der Streuungsbereich 8 in einem mittleren Bereich des flächigen Lichtleiters 1, in dem eine relativ hohe Lichtkonzentration vorliegt. Mittels der Streulöcher 9 kann die Lichtkonzentration derart aufgehoben werden, dass an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche 3 ein Lichtbündel L ausgekoppelt wird, das entlang der Erstreckungsrichtung der Lichtauskoppelfläche 3 eine gleichmäßige Lichtstärke aufweist.
  • Wie aus 4 ersichtlich ist, weist die schmalseitige Lichteinkoppelfläche 2 einen ebenen Abschnitt 2' und einen muldenförmigen Abschnitt 2" auf. Den beiden Abschnitten 2', 2" ist jeweils mindestens eine Lichtquelle 10 zugeordnet, die als eine LED-Lichtquelle ausgebildet ist. Durch die unterschiedlich ausgeformten Abschnitte 2', 2" der Lichteinkoppelfläche 2 kann bereits in einem Einkoppelbereich eine Korrektur hinsichtlich der Streuwirkung erzielt werden.
  • Der flächige Lichtleiter 1 besteht vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial und wird durch Spitzgießen in einem einzigen Herstellungsschritt geformt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lichtleiste
    2, 2', 2"
    schmalseitige Lichteinkoppelfläche
    3
    schmalseitige Lichtauskoppelfläche
    4
    Reflektor
    5
    1. Flachseite (hintere)
    6
    2. Flachseite (vordere)
    7
    Blende
    8
    Streuungsbereich
    9, 9'
    Streulöcher
    10
    Lichtquelle
    L, L1, L2
    Licht
    H
    Hauptabstrahlfläche
    S1, S2
    Lichtstrahlen
    D
    Durchmesser
    d
    Wandstärke
    t
    Tiefe

Claims (6)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtquellen (10) und mit einem flächigen Lichtleiter (1), der auf einer den Lichtquellen (10) zugewandten Seite eine schmalseitige Lichteinkoppelfläche (2, 2', 2") zur Einkopplung eines von den Lichtquellen (10) emittierten Lichtes (L), eine schmalseitige Lichtauskoppelfläche (3) und eine die schmalseitige Lichteinkoppelfläche (2, 2', 2") mit der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) verbindende erste Flachseite (5) und eine derselben gegenüberliegende zweite Flachseite (6) aufweist, an denen das eingekoppelte Licht (L) durch Totalreflektion von der schmalseitigen Lichteinkoppelfläche (2, 2', 2") zu der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) weiterleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Flachseite (5) und die zweite Flachseite (6) jeweils glatt ausgebildet sind, so dass sie ausschließlich zur Weiterleitung des Lichtes (L) dienen, - dass der flächige Lichtleiter (1) in einem Streuungsbereich (8) eine Mehrzahl von in der ersten Flachseite (5) und/oder in der zweiten Flachseite (6) eingebrachte Streulöcher (9, 9') aufweist zur Streuung des eingekoppelten Lichtes (L), damit an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) ein streifenförmiges homogenes Lichtbündel abstrahlbar ist, wobei die Streulöcher (9, 9') als Sacklöcher (9, 9') ausgebildet sind, die eine solche Tiefe (t) aufweisen, dass ein erster Teil (L1) des eingekoppelten Lichtes (L) auf eine Wandung einesSackloches (9, 9') trifft und seitlich umgelenkt wird und dass ein zweiter Teil (L2) des eingekoppelten Lichtes (L) an dem Sackloch (9, 9') vorbei geleitet wird, - dass der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) ein Reflektor (4) zugeordnet ist zur Umlenkung des ausgekoppelten Lichtes (L) in Hauptabstrahlrichtung (H), wobei das durch den flächigen Lichtleiter (1) ausgekoppelte Licht (L) ausschließlich durch den Reflektor (4) in Hauptabstrahlrichtung (H) abgestrahlt wird, - dass in einer Hauptabstrahlrichtung (H) vor dem flächigen Lichtleiter (1) eine denselben abdeckende Blende (7) angeordnet ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Streulöcher (9, 9') und/oder die Verteilung der Streulöcher (9, 9') und/oder die Dimensionierung der Streulöcher (9, 9') an eine Formgebung des flächigen Lichtleiters (1) angepasst ist, so dass von der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (3) ein Lichtbündel zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung abstrahlbar ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (9, 9') hohlzylinderförmig mit einem konstanten Durchmesser (D) oder im Querschnitt ellipsoidförmig ausgebildet sind.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (9, 9') eine Freiformkontur aufweisen.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mehrzahl der Streulöcher (9, 9') in einem Streuungsbereich (8) des flächigen Lichtleiters (1) erstrecken, in dem eine größere Anzahl von Lichtstrahlen (S1) innerhalb des flächigen Lichtleiters (1) verlaufen als in einem außerhalb des Streuungsbereiches (8) liegenden Bereich des flächigen Lichtleiters (1).
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an einer Einkoppelseite angeordnete schmalseitige Lichteinkoppelfläche (2, 2', 2'') einen ebenen Abschnitt (2') und/oder einen muldenförmigen Abschnitt (2'') aufweist, denen mindestens bereits eine Lichtquelle (10) zugeordnet sind.
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