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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge (Kfz) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Beleuchtungsvorrichtungen weisen eine Lichtquelle, eine Primäroptikeinrichtung zur Umformung der von der Lichtquelle abgegebenen Quellenlichtverteilung in eine Primärlichtverteilung, sowie eine im Strahlengang nachgeordnete Sekundäroptik zur Umformung der Primärlichtverteilung in eine Sekundärlichtverteilung auf.
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Die Effizienz einer solchen Beleuchtungsvorrichtung hängt entscheidend davon ab, wie groß der Anteil des Lichtes ist, das von der Lichtquelle über die Primäroptikeinrichtung auf die Sekundäroptikeinrichtung gelenkt wird und so für die Sekundärlichtverteilung nutzbar ist.
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Neben der optischen Effizienz spielen bei Kfz-Beleuchtungsvorrichtungen zunehmend auch stilistische Aspekte und Designvorstellungen eine wichtige Rolle. Diese können aber im Hinblick auf die technischen Anforderungen und den in einem Kfz zur Verfügung stehenden Bauraum für die Beleuchtungsvorrichtung oftmals nur unzureichend berücksichtigt werden. Der Gestaltungsspielraum für die verschiedenen optisch wirksamen Bestandteile der Kfz-Beleuchtungsvorrichtung wird außerdem durch gesetzliche Anforderungen an die Abstrahllichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung beschränkt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Gestaltungsspielraum bei der Auslegung von Kfz-Beleuchtungsvorrichtungen zu erhöhen und dabei eine Kfz-Beleuchtungsvorrichtung mit hoher optischer Effizienz bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kfz-Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einen Kfz-Scheinwerfer, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle zur Abgabe von Licht mit einer Quellenlichtverteilung. Im Strahlengang auf die Lichtquelle folgend ist eine Primäroptikeinrichtung angeordnet, welche derart ausgebildet ist, dass die Quellenlichtverteilung in eine Primärlichtverteilung umformbar ist. Die Primärlichtverteilung tritt durch eine Lichtabgabefläche der Primäroptikeinrichtung aus. Dabei ist die Primäroptikeinrichtung derart ausgebildet, dass die Primärlichtverteilung ausgehend von der Lichtabgabefläche betrachtet in einem Ausleuchtraumbereich begrenzt ist. Insofern ist der Ausleuchtraumbereich von gedachten Lichtverteilungsgrenzflächen umschlossen und von der Primärlichtverteilung vollständig ausgefüllt. Zur Umformung der in den Ausleuchtbereich abgegebenen Primärlichtverteilung in eine Sekundärlichtverteilung ist eine Lichtformoptik vorgesehen. Diese ist derart angeordnet, dass das von der Primäroptikeinrichtung in den Ausleuchtbereich abgegebene Licht in die Sekundärlichtverteilung umformbar ist.
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Erfindungsgemäß weist die Lichtformoptik eine Mehrzahl von Umlenkkörpern aus einem lichtdurchlässigen Material auf, welche an wenigstens einem Halteelement angeordnet sind. Dabei weist jeder Umlenkkörper wenigstens eine Umlenkfläche auf. Diese ist derart ausgebildet, dass Lichtstrahlen beim Auftreffen auf die Umlenkfläche eine Richtungsänderung erfahren. Die Umlenkkörper sind jeweils mit zumindest einem ihrer Abschnitte in dem Ausleuchtraumbereich angeordnet. Die Umlenkflächen verschiedener Umlenkkörper sind dabei jeweils voneinander beabstandet angeordnet.
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Die Lichtformoptik umfasst insofern separate Umlenkkörper mit jeweils eigenen Umlenkflächen. Bei Blick in den Lichtabgabeabschnitt der Beleuchtungsvorrichtung kann somit ein stilistisch interessanter Eindruck erzielt werden. Die Umlenkkörper bilden erleuchtete Designabschnitte bzw. Designelemente. Diese können den Designvorstellungen entsprechend gestaltet sein. Gleichzeitig kann durch die Ausgestaltung der Umlenkkörper eine Sekundärlichtverteilung bereitgestellt werden, welche den gesetzlichen und soweit möglich auch den gewünschten Anforderungen entspricht.
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Mit der beschriebenen Ausgestaltung kann außerdem eine hohe optische Effizienz erzielt werden. Die Primäroptikeinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die Quellenlichtverteilung möglichst vollständig erfasst wird. Die durch die Lichtabgabefläche der Primäroptikeinrichtung austretende Primärlichtverteilung ist dann zunächst in dem Ausleuchtraumbereich konzentriert. Die Lichtformoptik und die Umlenkkörper sind dann derart ausgestaltet, dass die Primärlichtverteilung möglichst vollständig erfasst und in die Sekundärlichtverteilung umgelenkt wird.
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Die zunächst von der Quellenlichtverteilung gespeiste Primärlichtverteilung muss noch nicht den für Kfz-Beleuchtungsvorrichtungen bestehenden gesetzlichen Anforderungen genügen. Diese können durch eine geeignete Ausgestaltung der Lichtformoptik erfüllt werden, wobei die Effizienz erhalten bleibt und stilistische Wünsche beim Design der Beleuchtungsvorrichtung berücksichtigt werden können.
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Die Umlenkkörper sind insbesondere aus einem glasklaren Material wie beispielsweise Glas oder einem transparenten Kunststoff ausgebildet, z.B. Polymetyhlmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), o.ä.. Denkbar ist auch die Verwendung von eingefärbten, transparenten oder durchscheinenden Kunststoffen oder Gläsern, z.B. für Heckleuchten oder Blinkleuchten.
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Je nach Einbaulage und gewünschtem Grad der Richtungsänderung für Lichtstrahlen an der Umlenkfläche kann diese auf verschiedene Weise ausgestaltet sein. Grundsätzlich kann die Richtungsänderung im Umlenkkörper durch Lichtbrechung, durch interne Totalreflexion oder durch beide Mechanismen nacheinander erfolgen. Denkbar ist einerseits, dass die Umlenkfläche eine lichtbrechende Grenzfläche des Umlenkkörpers umfasst. Die Umlenkfläche kann auch derart ausgebildet sein, dass die auftreffenden Lichtstrahlen der Primärlichtverteilung unter interner Totalreflexion innerhalb des jeweiligen Umlenkkörpers umgelenkt werden, wobei je nach Ausgestaltung zusätzlich Brechung beim Eintritt der Lichtstrahlen in den Umlenkkörper und beim Austritt aus dem Umlenkkörper erfolgen kann.
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Denkbar ist, dass in dem Umlenkkörper eine Richtungsänderung allein durch Brechung beim Durchtritt durch eine Grenzfläche erfolgt. Diese bildet dann die Umlenkfläche oder ist ein Teil der Umlenkfläche. Insbesondere kann eine solche Umlenkfläche eine Lichteinkoppelfläche und/oder Lichtaustrittsfläche des Umlenkkörpers umfassen.
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Vorzugsweise weist der Umlenkkörper eine der Primäroptikeinrichtung zugewandte Lichteinkoppelfläche auf, durch welche Licht der Primärlichtverteilung in den Umlenkkörper einkoppelbar ist. Der Umlenkkörper weist dann insbesondere auch eine Lichtaustrittsfläche auf, durch welche die Sekundärlichtverteilung austritt.
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Die Umlenkkörper können dann derart ausgebildet sein, dass die Richtungsänderung durch Brechung an Lichteinkoppelfläche und Lichtauskoppelfläche erfolgt, z.B. ohne zusätzliche Reflexionen im Umlenkkörper.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedoch zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtaustrittsfläche eine Umlenkreflexionsfläche derart angeordnet, dass durch die Lichteinkoppelfläche eingekoppelte Lichtstrahlen in dem Umlenkkörper verlaufen und an der Umlenkreflexionsfläche totalreflektiert werden und durch die Lichtaustrittsfläche austreten.
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Die Umlenkkörper sind können insgesamt prismenartig ausgebildet sein, und insbesondere von gewinkelt zueinander verlaufenden Flächen begrenzt sein.
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Die Umlenkfläche eines oder mehrerer Umlenkkörper kann zusätzlich mit Streustrukturen versehen sein, welche derart ausgebildet sind, dass bei Umlenkung von Licht an der jeweiligen Umlenkfläche eine Streuwirkung erzielt werden kann. Dies ermöglicht es, eine Lichtverteilung mit den gewünschten Eigenschaften, beispielsweise mit kontinuierlichen Kontrastübergängen zu erzeugen. So kann beispielsweise eine Kfz-Beleuchtungsvorrichtung mit Seitenausleuchtung bereitgestellt werden.
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Die Umlenkkörper weisen vorzugsweise jeweils eine Lichtaustrittsfläche auf, die geneigt zu der Lichtabgabefläche der Primäroptikeinrichtung verläuft. Beim Übergang von der Primärlichtverteilung zu der Sekundärlichtverteilung findet dadurch eine Richtungsänderung statt. Die Lichtaustrittsflächen der verschiedenen Umlenkkörper sind insbesondere beabstandet voneinander angeordnet. Bei Blick in den Lichtabgabeabschnitt der Beleuchtungsvorrichtung sind somit die Lichtaustrittsflächen beabstandet voneinander erleuchtet.
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Jeder Umlenkkörper weist insbesondere auch eine Lichteinkoppelfläche auf, welche der Lichtabgabefläche der Primäroptikeinrichtung zugewandt ist. Die Lichteinkoppelfläche verläuft vorzugsweise parallel zu der Lichtabgabefläche der Primäroptikeinrichtung.
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An der Lichtaustrittsfläche eines oder mehrerer Umlenkkörper können Lichteffektelemente vorgesehen sein, welche beispielsweise als Kissenoptikelemente oder Zylinderoptikelemente ausgebildet sind.
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Die verschiedenen Umlenkkörper sind beabstandet voneinander an wenigstens einem Halteelement angeordnet. Insbesondere sind wenigstens zwei Umlenkkörper an einem Halteelement angeordnet. Denkbar ist insbesondere, dass alle Umlenkkörper an einem einzigen zusammenhängenden Halteelement angeordnet sind. Es können aber auch mehrere Haltelemente vorgesehen sein. Dabei sind vorzugsweise wiederum an jedem Halteelement zumindest zwei Umlenkkörper angeordnet. Eine Ausgestaltung mit mehreren Halteelementen kann z.B. vorteilhaft sein, um eine Herstellung im Spritzgussverfahren zu vereinfachen. Insofern können mit einer Aufteilung der Umlenkkörper auf mehrere Halteelemente auch komplexe Formen der Gesamtanordnung erreicht werden und dabei z.B. Hinterschnitte in Spritzgussformen vermieden werden.
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Grundsätzlich können die Umlenkkörper mit dem Halteelement einstückig ausgebildet sein, beispielsweise als ein gemeinsames Spritzgussteil. Das Halteelement ist dazu eingerichtet, die Umlenkkörper in der Beleuchtungsvorrichtung zu haltern.
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Das Licht der Primärlichtverteilung trifft nicht notwendigerweise nur auf die Umlenkkörper. Vielmehr können die Umlenkkörper derart an dem Halteelement angeordnet sein, dass das Licht der Primärlichtverteilung auch auf den Zwischenraum zwischen den Umlenkkörpern trifft, welcher beispielsweise von dem Halteelement oder den Halteelementen überdeckt ist. Dadurch kann ein stilistisch interessanter Beleuchtungseindruck erzielt werden.
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Vorzugsweise ist das Halteelement plattenartig, dünnwandig und insbesondere sich in einer im Wesentlichen ebenen Fläche erstreckend ausgebildet. Das plattenartige Halteelement erstreckt sich vorzugsweise geneigt zu der Lichtabgabefläche der Primäroptikeinrichtung. Ein stilistisch interessanter Effekt kann insbesondere erzielt werden, wenn nur ein einziges zusammenhängendes Halteelement für die Umlenkkörper vorgesehen ist und sich dieses wie beschrieben plattenartig, z.B. eben, erstreckt.
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Der Umlenkkörper weist vorzugsweise einen der Primäroptikeinrichtung zugewandten Lichtaufnahmeabschnitt und einen von diesem abgewandten Lichtaustrittsabschnitt auf. Insbesondere ist der Umlenkkörper derart an dem Halteelement angeordnet, dass der Lichtaufnahmeabschnitt und der Lichtaustrittsabschnitt auf verschiedenen Seiten des sich plattenartig erstreckenden Halteelements liegen. Insbesondere durchdringt der Umlenkkörper das Halteelement. Der Lichtaufnahmeabschnitt weist die Lichteinkoppefläche des Umlenkkörpers auf. An dem Lichtaustrittsabschnitt ist die Lichtaustrittsfläche vorgesehen.
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Der Lichtaufnahmeabschnitt erstreckt sich entlang einer Aufnahmelängsrichtung; der Lichtaustrittsabschnitt erstreckt sich entlang einer Austrittslängsrichtung. Vorzugsweise verläuft die Aufnahmelängsrichtung gewinkelt zu der Austrittslängsrichtung, insbesondere in einem rechten Winkel oder in einem stumpfen Winkel zwischen 90° und 180°. Der Lichtaufnahmeabschnitt und/oder der Lichtaustrittsabschnitt kann als zylindrischer Körper ausgebildet sein. In diesem Fall verläuft die zugeordnete Zylinderachse des Lichtaufnahmeabschnitts bzw. des Lichtaustrittsabschnitts entlang der Aufnahmelängsrichtung bzw. der Austrittslängsrichtung.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Lichtaustrittsabschnitte aller oder einer Vielzahl von Umlenkkörpern entlang einer gemeinsamen Austrittslängsrichtung. Vorzugsweise verlaufen die Lichtaustrittsflächen der jeweiligen Lichtaustrittsabschnitte senkrecht zu dieser Austrittslängsrichtung. Grundsätzlich ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass einzelne Umlenkkörper zur Seitenausleuchtung eingerichtet sind. Hierzu kann sich dann der Lichtaustrittsabschnitt dieser einzelnen Umlenkkörper entlang einer abweichenden Austrittslängsrichtung erstrecken, und ggf. die jeweilige Lichtaustrittsfläche einen abweichenden Verlauf von den anderen Lichtaustrittsflächen aufweisen.
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Die Umlenkkörper sind insbesondere derart ausgebildet und derart an dem Halteelement angeordnet, dass das durch die Umlenkkörper umgelenkte Licht im Wesentlichen um eine Hauptabstrahlrichtung parallelisiert ist. Dies schließt nicht aus, dass einzelne Umlenkkörper zur Seitenausleuchtung eingerichtet sind und Licht in eine von der Hauptabstrahlrichtung abweichende Seitenausleuchtrichtung lenken.
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Zur weiteren stilistischen Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung kann einer oder mehrere Umlenkkörper wenigstens eine optisch funktionslose Begrenzungsfläche aufweisen, wobei diese optisch funktionslose Begrenzungsfläche Schmuckelemente und/oder Zierbedampfungen und/oder Lackierungen aufweist.
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Die Lichtformoptik ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Halteelement zusammen mit den Umlenkkörpern – ausgehend von der Lichtabgabefläche der Primäroptikeinrichtung betrachtet – den gesamten Ausleuchtbereich überdeckt. Vorzugsweise sind Halteelement und Umlenkkörper gerade derart bemessen, dass nur der Ausleuchtraumbereich überdeckt ist. Das Halteelement weist insbesondere sich zwischen den Umlenkkörpern erstreckende Zwischenabschnitte auf. Diese können mit reflektierender oder mattierender Beschichtung oder mit einer sonstigen Schmuckbeschichtung versehen sein. Durch die Zwischenabschnitte wird der Gestaltungsspielraum erhöht.
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Die Primäroptikeinrichtung kann grundsätzlich als Reflektoreinrichtung oder als Transmissionsoptik ausgebildet sein. Denkbar ist, dass die Primäroptikeinrichtung einen Primärreflektor umfasst, mittels welchem die Quellenlichtverteilung in die auf den Ausleuchtraumbereich beschränkte Primärlichtverteilung umformbar ist. Denkbar ist jedoch auch, dass die Primäroptikeinrichtung aus einem im Wesentlichen transparenten Material (z.B. Glas, transparenter Kunststoff, PMMA, PC) als Lichtleiteinrichtung oder als Linse ausgebildet ist.
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Zur Konzentration der Primärlichtverteilung in den Ausleuchtraumbereich kann die Primäroptikeinrichtung einen Grundkörper aufweisen, welcher rotationssymmetrisch um eine Primärachse ausgebildet ist. Eine solche Primäroptikeinrichtung entsteht beispielsweise durch Rotation einer Rotationsbasisfläche um die Primärachse. Vorzugsweise verläuft dann die Lichtabgabefläche im Wesentlichen senkrecht zu der Primärachse. Durch die Lichtabgabefläche kann dann das Licht der Primärlichtverteilung mit geringem Verlust ausgekoppelt werden. Die Primärlichtverteilung ist dann vorzugsweise um die Primärachse herum konzentriert und insbesondere ebenfalls rotationssymmetrisch um diese.
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Die Lichtformoptik kann grundsätzlich derart ausgebildet sein, dass das Licht der Sekundärlichtverteilung um eine Hauptabstrahlrichtung konzentriert ist. Das genannte plattenartige Halteelement erstreckt sich dann vorzugsweise senkrecht zu der von Primärachse und Hauptabstrahlrichtung aufgespannten Meridionalebene der Beleuchtungsvorrichtung. Beispielsweise verläuft das plattenartige Halteelement gegenüber der Primärachse und der Hauptabstrahlrichtung gewinkelt, vorzugsweise im Bereich von 45° gewinkelt.
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Die Primäroptikeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Ausleuchtraumbereich ein von Kegelmantelflächen um die Primärachse begrenzter Raumabschnitt ist. Insbesondere ist der Ausleuchtraumbereich von einer innenliegenden, engeren Kegelmantelfläche um die Primärachse, sowie von einer außenliegenden, weiteren Kegelmantelfläche begrenzt, welche konzentrisch zu der inneren Kegelmantelfläche verläuft. Dabei füllt die Primärlichtverteilung vorzugsweise einen – von der Lichtabgabefläche aus betrachtet – ringartigen Raumwinkelbereich um die Primärachse aus.
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Die Umlenkkörper können in gewünschten Positionen in dem definierten Ausleuchtraumbereich angeordnet sein. Das Halteelement kann bestimmte Abschnitte des Ausleuchtraumbereiches überdecken. So kann einerseits eine hohe optische Effizienz erzielt werden, andererseits designtechnische und stilistische Vorgaben erfüllt werden.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 Skizze einer Kfz-Beleuchtungsvorrichtung in perspektivischer Darstellung;
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2 die Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 in Frontansicht entgegen der Hauptabstrahlrichtung;
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3 Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 und 2 in Längsschnittdarstellung durch die Meridionalebene der Beleuchtungsvorrichtung;
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4 Detail aus 3, welches die Primäroptikeinrichtung zeigt;
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5 skizzierte Darstellungen verschiedener Ausgestaltungen von Umlenkkörpern.
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In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 und 2 zeigen eine Kfz-Beleuchtungsvorrichtung 10 mit einer skizziert dargestellten Lichtquelle 12, welche Licht mit einer Quellenlichtverteilung abgibt. Das Licht mit der Quellenlichtverteilung trifft auf eine Primäroptikeinrichtung 14. Diese weist eine Lichtabgabefläche 16 auf, und ist dazu ausgebildet, das Licht der Quellenlichtverteilung in eine Primärlichtverteilung umzuformen, wie nachfolgend zu 3 noch näher erläutert. Im dargestellten Beispiel ist die Primäroptikeinrichtung 14 als transparenter Körper ausgebildet, welcher Rotationssymmetrie um eine Primärachse 18 aufweist.
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Der Primäroptikeinrichtung 14 im Strahlengang nachgeordnet ist eine Lichtformoptik 20 vorgesehen, mittels welcher die Primärlichtverteilung in eine Sekundärlichtverteilung umgeformt werden kann. Dem dargestellten Beispiel ist die Lichtformoptik 20 dazu ausgebildet, das Licht der Primärlichtverteilung in eine Sekundärlichtverteilung umzuformen, welche im Wesentlichen um eine Hauptabstrahlrichtung 22 konzentriert ist.
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Die Lichtformoptik 20 umfasst eine Mehrzahl (hier: zwölf) von Umlenkkörpern 24, welche an einem plattenartigen Halteelement 26 angeordnet sind. Das plattenartige Halteelement 26 ist im dargestellten Beispiel als flache Ringscheibe ausgebildet.
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Im dargestellten Beispiel verläuft das plattenartige Halteelement 26 senkrecht zu der von der Primärachse 18 und der Hauptabstrahlrichtung 22 aufgespannten Meridionalebene der Kfz-Beleuchtungsvorrichtung. Dabei ist die Erstreckungsebene des plattenartigen Halteelements 26 zu der Lichtabgabefläche 16 der Primäroptikeinrichtung 14 geneigt (im dargestellten Beispiel um ca. 45°). Die Lichtabgabefläche 16 der Primäroptikeinrichtung 14 erstreckt sich im dargestellten Beispiel im Wesentlichen senkrecht zu der Primärachse 18.
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Die Umlenkkörper 24 sind als Transmissionsoptiken aus einem lichtdurchlässigen, insbesondere glasklarem Material ausgebildet. Vorzugsweise sind die Umlenkkörper 24 und das Halteelement 26 als einstückiges Spritzgussteil ausgestaltet.
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Jeder Umlenkkörper 24 hat einen der Primäroptikeinrichtung 14 zugewandten Lichtaufnahmeabschnitt 28, durch welchen das Licht der Primärlichtverteilung in den Umlenkkörper 24 eingekoppelt werden kann. Der Umlenkkörper 24 weist außerdem einen dem Lichtaufnahmeabschnitt 28 abgewandten Lichtaustrittsabschnitt 30 auf. Dabei sind die Umlenkkörper 24 vorzugsweise derart an dem Halteelement 26 angeordnet, dass der Lichtaufnahmeabschnitt 28 und der Lichtaustrittsabschnitt 30 jeweils auf verschiedenen Seiten des sich plattenartig erstreckenden Halteelements 26 angeordnet sind. Insofern durchdringen die Umlenkkörper 24 das Halteelement 26. Der Lichtaufnahmeabschnitt 28 erstreckt sich entlang einer Aufnahmelängsrichtung 32. Der entgegengesetzte Lichtaustrittsabschnitt 30 erstreckt sich entlang einer Austrittslängsrichtung 34. Dabei kann die Aufnahmelängsrichtung 32 gewinkelt zu der Austrittslängsrichtung 34 verlaufen. Vorzugsweise verläuft die Aufnahmelängsrichtung 32 von dem jeweiligen Lichtaufnahmeabschnitt 28 in Richtung zu der Lichtabgabefläche 16 der Primäroptikeinrichtung 14, so dass die Primärlichtverteilung optimal in den Umlenkkörper 24 eingekoppelt werden kann.
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Durch die Wahl der Austrittslängsrichtung 34 kann die Sekundärlichtverteilung beeinflusst werden. Im dargestellten Beispiel erstrecken sich die Austrittslängsrichtungen 34 der verschiedenen Umlenkkörper 24 im Wesentlichen entlang der Hauptabstrahlrichtung 22. Insofern verlaufen hier die Lichtaustrittsabschnitte 30 im Wesentlichen parallel zueinander.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, können die Lichtaufnahmeabschnitte 28 und die Lichtaustrittsabschnitte 30 als zylindrische Körper ausgebildet sein, wobei sich die zugeordneten Zylinderachsen jeweils entlang der Aufnahmelängsrichtung 32 bzw. der Austrittslängsrichtung 34 erstrecken. Selbstverständlich sind auch andere Formgebungen denkbar, beispielsweise mit ovalem, elliptischem oder polygonalem Querschnitt. Auch Freiformen sind denkbar, so dass verschiedenen stilistischen Anforderungen entsprochen werden kann.
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Die Umlenkkörper 24 der Lichtformoptik 20 werden im Folgenden anhand der 3 näher erläutert, welche einen Längsschnitt durch die von Primärachse 18 und Hauptabstrahlrichtung 22 aufgespannte Meridionalebene darstellt. Der Lichtaufnahmeabschnitt 28 weist eine Lichteinkoppelfläche 36 auf, die der Lichtabgabefläche 16 der Primäroptikeinrichtung 14 zugewandt ist. Die Lichteinkoppelfläche 36 kann sich senkrecht zu der Aufnahmelängsrichtung 32 erstrecken. Die Lichteinkoppelfläche 36 kann jedoch auch gewölbt verlaufen, vorzugsweise in Richtung zu der Lichtabgabefläche 16 hin gewölbt. Dadurch kann eine effiziente Lichteinkopplung erzielt werden. Die Lichtaustrittsfläche 38 verläuft vorzugsweise geneigt zu der Lichtabgabefläche 16 der Primäroptikeinrichtung 14, so dass die Sekundärlichtverteilung eine gegenüber der Primärlichtverteilung abgewinkelte Vorzugsrichtung aufweist. Die Lichtaustrittsfläche 38 erstreckt sich vorzugsweise senkrecht zu der Austrittslängsrichtung 34 und/oder senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung 22.
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Bei den in der 3 dargestellten Umlenkkörpern 24 erfolgt die Richtungsänderung des Lichtes durch interne Totalreflexion an einer Begrenzungsfläche des Umlenkkörpers. Insofern ist der Umlenkkörper 24 von einer Umlenkfläche 40 begrenzt, die sich im dargestellten Beispiel im Bereich des Übergangs von Lichtaufnahmeabschnitt 28 und Lichtaustrittsabschnitt 30 erstreckt. Die Umlenkfläche 40 ist vorzugsweise eben ausgebildet und verläuft geneigt gegenüber der Lichteinkoppelfläche 36 und der Lichtaustrittsfläche 38. Vorzugsweise ist ein Neigungswinkel der Umlenkfläche 40 gegenüber der Lichteinkoppelfläche 36 und der Lichtaustrittsfläche 38 im Bereich von 45° gewählt, so dass die Bedingung der internen Totalreflexion für die durch die Lichteinkoppelfläche 36 eingekoppelten Lichtstrahlen der Primärlichtverteilung erfüllt ist.
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Die verschiedenen Umlenkkörper 24 sind derart an dem Halteelement 26 angeordnet, dass die Umlenkflächen 40 – insbesondere bei Blick entgegen der Hauptabstrahlrichtung 22 (vgl. 2) – voneinander beabstandet sind. Da die Umlenkflächen 40 das Licht der Primärlichtverteilung in die Sekundärlichtverteilung umlenken, ergibt sich bei Blick in die Beleuchtungseinrichtung 10 ein stilistisch interessanter Eindruck. Zur weiteren Ausgestaltung kann die Lichtaustrittsfläche 38 beispielsweise mit Zylinderoptikelementen, d.h. mit zylindermantelförmigen Erhebungen versehen sein. Diese erstrecken sich vorzugsweise parallel zu der Meridionalebene der Beleuchtungsvorrichtung.
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Wie in der 3 erkennbar, ist die Primäroptikeinrichtung 14 derart ausgebildet, dass die von der Quellenlichtverteilung gespeiste und durch die Lichtabgabefläche 16 austretende Primärlichtverteilung in einen Ausleuchtraumbereich 42 konzentriert ist. Dieser ist im dargestellten Beispiel von konzentrisch um die Primärachse 18 verlaufenden Lichtverteilungsgrenzflächen 44 eingegrenzt. Dabei können die Lichtverteilungsgrenzflächen jeweils Kegelmantelflächen sein, nämlich eine innenliegende, engere Kegelmantelfläche 46, sowie eine außenliegende, weitere Kegelmantelfläche 48. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Primäroptikeinrichtung 14 kann der Ausleuchtraumbereich 42 derart begrenzt sein, dass lediglich die Umlenkkörper 24 beleuchtet sind. Grundsätzlich kann der Ausleuchtraumbereich 42 auch derart gewählt sein, dass sowohl die Umlenkkörper 24, als auch das Halteelement 26 angestrahlt sind, was ein stilistisch reizvolles Beleuchtungsbild ergibt.
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Bei der Darstellung gemäß 1 bis 3 überdeckt das Halteelement 26 (in 3 in Schnittdarstellung erkennbar) zusammen mit den Umlenkkörpern 24 den Ausleuchtraumbereich 42 vollständig. Da das ringscheibenartige Halteelement 26 geneigt gegenüber der Lichtabgabefläche 16 verläuft, nimmt die in 2 angedeutete Breite 49 des Ringstreifens des Halteelements 26 mit größerem Abstand von der Primäroptikeinrichtung 14 zu.
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Bei der dargestellten Ausgestaltung ist somit die Primärlichtverteilung nicht nur auf die Umlenkkörper 24 beschränkt. Vielmehr sind die Umlenkkörper 24 beabstandet voneinander an dem Halteelement 26 angeordnet. Dies führt dazu, dass das Halteelement 26 Zwischenabschnitte 52 (vgl. 2) aufweist, welche sich zwischen benachbarten Umlenkkörpern 24 erstrecken. Diese Zwischenabschnitte 52 sind ebenfalls von der Primärlichtverteilung angestrahlt, was für stilistisch erwünschten Effekte im Beleuchtungsbild ausgenutzt werden kann.
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Zur Erzeugung der auf den Ausleuchtbereich 42 konzentrierten Primärlichtverteilung kann eine Primäroptikeinrichtung 14 Verwendung finden, wie sie beispielhaft in 4 dargestellt ist. Die Primäroptikeinrichtung 14 weist eine Grundform auf, welche sich als Rotationskörper um die Primärachse 18 ergibt. Die Primäroptikeinrichtung 14 weist insofern einen kreisscheibenartigen, sich plattenartig erstreckenden Grundkörper 54 auf, welcher aus einem glasklaren, transparenten Material ausgebildet ist.
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Der Grundkörper 54 weist auf seiner von der Lichtformoptik 20 abgewandten Seite eine mittig angeordnete Lichteintrittsfläche 56 auf. Durch diese kann das von der Lichtquelle 12 abgegebene Licht mit der Quellenlichtverteilung in die Primäroptikeinrichtung 14 eingekoppelt werden. Auf der der Lichteintrittsfläche 56 gegenüberliegenden Seite weist der Grundkörper 54 eine Verteilungsreflexionsfläche 58 auf, welche dazu eingerichtet ist, das durch die Lichteintrittsfläche 56 eingekoppelte Licht in den Grundkörper 54 radial von der Primärachse 18 weg nach außen umzulenken. Die Verteilungsreflexionsfläche 58 ist als konische Vertiefung in der der Lichteintrittsfläche 56 gegenüberliegenden Begrenzungsfläche des Grundkörpers 54 ausgebildet. In Richtung nach radial außen ist der Grundkörper 54 von einer schmalen Reflexionsfläche 60 begrenzt, welche konisch um die Primärachse 18 geschlossen ist und in Richtung zu der Lichtformoptik 20 hin auseinander läuft. Aufgrund dieser Ausgestaltung werden die von der Verteilungsreflexionsfläche 58 nach radial außen gelenkten Lichtstrahlen nach Reflexion an der Reflexionsfläche 60 durch die Lichtabgabefläche 16 aus der Primäroptikeinrichtung 14 ausgekoppelt und sind dann auf den von Kegelmantelflächen 46, 48 begrenzten Ausleuchtraumbereich 42 konzentriert.
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Grundsätzlich weisen die Umlenkkörper 24 eine Umlenkfläche 40 auf, welche derart ausgebildet ist, dass die Vorzugsrichtung der den Umlenkkörper 24 durchtretenden Lichtstrahlen geändert wird. Die 5 zeigt verschiedene Möglichkeiten für die Ausgestaltung der Umlenkfläche 40, um die Sekundärlichtverteilung mit geänderter Vorzugsrichtung umzuformen. Dabei sind verschiedene Umlenkkörper 24 jeweils im Längsschnitt durch die vorstehend beschriebene Meridionalebene dargestellt.
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Im Falle der 5a wird die Umlenkfläche 40 von lichtbrechenden Grenzflächen des Umlenkkörpers 24 gebildet. Konkret ist der Umlenkkörper 24 derart ausgestaltet, dass die Lichtstrahlen der Primärlichtverteilung bei Durchtritt durch die Lichteinkoppelfläche 36 und/oder durch die Lichtaustrittsfläche 38 gebrochen werden und somit eine Richtungsänderung erfolgt. Insofern wirken hier Lichteinkoppelfläche 36 und/oder Lichtaustrittsfläche 38 des Umlenkkörpers 24 als Umlenkfläche 40.
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Die in 5b und 5c dargestellten Umlenkkörper 24 erzielen eine Richtungsänderung durch interne Totalreflexion an einer Begrenzungsfläche des Umlenkkörpers 24, welche die Umlenkfläche 40 bildet. Im Schnitt durch die Meridionalebene kann der Umlenkkörper 24 als Abschnitt eines Prismas ausgebildet sein, wie in 5b angedeutet. Dabei ist es insbesondere möglich, die Lichteinkoppelfläche 36 und/oder die Lichtauskoppelfläche 38 derart auszugestalten, dass für ausgewählte Lichtstrahlen der Primärlichtverteilung ein brechungsfreier Durchtritt durch die Lichteinkoppelfläche 36 bzw. die Lichtaustrittsfläche 38 erfolgt (vgl. 5b). In diesem Fall wird die Richtungsänderung im Wesentlichen durch Totalreflexion an der Umlenkfläche 24 erzielt. Selbstverständlich kann zusätzlich zu der Totalreflexion an der Umlenkfläche 24 auch Brechung an der Lichteinkoppelfläche 36 und/oder der Lichtaustrittsfläche 38 erfolgen, wie in 5c dargestellt.
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Das Design der Beleuchtungsvorrichtung 10 und die stilistischen Effekte im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 10 können dadurch weiter ausgestaltet werden, dass optisch unwirksame Flächen der Umlenkkörper 24 und/oder des Halteelements 26 (insbesondere die genannten Zwischenabschnitte 52) mit Schmuckoptiken bzw. Schmuckelementen versehen sind. Hierzu können diese Abschnitte beispielsweise reflektierend beschichtet oder lackiert sein.
