-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Signal- oder Positionsleuchte.
-
Das Aufkommen leistungsstarker Leuchtdioden für Beleuchtungszwecke hat auch auf dem Gebiet der Fahrzeugleuchten neuartige Konstruktionen ermöglicht. So eignet sich das meist eng gebündelte Licht, das am Halbleiterübergang einer Leuchtdiode entsteht, gut zum verlustarmen Einspeisen in einen Lichtleiter. Indem dieser Lichtleiter nach Wunsch geformt und mit Auskoppelstrukturen versehen wird, über die er das eingespeiste Licht über seine Länge verteilt in die Umgebung ausstrahlt, können insbesondere Signalleuchten mit den unterschiedlichsten Gestalten und Lichtverteilungen gebildet werden.
-
Eine außen an einem Kraftfahrzeug angebrachte Leuchte muss überwiegend in Fahrtrichtung strahlen, um für entgegenkommende Fahrzeuge deutlich sichtbar zu sein; gleichzeitig ist die Außenfläche einer solchen Leuchte aus aerodynamischen Gründen stark in Fahrtrichtung geneigt. Lichtleiter, die dicht unter einer solchen Außenfläche angeordnet sind und in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet so nah benachbart sind, dass sie eine zusammenhängende leuchtende Fläche zu bilden scheinen, können daher tatsächlich so weit voneinander beabstandet sein, dass sie bei Betrachtung aus einer von der Fahrzeuglängsrichtung abweichenden Richtung getrennt erscheinen, was die Wiedererkennung beeinträchtigen kann.
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Leuchte mit voneinander beabstandeten Lichtleitern anzugeben, bei der die Lichtleiter bei Betrachtung aus verschiedenen Richtungen als eine zusammenhängende leuchtende Fläche erscheinen.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Leuchte für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei in einer ersten Raumrichtung langgestreckten und in einer zweiten Raumrichtung voneinander beabstandeten, an ihrem Umfang Licht emittierenden Hauptlichtleitern in einem Zwischenraum zwischen den zwei Lichtleitern ein Hilfslichtleiter angeordnet und an wenigstens einen der Hauptlichtleiter optisch gekoppelt ist, um von dem Hauptlichtleiter emittiertes Licht aufzunehmen, und der Hilfslichtleiter eine Auskoppelstruktur zum Auskoppeln des aufgenommenen Lichtes über eine in der ersten und der zweiten Raumrichtung ausgedehnte Oberfläche aufweist.
-
Um das aufgenommene Licht mit minimalem Verlust umzulenken, weist der Hilfslichtleiter vorzugsweise zwischen einem dem wenigstens einen Hauptlichtleiter zugewandten Einkoppelfenster und der Auskoppelstruktur wenigstens eine totalreflektierende Oberfläche auf.
-
Die Auskoppelstruktur kann durch eine unebene, z. B. aufgeraute oder mit zahlreichen unterschiedlich orientierten Planflächen versehene Grenzfläche des Hilfslichtleiters oder durch ein volumenstreuendes Material gebildet sein.
-
Um die Leuchte bei niedriger Gesamtlichtleistung aus der Perspektive anderer Fahrzeuge gut sichtbar zu machen, sollte die Lichtemission der Hauptlichtleiter über deren Umfang ungleichmäßig verteilt sein. Dazu können die Hauptlichtleiter jeweils auf einem Teil ihres Umfangs eine Hauptauskoppelstruktur zum Auskoppeln von Licht in einer Hauptemissionsrichtung aufweisen.
-
Um die Ausbreitung des in der Hauptemissionsrichtung emittierten Lichtes nicht zu behindern, gleichzeitig aber den Abstand zwischen den Hauptlichtleitern weitestgehend auszufüllen, sollte der Hilfslichtleiter einen in der Hauptemissionsrichtung langgestreckten Querschnitt aufweisen.
-
Die Hauptauskoppelstruktur kann schräg zu einer Längsachse des Hauptlichtleiters orientierte Reflexionsflächen umfassen, um das sich im Hauptlichtleiter im Wesentlichen in Richtung der Längsachse ausbreitende Licht quer zur Längsachse abzulenken und dazu zu bringen, aus dem Lichtleiter über dessen Umfang auszutreten. Die Hauptemissionsrichtung liegt dann in einer Ebene, die von der Längsachse und den Oberflächennormalen der Reflexionsflächen aufgespannt wird.
-
An wenigstens einem der Hauptlichtleiter sollte ferner eine Nebenauskoppelstruktur zum Auskoppeln von Licht in einer Nebenemissionsrichtung in den Hilfslichtleiter vorgesehen sein. Diese kann wie die Hauptauskoppelstruktur schräg zu der Längsachse des Hauptlichtleiters orientierte Reflexionsflächen umfassen, allerdings sind die Reflexionsflächen der Nebenauskoppelstruktur vorzugsweise kleiner oder weiter voneinander beabstandet als die der Hauptauskoppelstruktur, so dass der Anteil des Lichts, der den Hauptlichtleiter über die Nebenauskoppelstruktur verlässt, kleiner ist als der über die Hauptauskoppelstruktur ausgekoppelte.
-
Genauso wie die Hauptauskoppelstruktur sich zweckmäßigerweise an einem zur Hauptemissionsrichtung entgegengesetzten Umfangsabschnitt des Hauptlichtleiters befindet, sollte auch die Nebenauskoppelstruktur an einem vom Hilfslichtleiter abgewandten Umfangsabschnitt des Hauptlichtleiters liegen.
-
Wenn nur einer der Hauptlichtleiter an den Nebenlichtleiter optisch gekoppelt ist, dann sollte dies der in Hauptemissionsrichtung hinteren der beiden Hauptlichtleiter sein, da dessen Licht mit den geringeren Verlusten in den Nebenlichtleiter eingekoppelt und in der benötigten Weise umgelenkt werden kann.
-
Um eine Verdeckung der Hauptemission durch den Hilfslichtleiter zu minimieren, sollten die Hauptemissionsrichtung und die Nebenemissionsrichtung einen Winkel von wenigstens 45°, besser wenigstens 60°, aufspannen. Um andererseits Reflexionsverluste beim Übergang des Lichts in den Hilfslichtleiter gering zu halten, sollte der Winkel 90°, besser 75°, nicht überschreiten.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs, gesehen in Fahrzeuglängsrichtung;
-
2 einen Schnitt durch den Scheinwerfer entlang der Ebene II-II der 1;
-
3 ein vergrößertes Detail der 2;
-
4 einen Schnitt entlang der Ebene IV-IV der 3.
-
1 zeigt als Beispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte 1 einen Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs in einer Ansicht frontal von vorn, gesehen entlang der Fahrzeuglängsrichtung. Die sichtbare Fläche des Scheinwerfers 1 ist entsprechend seinen verschiedenen Lichtfunktionen in Bereiche 2, 3 gegliedert. Einen großen Teil der Fläche nimmt ein Hauptbereich 2 ein, der hier zwei Lichtquellen 4, 5 und zu jeder Lichtquelle einen Reflektor enthält, der das Licht der Lichtquelle 4, 5 zu einem sich in Fahrtrichtung ausbreitenden Abblend- bzw. Fernlichtstrahl bündelt.
-
Der zweite, kleinere Bereich, als Signalbereich 3 bezeichnet, ist in der Frontalansicht hakenförmig mit einem sich entlang einer oberen Kante des Scheinwerfers verlaufenden oberen Schenkel und einem seitlichen Schenkel, der sich entlang des oberen Teils einer seitlichen, an einen Kotflügel des Fahrzeugs angrenzenden Kante des Scheinwerfers erstreckt, und enthält zwei Hauptlichtleiter 6, 7. Die beiden Hauptlichtleiter 6, 7 haben jeweils einen Stamm 8, der sich von einer Halterung 9 an der Grenze zwischen den beiden Schenkeln des Bereichs 3 aus in etwa in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und daher in der Fig. nur in starker perspektivischer Verkürzung sichtbar ist. Leuchtdioden, die Licht in die Hauptlichtleiter 6, 7 einspeisen, sind jeweils am Ende des Stamms 8 hinter der Halterung 9 angebracht und in der Fig. nicht sichtbar. Der Stamm 8 teilt sich an seinem dem Betrachter zugewandten Ende in zwei Äste 10, 11, die sich quer zur Blickrichtung entlang der beiden Schenkel des Bereichs 3 erstrecken.
-
Die Hauptlichtleiter 6, 7 und die ihnen zugeordneten Leuchtdioden dienen im Wesentlichen Signalisierungszwecken; zur Erzeugung eines Tagfahr- bzw. eines Standlichts können beiden Hauptlichtleitern 6, 7 Weißlicht-Leuchtdioden zugeordnet sein, für eine Nutzung als Blinker können ferner gelbe Leuchtdioden vorgesehen sein.
-
Wie der Querschnitt durch den Scheinwerfer 1 in 2 zeigt, sind ein oberer und ein unterer Rand des Scheinwerfers in Fahrzeuglängsrichtung stark gegeneinander versetzt. Indem der Signalisierungsbereich 3 hinter den darunterliegenden Hauptbereich 2 zurückspringt und auch innerhalb des Signalisierungsbereichs 3 der horizontale Ast 10 des randnäheren Hauptlichtleiters 6 gegen den des zum Hauptbereich 2 benachbarten Hauptlichtleiters 7 zurückversetzt ist, wird eine windschnittige, gepfeilte Form des Scheinwerfers 1 erhalten. Während in der Frontalansicht beide Hauptlichtleiter 6, 7 eng benachbart erscheinen und nur schwerlich als zwei getrennte Lichtquellen erkennbar sind, ist der Abstand zwischen ihnen bei Betrachtung aus seitlicher Richtung oder schräg von oben größer. Um dennoch zu vermeiden, dass die Hauptlichtleiter 6, 7 als getrennte Lichtquellen wahrgenommen werden, ist zwischen beiden ein Hilfslichteiter 12 angeordnet, der, indem er Licht vom Hauptlichtleiter 6 empfängt und umlenkt, eine zusätzliche leuchtende Fläche zwischen den Hauptlichtleitern 6, 7 bildet.
-
Die Äste 10, 11 der beiden Hauptlichtleiter 6, 7 sind Stäbe aus transparentem Kunststoff von im Wesentlichen kreisrundem Querschnitt, siehe 3. Sie leiten das an in den Stamm 8 eingespeiste Licht durch Totalreflexion an ihrem Umfang 13. Sie sind nicht notwendigerweise exakt gerade; für die Zwecke der Erfindung genügt es, wenn lokal eine zum Ast 10 eines der Hauptlichtleiter 6, 7 senkrechte Schnittebene wie die in 3 gezeigte gezeigt ist und diese auch den Ast 10 des anderen Hauptlichtleiters 7, 6 senkrecht schneidet. Um Licht von den Ästen 10, 11 über deren ganze Länge hinweg verteilt in Fahrtrichtung zu emittieren, ziehen sich Auskoppelstrukturen 14 an einer Rückseite der Äste 10, 11 entlang. Diese Auskoppelstrukturen 14 bestehen hier, wie in 4 gezeigt, aus einer Reihe von in die Äste 10, 11 eingeprägten hohlen Prismen 15. Indem deren dem sich ausbreitenden Licht zugewandte Oberflächen 16 das Licht reflektieren, vergrößern sie den Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung des Lichts und einer Längsachse des das Licht leitenden Astes, so dass es anschließend unter einem Winkel auf die bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vordere Seite des Astes trifft, der zu steil für eine Totalreflexion ist, und das Licht nach vorn aus dem Hauptlichtleiter 6, 7 austritt.
-
Da die Prismen 15 jeweils nur einen kleinen Teil des Umfangs 13 der Äste 10, 11 einnehmen, fördern sie die Lichtemission auch nur auf einem ihnen diametral gegenüberliegenden Teil 17 des Umfangs 13. So liegt die Hauptstrahlrichtung eines horizontalen Astes 10, in der sich das von ihm emittierte Licht im Mittel ausbreitet, in einer Ebene 18, die sich von der Längsachse 19 des Astes 10 in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorn erstreckt, und gewährleistet eine gute Sichtbarkeit der Leuchte 1 von vorn.
-
Je weiter die Richtung, aus der die Hauptlichtleiter 6, 7 betrachtet werden, von der Hauptstrahlrichtung abweicht, umso lichtschwächer erscheinen sie, und umso auffälliger wird der Abstand zwischen ihnen. Um dennoch auch bei Betrachtung aus einer von der Hauptstrahlrichtung abweichenden Richtung den Eindruck einer einzigen, zusammenhängenden leuchtenden Fläche zu schaffen, ist der Zwischenraum zwischen den Hauptlichtleitern 6, 7 durch den Hilfslichtleiter 12 ausgefüllt.
-
Der Hilfslichtleiter 12 ist ein Stab, der aus demselben transparenten Kunststoff gefertigt sein kann wie die Hauptlichtleiter 6, 7. Sein Querschnitt ist in Fahrzeuglängsrichtung langgestreckt. Eine Obergrenze seiner Ausdehnung in der Vertikalen ist gegeben durch die Anforderung, dass eine Oberseite 20 des Hilfslichtleiters 12 die für die Lichtemission des Hauptlichtleiters 6 nach vorn relevanten Teil 17 von dessen Umfang 13 nicht verdecken darf, eine Unterseite 21 sich hingegen über dem Hauptlichtleiter 7 erstrecken soll; eine Untergrenze der Ausdehnung in Fahrzeuglängsrichtung dadurch, dass von außerhalb der Leuchte 1 aus keiner Richtung eine Lücke zwischen dem Hilfslichtleiter 12 und den Hauptlichtleitern 6, 7 sichtbar sein soll.
-
Der Hauptlichtleiter 6 und ein Einkoppelfenster 22 des Hilfslichtleiters 12 sind voneinander durch einen Luftspalt 23 getrennt, um Totalreflexion auch an dem Teil des Umfangs 13 zu ermöglichen, der dem Einkoppelfenster 18 gegenüber liegt. Um Licht über das Einkoppelfenster 22 in den Hilfslichtleiter 12 zu lenken, weist der Hauptlichtleiter 6, 7 an einem dem Einkoppelfenster 22 diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich eine zweite Auskoppelstruktur 24 auf. Wie die Auskoppelstrukturen 14 umfasst auch sie eine Reihe von Prismen 25. Da die Prismen 25 weniger weit in den Hauptlichtleiter 6 eingreifen als die Prismen 15 und weiter voneinander beabstandet ist, ist die von der Auskoppelstruktur 24 ausgekoppelte Lichtmenge kleiner als die der Auskoppelstruktur 14.
-
Das Licht, das vom Hauptlichtleiter 6 in den Hilfslichtleiter 12 übergeht, breitet sich symmetrisch zu einer Ebene 26 aus, die die Auskoppelstruktur 24 und das Einkoppelfenster 22 kreuzt und entlang der Längsachse 19 die Ebene 18 unter einem Winkel α von hier 65–70° schneidet.
-
Dem Einkoppelfenster 22 liegt an der Unterseite 21 des Hilfslichtleiters 12 eine nach vorn abschüssige Schrägfläche 27 gegenüber, die das sich zunächst entlang der Ebene 26 steil nach unten ausbreitende Licht nach vorn ablenkt. Eine weitere Auskoppelstruktur 28 erstreckt sich vor der Schrägfläche 27 an der Unterseite 21 des Hilfslichtleiters 12. Auch diese Auskoppelstruktur 28 kann durch regelmäßig angeordnete Prismen gebildet sein; um allerdings das Licht, das nach Umlenkung an der Schrägfläche 27 und eventuell weiteren Totalreflexionen an den Seiten 20, 21 des Hilfslichtleiters 12 die Auskoppelstruktur 28 erreicht, möglichst weitwinklig zu streuen und so die Sichtbarkeit des Hilfslichtleiters 12 aus allen Richtungen sicherzustellen, kommt für die Auskoppelstruktur 28 auch eine unregelmäßig aufgeraute, z. B. gesandstrahlte Oberfläche oder ein volumenstreuendes Material in Betracht. Das volumenstreuende Material kann in einem Teil des Hilfslichtleiters 12 lokalisiert sein, er kann aber auch einteilig aus solchem Material geformt sein. Bei Verwendung einer Auskoppelstruktur 28 aus volumenstreuenden Material kann an der Unterseite 21 eine Verspiegelung vorgesehen sein.
-
Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leuchte
- 2
- Hauptbereich
- 3
- Signalbereich
- 4
- Lichtquelle
- 5
- Lichtquelle
- 6
- Hauptlichtleiter
- 7
- Hauptlichtleiter
- 8
- Stamm
- 9
- Halterung
- 10
- Ast
- 11
- Ast
- 12
- Hilfslichteiter
- 13
- Umfangsfläche
- 14
- Auskoppelstruktur
- 15
- Prisma
- 16
- Oberfläche
- 17
- Teil des Umfangs
- 18
- Ebene
- 19
- Längsachse
- 20
- Oberseite
- 21
- Unterseite
- 22
- Einkoppelfenster
- 23
- Luftspalt
- 24
- Auskoppelstruktur
- 25
- Prisma
- 26
- Ebene
- 27
- Schrägfläche
- 28
- Auskoppelstruktur
