DE102014005044A1

DE102014005044A1 - Lichtleiteranordnung und Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102014005044A1
Application number: DE102014005044.0A
Authority: DE
Inventors: Manfred Rode
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-09-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtleiteranordnung (1) für eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine Lichtquelle (2), zumindest einen Lichtleiter (3) und zumindest ein strahlformendes optisches Element (4), wobei die Lichtquelle (2), der Lichtleiter (3) und das optische Element (4) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass mittels der Lichtquelle (2) in den Lichtleiter (3) eingekoppeltes Licht (L) an zumindest einer Auskoppelstelle (A1) des Lichtleiters (3) in zumindest eine Einkoppelstelle (E1) des optischen Elements (4) einkoppelbar ist. Erfindungsgemäß ist zwischen der Auskoppelstelle (A1) und der Einkoppelstelle (E1) ein Luftspalt (S) ausgebildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine solche Lichtleiteranordnung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtleiteranordnung für eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine Lichtquelle, zumindest einen Lichtleiter und zumindest ein strahlformendes optisches Element, wobei die Lichtquelle, der Lichtleiter und das optische Element derart angeordnet und ausgebildet sind, dass mittels der Lichtquelle in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht an zumindest einer Auskoppelstelle des Lichtleiters in zumindest eine Einkoppelstelle des optischen Elements einkoppelbar ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine solche Lichtleiteranordnung.
Aus der DE 20 2012 000 567 U1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung aus einer Lichtquelle und einem Lichtleiter bekannt, wobei die Anordnung dazu eingerichtet ist, Licht der Lichtquelle über eine Lichteintrittsfläche des Lichtleiters in den Lichtleiter einzukoppeln und dieses Licht längs einer der Form des Lichtleiters folgenden Hauptausbreitungsrichtung zwischen als Transportflächen dienenden Seitenflächen des Lichtleiters zu einer Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters zu führen. Die Lichtaustrittsfläche ist eine Grenzfläche eines quer zur Hauptausbreitungsrichtung aus einer Seite des Lichtleiters herausragenden Auskoppelelements. Die Beleuchtungseinrichtung weist ein Licht brechendes optisches Element auf, das dazu eingerichtet ist, aus der Lichtaustrittsfläche ausgekoppeltes Licht in wenigstens eine vorbestimmte Richtung zu lenken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Lichtleiteranordnung für eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, und eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung anzugeben.
Hinsichtlich der Lichtleiteranordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Beleuchtungseinrichtung durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Lichtleiteranordnung für eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfasst zumindest eine Lichtquelle, zumindest einen Lichtleiter und zumindest ein strahlformendes optisches Element, wobei die Lichtquelle, der Lichtleiter und das optische Element derart angeordnet und ausgebildet sind, dass mittels der Lichtquelle in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht an zumindest einer Auskoppelstelle des Lichtleiters in zumindest eine Einkoppelstelle des optischen Elements einkoppelbar ist.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Auskoppelstelle und der Einkoppelstelle ein Luftspalt ausgebildet.
Aus der erfindungsgemäßen Anordnung des Lichtleiters und des optischen Elements in der Art, dass zwischen der Auskoppelstelle und der Einkoppelstelle ein Luftspalt ausgebildet ist, resultiert in besonders vorteilhafter Weise bei einer Anwendung in einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs, dass der Lichtleiter an eine Karosserieform angepasst werden kann und gleichzeitig eine maximale Nutzung des mittels der Lichtquelle erzeugten Lichts sowie daraus folgend eine große lichttechnische Effizienz realisiert werden können. Somit ist es möglich, eine Beleuchtungseinrichtung für eine Grundlichtverteilung für Fahrzeuge mit einer Lichtleiteranordnung zu realisieren, welche auch bei an die Karosserie angepasster Form eine hohe Effizienz aufweist. Dabei werden Änderungen einer erzeugten Lichtverteilung im Fernfeld und lichttechnische Verluste minimiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Lichtleiteranordnung nach dem Stand der Technik,
2A schematisch einen Ausschnitt der Lichtleiteranordnung gemäß 1,
2B schematisch eine mittels der Lichtleiteranordnung gemäß 2A erzeugte Lichtverteilung,
3A schematisch einen Ausschnitt der Lichtleiteranordnung gemäß 1 bei einer schrägen Anordnung,
3B schematisch eine mittels der Lichtleiteranordnung gemäß 3A erzeugte Lichtverteilung,
4 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung,
5A schematisch eine erste Ansicht eines Ausschnitts der Lichtleiteranordnung gemäß 4,
5B schematisch eine zweite Ansicht des Ausschnitts der Lichtleiteranordnung gemäß 4,
5C schematisch eine mittels der Lichtleiteranordnung gemäß 4 erzeugte Lichtverteilung,
6A schematisch eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung,
6B schematisch eine Rückansicht des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung,
7A schematisch eine Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung und
7B schematisch eine Rückansicht des dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Lichtleiteranordnung 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Lichtleiteranordnung 1 ist für eine nicht gezeigte Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs vorgesehen und umfasst eine Lichtquelle 2, einen Lichtleiter 3 und ein als Zylinderlinsensegment ausgebildetes strahlformendes optisches Element 4.
Die Lichtquelle 2, der Lichtleiter 3 und das optische Element 4 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels der Lichtquelle 2 in den Lichtleiter 3 eingekoppeltes Licht L an einer Auskoppelstelle A1 des Lichtleiters 3 in eine Einkoppelstelle E1 des optischen Elements 4 einkoppelbar ist.
Zur Ablenkung des Lichts L innerhalb des Lichtleiters 3 ist eine mehrere Kerben umfassende Auskoppelstruktur 5 vorgesehen, mittels welcher das Licht L zur Auskoppelstelle A1 geleitet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Strahlengang des Lichts L innerhalb des Lichtleiters 3 für eine verspiegelte Auskoppelstruktur 5 dargestellt.
Mittels des strahlformenden optischen Elements 4 wird das Licht L derart geformt, dass eine in 2B näher dargestellte Grundlichtverteilung mittels der Beleuchtungseinrichtung erzeugt wird. Aufgrund lichttechnischer Verluste V, welche auch Streulicht beinhalten, wird nur ein Teil T des Lichts L effektiv zur Erzeugung der Grundlichtverteilung verwendet.
In den 2A und 2B sind ein Ausschnitt der Lichtleiteranordnung 1 gemäß 1 und eine mittels der Lichtleiteranordnung 1 erzeugte Lichtverteilung LV, welche als Grundlichtverteilung ausgebildet ist, dargestellt. Das Licht L wird dabei parallel zur Längsachse des Lichtleiters 3 und somit auch parallel zur Auskoppelstruktur 5 und zum optischen Element 4 in den Lichtleiter 3 eingekoppelt.
Bei der Darstellung der Lichtverteilung LV sind Bereiche der Lichtverteilung LV mit hoher Helligkeit mit einer dichten Schraffur dargestellt, wobei mit abnehmender Helligkeit auch die Dichte der Schraffur abnimmt. Hierbei wird ersichtlich, dass die Lichtverteilung LV aufgrund der Verluste V lediglich in kleinen Bereichen eine große Helligkeit aufweist und die Helligkeit sehr inhomogen ist.
Die 3A und 3B zeigen einen Ausschnitt der Lichtleiteranordnung 1 gemäß 1 bei einer schrägen Anordnung derselben und eine mittels der Lichtleiteranordnung 1 erzeugte Lichtverteilung LV, welche als Grundlichtverteilung ausgebildet ist. Das Licht L wird dabei schräg zur Längsachse des Lichtleiters 3 und somit auch schräg zur Auskoppelstruktur 5 und zum optischen Element 4 in den Lichtleiter 3 eingekoppelt.
Bei der Darstellung der Lichtverteilung LV sind Bereiche der Lichtverteilung LV mit hoher Helligkeit mit einer dichten Schraffur dargestellt, wobei mit abnehmender Helligkeit auch die Dichte der Schraffur abnimmt. Hierbei wird ersichtlich, dass die Lichtverteilung LV aufgrund der Verluste V lediglich in kleinen Bereichen eine große Helligkeit aufweist und die Helligkeit sehr inhomogen ist. Auch die Lichtverteilung LV ist somit schräg angeordnet.
Daraus wird ersichtlich, dass eine solche nach dem Stand der Technik bekannte Lichtleiteranordnung 1 nicht dazu geeignet ist, an eine Karosserieform eines Fahrzeugs angepasst zu werden und gleichzeitig eine als Grundlichtverteilung ausgebildete Lichtverteilung LV zu erzeugen, welche sich durch geringe lichttechnische Verluste V und eine im Fernfeld nahezu veränderungsfreie Abbildung auszeichnet.
4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung 1. Um die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, ist zwischen der Auskoppelstelle A1 und der Einkoppelstelle E1 ein Luftspalt S ausgebildet, der eine Dicke d zwischen 0 mm und 1 mm aufweist. Diese Trennung des strahlformenden optischen Elements 4 vom Lichtleiter 3 mittels des Luftspalts S führt dazu, dass der Lichtleiter 3 an eine Karosserieform des Fahrzeugs angepasst werden kann und gleichzeitig eine hohe lichttechnische Effizienz erreicht wird. Verluste V werden dabei minimiert.
Bei einer nicht-parallelen Einkopplung des Lichts L in den Lichtleiter 3 erfolgt eine Korrektur der zu erzeugenden Lichtverteilung LV durch Ausrichtung des optischen Elements 4 in der Art, dass dieses waagerecht und parallel zu der zu erzeugenden Lichtverteilung LV angeordnet ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Strahlengang des Lichts L innerhalb des Lichtleiters 3 für eine verspiegelte Auskoppelstruktur 5 dargestellt. Alternativ sind jedoch auch andere Ausführungen der Auskoppelstruktur 5 möglich.
In den 5A bis 5C sind ein Ausschnitt der Lichtleiteranordnung 1 gemäß 4 bei einer schrägen Anordnung des Lichtleiters 3 und eine mittels der Lichtleiteranordnung 1 erzeugte Lichtverteilung LV, welche als Grundlichtverteilung ausgebildet ist, dargestellt. Das Licht L wird dabei schräg zur Längsachse des Lichtleiters 3 und somit auch schräg zur Auskoppelstruktur 5 in den Lichtleiter 3 eingekoppelt. Aufgrund der Ausbildung des Luftspalts S und der Ausrichtung des optischen Elements 4 in der Art, dass dieses waagerecht und parallel zu der zu erzeugenden Lichtverteilung LV angeordnet ist, zeichnet sich die Lichtverteilung LV durch eine höhere Gesamthelligkeit aus, wobei ein die Helligkeit wiedergebender Verlauf einer Lichtstärke I_V der Lichtverteilung LV in Abhängigkeit eines horizontalen und vertikalen Winkels α, β dargestellt ist.
6A und 6B zeigen eine Vorderansicht und Rückansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung 1, wobei der Lichtleiter 3 schräg angeordnet ist und das optische Element 4 mehrere Zylinderlinsensegmente umfasst. Das Licht L wird dabei schräg zur Längsachse des Lichtleiters 3 und somit auch schräg zur Auskoppelstruktur 5 in den Lichtleiter 3 eingekoppelt. Alle Zylinderlinsensegmente sind waagerecht und parallel zu der zu erzeugenden Lichtverteilung LV und unter Ausbildung des Luftspalts S zu dem Lichtleiter 3 angeordnet, so dass die Lichtverteilung LV mit einer hohen Effektivität und minimierten lichttechnischen Verlusten V erzeugt werden kann.
In den 7A und 7B ist eine Vorderansicht und Rückansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung 1 dargestellt, wobei der Lichtleiter 3 gebogen ausgebildet ist und das optische Element 4 mehrere Zylinderlinsensegmente umfasst. Alle Zylinderlinsensegmente sind waagerecht und parallel zu der zu erzeugenden Lichtverteilung LV und unter Ausbildung des Luftspalts S zu dem Lichtleiter 3 angeordnet, so dass die Lichtverteilung LV mit einer hohen Effektivität und minimierten lichttechnischen Verlusten V erzeugt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Lichtleiteranordnung
2: Lichtquelle
3: Lichtleiter
4: optisches Element
5: Auskoppelstruktur
A1: Auskoppelstelle
d: Dicke
E1: Einkoppelstelle
L: Licht
I_V: Lichtstärke
LV: Lichtverteilung
S: Luftspalt
T: Teil
V: Verlust
α, β: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202012000567 U1 [0003]

Claims

Lichtleiteranordnung (1) für eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend – zumindest eine Lichtquelle (2), – zumindest einen Lichtleiter (3) und – zumindest ein strahlformendes optisches Element (4), – wobei die Lichtquelle (2), der Lichtleiter (3) und das optische Element (4) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass mittels der Lichtquelle (2) in den Lichtleiter (3) eingekoppeltes Licht (1) an zumindest einer Auskoppelstelle (A1) des Lichtleiters (3) in zumindest eine Einkoppelstelle (E1) des optischen Elements (4) einkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auskoppelstelle (A1) und der Einkoppelstelle (E1) ein Luftspalt (S) ausgebildet ist.
Lichtleiteranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (d) des Luftspalts (S) zwischen 0 mm und 1 mm beträgt.
Lichtleiteranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) zumindest ein Zylinderlinsensegment umfasst.
Lichtleiteranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderlinsensegment waagerecht und parallel zu einer zu erzeugenden Lichtverteilung (LV) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine Lichtleiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtleiterform an eine Karosserieform des Fahrzeugs angepasst ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiteranordnung (1) zur Erzeugung einer Grundlichtfunktion ausgebildet ist.