DE102016014144A1

DE102016014144A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102016014144A1
Application number: DE102016014144.1A
Authority: DE
Inventors: Davide SAMMITO; Sara Paroni; Marco Svettini
Original assignee: Automotive Lighting Italia SpA
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Italy SpA
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-06-01
Also published as: ITUB20155929A1

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge (4), die mindestens eine Lichtquelle (16) umfasst, die derart strukturiert ist, dass sie ein Lichtbündel abgibt, das eine Vielzahl an Lichtstrahlen umfasst, einen Lichtleiter (28), der dazu geeignet ist, in seinem Inneren das genannte Lichtbündel zu übertragen, und der eine erste Lichteintrittswand (32) umfasst, die zum Empfang des genannten Lichtbündels der genannten Lichtquelle (16) zugewandt ist, eine erste Lichtaustrittswand (40), und eine Lichtextraktionswand (36), die dazu geeignet ist, das auf sie einfallende Licht in Richtung der genannten ersten Lichtaustrittswand (40) abzulenken, eine Lichtleiterplatte (48), die dem Lichtleiter (28) zugeordnet ist, und die mit einer zweiten Lichteintrittswand (52) ausgestattet ist, die der genannten ersten Lichtaustrittswand (40) des Lichtleiters (28) zugewandt ist, und mit einer zweiten Lichtaustrittswand (56), wobei die genannte Lichtleiterplatte (48) dazu geeignet ist, in ihrem Inneren das genannte Lichtbündel in Richtung der genannten zweiten Lichtaustrittswand (56) zu übertragen. Auf vorteilhafte Weise sind die erste Lichtaustrittswand (40) und die zweite Lichteintrittswand (52) miteinander einteilig verbunden und bestimmen eine Schnittstelle (60), die derart strukturiert ist, dass sie eine Variation des Brechungsindex aufweist, wobei sie dazu geeignet ist, einen auf die genannte Schnittstelle (60) einfallenden Lichtstrahl (20) im inneren des genannten Lichtleiters (28) mit einem Winkel (ϑ) zu reflektieren, der größer ist als ein Grenzwinkel, der durch die genannte Schnittstelle (60) definiert wird, wobei der genannte Winkel (ϑ) bezüglich einer zur Schnittstelle (60) senkrecht stehenden Geraden (N) gemessen wird. Die Lichtextraktionswand (36) des Lichtleiters (28) wird derart ausgebildet, dass sie den auf sie einfallenden Lichtstrahl so ablenkt, dass dieser unter einem Winkel (ϑ) auf die Schnittstelle (60) einfällt, der geringer als der Grenzwinkel ist, damit er die Schnittstelle (60) passieren und ins Innere der genannten Lichtleiterplatte (48) eindringen kann, um dann in ihrem Inneren bis zur Erreichung der zweiten Lichtaustrittswand (56) der Lichtleiterplatte (48) geleitet zu werden.

Description

ANWENDUNGSBEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, wie ein Automobil-Scheinwerfer und Ähnliches.
STAND DER TECHNIK
Der Begriff Automobil-Scheinwerfer bezeichnet unterschiedslos ein Rücklicht oder einen Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs, wobei letzterer auch Lampe, Licht oder Leuchte genannt wird.
Wie bekannt, ist ein Automobil-Scheinwerfer eine Vorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Beleuchtung und/oder zur Warnung bzw. zum Signalisieren, die mindestens ein Außenlicht des Fahrzeugs umfasst, die eine Funktion der Beleuchtung und/oder der Warnung für den Außenbereich des Fahrzeugs hat, wie zum Beispiel ein Positionslicht, eine Leuchte zur Fahrtrichtungsanzeige, ein Bremslicht, eine Nebelschlussleuchte, ein Rückfahrscheinwerfer, ein Abblendlicht, ein Fernlicht und Ähnliches.
Zum Zweck der folgenden Erfindung bezeichnet der Begriff Beleuchtungsvorrichtung jedoch nicht nur einen Automobil-Scheinwerfer, wie oben beschrieben, sondern auch weitere Vorrichtungen für Kraftfahrzeuge zur Beleuchtung und/oder zur Warnung, wie zum Beispiel Deckenlampen und Ähnliches.
Somit bezeichnet der Begriff Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Beleuchtung und/oder zur Warnung, die mindestens ein Licht zur Beleuchtung und/oder zur Warnung umfasst.
In der folgenden Behandlung wird dennoch auf einen Automobil-Scheinwerfer Bezug genommen, ohne deshalb eine Allgemeingültigkeit einzubüßen.
Die Beleuchtungsvorrichtung in ihrer einfachsten Abstraktion umfasst einen Gefäßkörper, einen linsenförmigen Körper und mindestens eine Lichtquelle.
Der linsenförmige Körper ist zur Schließung einer Öffnung des Gefäßkörpers platziert, sodass eine Aufnahmekammer gebildet wird. In der Aufnahmekammer ist die Lichtquelle untergebracht, die derart ausgerichtet sein kann, dass sie Licht in Richtung des linsenförmigen Körpers emittiert, wenn sie mit elektrischer Energie versorgt wird.
Anspruchsvollere Beleuchtungsvorrichtungen enthalten darüber hinaus optische Systeme, die mit der Lichtquelle verknüpft bzw. diesen zugeordnet sind. Insbesondere sind beim Stand der Technik optische Systeme bekannt, die mit einem stabförmig ausgebildeten Lichtleiter ausgestattet sind, der ein Ende aufweist, das zur Lichtquelle gewandt ist, typischerweise eine Leuchtdiode, die ein Lichtbündel bzw. -strahl ins Innere des Lichtleiters lenkt.
Das Lichtbündel wird durch aufeinanderfolgende Reflexionen im Inneren des Leichtleiters übertragen und entsprechend mittels Extraktionsvorrichtungen extrahiert, die typischerweise an einer hinteren Wand des Lichtleiters angeordnet werden, die einer frontalen Wand des Lichtleiters, oder auch Ausgangswand für die Lichtstrahlen, gegenübersteht.
Oftmals ist es aus Gründen des Designs notwendig, beleuchtende Flächen des optischen Systems, wie zum Beispiel die frontale Wand des Lichtleiters, an vorbestimmten Stellen innerhalb der Aufnahmekammer der Beleuchtungsvorrichtung anzuordnen, zum Beispiel in unmittelbarer Nähe des linsenförmigen Körpers.
Zu diesem Zweck ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass eine Lichtleiterplatte vorgesehen werden kann, die in der Nähe der genannten frontalen Wand des Lichtleiterstabs angeordnet wird, sodass die Lichtstrahlen beim Austritt aus dem Lichtleiterkörper hin zu einer zweiten Austrittswand der Lichtleiterplatte geleitet werden, die sich an einer gewünschten Stelle befindet.
Wenn einerseits diese Lösung es erlaubt, das genannte Bedürfnis nach Ästhetik zu erfüllen, ist diese Lösung andererseits aus Sicht der Optik bzw. der Energieeffizienz nicht optimiert.
In der Tat sind die beiden Teile, nämlich der Lichtleiter und die Lichtleiterplatte, durch einen Zwischenraum aus Luft getrennt.
Auf diese Weise durchlaufen die aus der Wand des Lichtleiters austretenden Lichtstrahlen zwei separate Schnittstellen. Eine erste Schnittstelle besteht im Bereich des Übergangs von der Ausgangswand zur umgebenden Luft, und eine zweite Schnittstelle besteht im Bereich des Übergangs von der Luft zur Eintrittswand der Lichtleiterplatte. Vom Standpunkt der Optik bedingt jede Schnittstelle Fresnel-Verluste: Anders ausgedrückt, wird ein Teil der Lichtleistung von der Schnittstelle übertragen und ein Teil wird reflektiert. Der Anteil der reflektierten Menge bildet eben den genannten Fresnel-Verlust.
Weiterhin können einige aus dem Lichtleiter austretende Strahlen unter einem derartigen Winkel abgestrahlt werden, dass sie nicht in die Lichtleiterplatte eingekoppelt oder in diese gelenkt werden.
Darüber hinaus zieht diese bekannte Lösung weitere Nachteile nach sich, wie zum Beispiel die Herstellung und die Befestigung am Scheinwerfer von zwei voneinander mechanisch separaten Bauteilen.
VORSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die Lösungen nach dem Stand der Technik weisen also den Nachteil auf, dass sie die optische Effizienz insgesamt verschlechtern, mit einem entsprechenden gesteigerten Verbrauch, und dass der Raumbedarf und die Kosten für die Herstellung und den Zusammenbau gesteigert werden.
Es besteht demnach zunehmend die Notwendigkeit eine Beleuchtungsvorrichtung zu realisieren, die es erlaubt, die Nachteile und die Begrenzungen der bekannten Lösungen zu überwinden.
Diese Begrenzungen werden durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Herstellungsverfahren für eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 14 überwunden.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den darauf folgenden Ansprüchen beschrieben.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nun folgende Beschreibung von ihren bevorzugten und nicht begrenzenden Ausführungsbeispielen verständlicher erscheinen, wobei:
die 1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung in zusammengefügter Konfiguration dar, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
die 2 stellt eine perspektivische Ansicht in gesonderten Teilen der Vorrichtung nach 1 dar;
die 3–4 stellen perspektivische Ansichten aus verschiedenen Blickwinkeln eines Bauteils der Beleuchtungsvorrichtung nach 1 dar, das einen Lichtleiter und einer Lichtleiterplatte umfasst, die miteinander verknüpft bzw. zugeordnet sind;
die 5 stellt eine Ansicht im Schnitt entlang der Ebene V-V nach 4 dar;
die 6 stellt eine Ansicht im Schnitt entlang der Ebene V-V nach 4 dar, entsprechend möglicher Varianten der Ausführung der vorliegenden Erfindung;
die 7 stellt eine Draufsicht des Bauteils der 3–4 dar;
die 8 stellt das vergrößerte Detail VIII aus 7 dar;
die 9–10 stellen schematische Funktionsansichten eines Bauteils der Beleuchtungsvorrichtung dar, gemäß Varianten der Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Die gemeinsamen Elemente oder Elementteile bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen werden mit den gleichen Kennzahlen bezeichnet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die genannten Figuren, wird mit der Kennzahl 4 die Gesamtheit einer Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bezeichnet, wie zum Beispiel ein Automobil-Scheinwerfer, auf den sich die folgende Abhandlung beziehen wird, ohne die Allgemeingültigkeit einzubüßen.
Wie bereits oben angedeutet, wird mit dem Begriff Automobil-Scheinwerfer unterschiedslos ein Rücklicht oder einen Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, wobei letzterer auch Lampe, Licht oder Leuchte genannt wird. Wie bekannt, umfasst ein Automobil-Scheinwerfer mindestens ein Außenlicht des Fahrzeugs, das eine Funktion der Beleuchtung und/oder der Warnung hat, wie zum Beispiel ein Positionslicht, das ein vorderes, hinteres oder seitliches Positionslicht sein kann, eine Leuchte zur Fahrtrichtungsanzeige, ein Bremslicht, eine Nebelschlussleuchte, ein Fernlicht, ein Abblendlicht, und Ähnliches.
Gleichwohl steht außer Frage, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff Kraftfahrzeugs-Beleuchtungsvorrichtung für eine generische Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Beleuchtung und/oder Warnung steht, die mindestens eine Leuchte des Fahrzeugs umfasst, die eine Funktion der Beleuchtung oder Warnung hat.
Außerdem muss auch die Definition von kraftfahrzeugtypische Beleuchtung in einem generischen Sinn verstanden werden, da diese eine Beleuchtungsvorrichtung umfasst, die dazu geeignet ist, bei einem beliebigen Typ von Fortbewegungsmittel eingesetzt zu werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung 4 umfasst einen Gefäßkörper 8, üblicherweise aus einem Polymer-Material, der die Befestigung der Beleuchtungsvorrichtung 4 am entsprechenden Fahrzeug ermöglicht.
Der Gefäßkörper 8 begrenzt einen Aufnahmesitz 12, der mindestens eine Lichtquelle 16 aufnimmt, die zur Versorgung derselben mit elektrischen Verbindungsmitteln elektrisch verbunden ist, und die dazu geeignet ist, ein Lichtbündel bzw. -strahl zu emittieren, das eine Vielzahl an Lichtstrahlen 20 umfasst, die sich außerhalb der Beleuchtungsvorrichtung 4 auszubreiten sollen. Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Arten von Lichtquellen 16 verwendet werden; vorzugsweise ist die Lichtquelle eine Lichtquelle aus Leuchtdioden (LED).
Die Beleuchtungsvorrichtung 4 umfasst außerdem einen linsenförmigen Körper 24, der zur Schließung des Aufnahmesitzes 12 platziert ist und der dazu geeignet ist, das von der Lichtquelle 16 erzeugte Lichtbündel zu empfangen, und es außerhalb des Beleuchtungskörpers 4 ausbreiten zu lassen, wobei es den linsenförmigen Körper 24 durchläuft.
Der linsenförmige Körper 24 wird aus einem zumindest teilweise transparenten oder halbtransparenten oder lichtdurchlässigen Material hergestellt und kann auch einen undurchsichtigen bzw. matten Abschnitt beinhalten, auf eine Weise jedoch, die die Durchquerung des Lichtbündels erlaubt, der von der Lichtquelle 16 erzeugt wird.
Die Lichtquelle 16 ist einem Lichtleiter 28 zugewandt, der vorzugsweise stabförmig ausgebildet ist, der eine erste Lichteintrittswand 32 umfasst, durch die ein von der Lichtquelle 16 erzeugtes Lichtbündel eintritt, eine Lichtextraktionswand 36, die das auf sie einfallende Licht in Richtung einer ersten Lichtaustrittswand 40 ablenkt.
Das Licht, oder besser die Lichtstrahlen 20, breiten sich im Inneren des Lichtleiters 28 aus, indem sie die Bedingung der inneren Totalreflexion einhalten, und treten aus der ersten Lichtaustrittswand 40 aus.
Somit hat der Lichtleiter die Funktion, ein Lichtbündel zu empfangen und in seinem Inneren durch innere Totalreflexion zu übertragen bzw. zu propagieren; das genannte Lichtbündel wird von der Lichtextraktionswand 36 in Richtung der ersten Lichtaustrittswand 40 extrahiert.
Die Lichtextraktionswand 36 umfasst auf bekannte Weise eine Vielzahl an Extraktionselementen 44, wie zum Beispiel Prismen 44.
Auf vorteilhafte Weise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 4 eine Lichtleiterplatte 48, die mit dem Lichtleiter 28 verknüpft bzw. diesem zugeordnet ist und die mit einer zweiten Lichteintrittswand 52 und mit einer zweiten Lichtaustrittswand 56 ausgestattet ist, in die das Lichtbündel ausgehend von der zweiten Lichteintrittswand 52, unter Einhaltung der Bedingung innerer Totalreflexion eintritt, zwischen der ersten Lichteintrittswand 32 und einer distalen Wand 68 übertragen bzw. propagiert wird, und durch die zweite Lichtaustrittswand 56 austritt.
Auf vorteilhafte Weise sind die erste Lichtaustrittswand 40 und die zweite Lichteintrittswand 52 einstückig miteinander verbunden, wodurch sie eine Schnittstelle 60 bestimmen, die derart strukturiert ist, dass sie eine Variation des Brechungsindex aufweist. Die genannte Schnittstelle 60 ist dazu geeignet, einen auf die genannte Schnittstelle 60 einfallenden Lichtstrahl 20 im inneren des genannten Lichtleiters 28 mit einem Winkel ϑ zu reflektieren, der größer ist als ein Grenzwinkel, der durch die genannte Schnittstelle 60 definiert wird. Der genannte Winkel ϑ wird bezüglich einer Geraden N gemessen, die zur Schnittstelle 60 senkrecht steht, im Schnittpunkt zwischen dem Strahl, der Geraden N und der Schnittstelle 60.
Die Lichtextraktionswand 36 des Lichtleiters 28 wird derart ausgebildet, dass sie den Lichtstrahl auf sich einfallend ablenkt, damit er auf die Schnittstelle 60 unter einem Winkel ϑ einfällt, der geringer als der Grenzwinkel ist, sodass er die Schnittstelle 60 durchläuft und in das Innere der Lichtleiterplatte 48 eindringen kann. Dort, also im Inneren der Lichtleiterplatte 48, wird der Lichtstrahl, unter Einhaltung der Bedingung innerer Totalreflexion, zwischen den Oberflächen der Lichtleiterplatte 48 abgelenkt, bis er die zweite Lichtaustrittswand 56 der Lichtleiterplatte 48 erreicht.
Nach einer möglichen Ausführungsform erhält man die genannte Variation des Brechungsindex durch Dotierung im Bereich der Schnittstelle 60; zum Beispiel kann die Dotierung mittels Zugabe von kleinen Mengen an einem geeigneten Material durchgeführt werden, um die physikalischen Eigenschaften der Schnittstelle 60 zu modifizieren.
Nach einer weiteren Ausführungsform erhält man die genannte Variation des Brechungsindex, indem der Lichtleiter 28 und die Lichtleiterplatte 48 aus entsprechenden Materialien hergestellt werden, die einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen.
Als Beispiel kann es vorgesehen werden, den Lichtleiter aus Polycarbonat (PC) herzustellen, der einen Brechungsindex von etwa 1,586 aufweist, und die Lichtleiterplatte 48 aus Polymethylmethacrylat (PMMA) herzustellen, das einen Brechungsindex von 1,493 aufweist, oder aus Silikon, das für eine Strahlung im sichtbaren Bereich einen Brechungsindex von 1,41 aufweist.
Die Variation des Brechungsindex wird als Verkleinerung des Brechungsindex verstanden, wobei der Lichtleiter 28 gegenüber der Lichtleiterplatte 48 einen größeren Brechungsindex aufweist. Je größer der Sprung im Wert des Brechungsindex ist, umso geringer ist der Wert des Grenzwinkels, was einem auf der Schnittstelle 60 einfallenden Lichtstrahl 20 einen größeren Spielraum einräumt, um die Bedingung der inneren Totalreflexion im inneren des Lichtleiters 28 einzuhalten.
Die Lichtquelle 16 und/oder die erste Lichteintrittswand 32 des Lichtleiters 28 sind außerdem derart ausgebildet, dass sie die in den Lichtleiter 28 eintretenden Lichtstrahlen 20 ablenken, um die Bedingung der inneren Totalreflexion im Bereich der Schnittstelle 60 einzuhalten.
Insbesondere sind die Lichtquelle 16 und/oder die erste Lichteintrittswand 32 des Lichtleiters 28 derart ausgebildet, dass sie die Lichtstrahlen 20 ablenken, sodass diese auf die Schnittstelle 60 unter einem Winkel ϑ einfallen, der größer als der genannte Grenzwinkel ist, wobei der genannte Winkel ϑ bezüglich einer Geraden N gemessen wird, die senkrecht zur Schnittstelle 60 steht (9, 10).
Nach einer möglichen Ausführungsform umfassen die Lichtquelle 16 und/oder die erste Lichteintrittswand 32 des Lichtleiters 28 eine Kollimationsoptik 64, sodass die in den Lichtleiter 28 eintretenden Lichtstrahlen 20 abgelenkt werden können, um die Bedingung der inneren Totalreflexion im Bereich der Schnittstelle 60 einzuhalten (9, 10).
Zum Beispiel sieht man in den 9, 10, wie es dank der Kollimationsoptik 64 möglich wird den Einfallswinkel zwischen einem Lichtstrahl 20 und der Schnittstelle 60 zu modifizieren, um die Bedingung der inneren Totalreflexion einzuhalten, die von der Schnittstelle 60 selbst definiert wird.
Die Lichtstrahlen 20, die auf die Schnittstelle 60 die unter einem Winkel ϑ einfallen, der größer als der genannte Grenzwinkel ist, können somit ins Innere des Lichtleiters 28 kanalisiert werden, wobei sie die Bedingung der inneren Totalreflexion einhalten, und in Richtung der Lichtextraktionswand 36 geleitet werden.
Der Lichtleiter 28 und die Lichtleiterplatte 48 sind im Bereich der genannten Schnittstelle 60 gegenseitig aneinander befestigt.
Vorzugsweise werden der Lichtleiter 28 und die Lichtleiterplatte 48 im Bereich der genannten Schnittstelle 60 gemeinsam geformt bzw. gebildet bzw. ko-bedruckt bzw. ko-gedruckt ohne Unterbrechung der Kontinuität.
Nach der vorliegenden Erfindung weist die genannte Schnittstelle 60 eine geschwungene Liniengeometrie auf in Bezug auf eine Schnittebene P, die zu einer vorherrschenden Ausbreitungsachse S-S des Lichtleiters 28 senkrecht steht.
Die vorherrschende Ausbreitungsachse S-S des Lichtleiters 28 bezeichnet die Mittellinie des Lichtleiters 28, parallel zu der der Lichtleiter 28 in seinem Inneren die verschiedenen Lichtstrahlen 20 durch innere Totalreflexion überträgt. Diese vorherrschende Ausbreitungsachse S-S des Lichtleiters 28 ist typischerweise krummlinig, aber sie kann auch geradlinig sein.
Nach der vorliegenden Erfindung kann die genannte Schnittstelle 60 verschiedene Geometrien aufweisen; vorzugsweise weist die genannte Schnittstelle in Bezug auf die genannte Schnittebene P, die zur vorherrschenden Ausbreitungsachse S-S des Lichtleiters 28 senkrecht steht, eine zylindrische Geometrie auf.
Nach weiteren möglichen Ausführungsformen weist die genannte Schnittstelle, in Bezug auf die genannte Schnittebene P, die zur vorherrschenden Ausbreitungsachse S-S des Lichtleiters 28 senkrecht steht, eine elliptische oder parabolische Geometrie auf.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, überträgt der Lichtleiter 28 das Lichtbündel entlang der vorherrschenden Ausbreitungsachse S-S. Der Lichtleiter verläuft ausgehend von einer ersten Lichteintrittswand 32 hin zu einer distalen Wand 68 der Lichtleiterplatte 48, entlang der vorherrschenden Ausbreitungsachse S-S.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Lichtleiterplatte 48 im Bereich der distalen Wand 68 eine Diffusions- und/oder Reflexions-Oberfläche 72, die in der Lage ist, die Lichtstrahlen 20, die die Bedingung innerer Totalreflexion nicht einhalten und zur Diffusionsoberfläche 72 selbst gerichtet sind, zu reflektieren, indem sie sie auf diese Weise in Richtung der zweiten Lichtaustrittswand 56 neu ausrichtet.
Zum Beispiel umfasst die Diffusions- und/oder Reflexions-Oberfläche 72 eine reflektierende metallisierte Oberfläche.
Die Diffusions- und/oder Reflexions-Oberfläche 72 kann Mikrooptiken umfassen, die derart ausgebildet werden, dass sie den Lichtstrahl 20 zur zweiten Lichtaustrittswand 56 hin reflektieren.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge 4, die folgende Phasen umfasst:

– bereitstellen eines Gefäßkörpers 8, der einen Aufnahmesitz 12 begrenzt, der mindestens eine Lichtquelle 16 aufnimmt, die zur Versorgung derselben mit elektrischen Verbindungsmitteln elektrisch verbunden ist, und die dazu geeignet ist, ein Lichtbündel zu emittieren, das eine Vielzahl an Lichtstrahlen umfasst, zur Ausbreitung außerhalb der Beleuchtungsvorrichtung 4.
– bereitstellen eines linsenförmigen Körpers 20, der zur Schließung des Aufnahmesitzes 12 platziert ist und der dazu geeignet ist, das von der Lichtquelle 16 erzeugte Lichtbündel zu empfangen, und es außerhalb des Beleuchtungskörpers 4 ausbreiten zu lassen.
– wobei die Lichtquelle 16 einem Lichtleiter 28 zugewandt ist, der eine erste Lichteintrittswand 32 umfasst, durch die ein von der Lichtquelle 16 erzeugtes Lichtbündel eintritt, eine Lichtextraktionswand 36, die einen Teil des auf sie einfallende Lichtes in Richtung einer ersten Lichtaustrittswand 40 ablenkt, in der sich das Licht, im Inneren des Lichtleiters 28 ausbreitet, wobei sie die Bedingung der inneren Totalreflexion einhält, und tritt aus der ersten Lichtaustrittswand 40 aus.

Auf vorteilhafte Weise umfasst das Verfahren folgende Phasen:

– vorsehen einer Lichtleiterplatte 48, die mit einer zweiten Lichteintrittswand 52 und mit einer zweiten Lichtaustrittswand 56 ausgestattet ist, in die das Lichtbündel ausgehend von der zweiten Lichteintrittswand 52 eintritt, die sich durch innere Totalreflexion überträgt, und durch die zweite Lichtaustrittswand 56 austritt.
– einstückig miteinander verbinden der ersten Lichtaustrittswand 40 und der zweiten Lichteintrittswand 52, wodurch eine Schnittstelle 60 bestimmt wird, die derart strukturiert ist, dass sie eine Variation des Brechungsindex aufweist, wobei die genannte Schnittstelle 60 dazu geeignet ist, einen auf die genannte Schnittstelle 60 einfallenden Lichtstrahl 20 im inneren des genannten Lichtleiters 28 mit einem Winkel ϑ zu reflektieren, der größer ist als ein Grenzwinkel, der durch die genannte Schnittstelle 60 definiert wird, wobei der genannte Winkel ϑ bezüglich einer Geraden N gemessen wird, die zur Schnittstelle 60 senkrecht steht.

Auf vorteilhafte Weise werden der Lichtleiter 28 und die Lichtleiterplatte 48 durch Spritzguss ohne Unterbrechung der Kontinuität zwischen der ersten Lichtaustrittswand 40 des Lichtleiters 28 und der zweiten Lichteintrittsfläche 52 der Lichtleiterplatte 48 gemeinsamen geformt bzw. gebildet bzw. gedruckt.
Wie man durch die Beschreibung nachvollziehen kann, erlaubt die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung, die Nachteile beim Stand der Technik zu überwinden.
Tatsächlich ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in der Lage, die angestrebte optische Wirkung am Ende zu erreichen, wobei der Gesamtraumbedarf und die Kosten für die Herstellung und für den Zusammenbau gering gehalten werden.
Tatsächlich werden der Lichtleiter und die Lichtleiterplatte zunächst in einem einzigen Körper verbunden, sodass der Gesamtraumbedarf des Bauteils und somit des Automobil-Scheinwerfers reduziert wird.
Außerdem fallen auch die Kosten für die Herstellung und für den Zusammenbau geringer aus, da man ein einziges Bauteil erhält, das dazu geeignet ist, das Licht zu extrahieren und zum linsenförmigen Körper zu leiten. Die Lichtleiterplatte ermöglicht die Erzeugung eines gewünschten Lichtprofils, wobei das Lichtbündel konzentriert wird und somit Streuungen verringert werden. Wie vorstehend dargelegt vermeidet man eine Streuung im Bereich der Kopplung zwischen dem Ausgang des Lichtleiters und dem Eingang in die Lichtleiterplatte, die aber bei den Lösungen nach dem Stand der Technik auftritt.
Darüber hinaus schwindet, dank der einteiligen Herstellung des Lichtleiters mit der Lichtleiterplatte, eine Refraktions- bzw. Brechungs-Schnittstelle gegenüber Lösungen, die die Trennung der beiden Bauteile mit dazwischenliegender Luft vorsehen. Auf diese Weise verringert man, wie vorstehend dargelegt, die Fresnel-Verluste.
Daher erlaubt die erfindungsgemäße Lösung Alles in allem die optische/energetische Effizienz des Automobil-Scheinwerfers gegenüber den bekannten Lösungen, bei denen der Lichtleiter und die Lichtleiterplatte als voneinander getrennte Teile vorkommen, zu verbessern.
Außerdem erleichtert die Anwesenheit der Lichtleiterplatte auf der Seite der ersten Lichtaustrittswand des Lichtleiterkörpers die Homogenisierung und die Kollimation/Fokussierung des insgesamt von der zweiten Lichtaustrittswand abgegebenen Lichtbündels.
Ein Fachmann wird an den beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen zahlreiche Modifikationen und Varianten vornehmen können, um mögliche und spezifische Anforderungen zu erfüllen, die jedoch alle im Rahmen der Erfindung enthalten sind, wie sie durch die nun folgenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge (4), die Folgendes umfasst: – einen Gefäßkörper (8), der einen Aufnahmesitz (12) begrenzt, der mindestens eine Lichtquelle (16) aufnimmt, die derart strukturiert ist, dass sie ein Lichtbündel abgibt, das eine Vielzahl an Lichtstrahlen umfasst, wenn sie mit elektrischer Energie versorgt wird – einen linsenförmigen Körper (24), der zur Schließung des Aufnahmesitzes (12) angeordnet und dazu geeignet ist, vom genannten Lichtbündel durchquert zu werden, – einen Lichtleiter (28), der dazu geeignet ist, in seinem Inneren das genannte Lichtbündel zu propagieren, und der eine erste Lichteintrittswand (32), die zum Empfang des genannten Lichtbündels der genannten Lichtquelle (16) zugewandt ist, eine erste Lichtaustrittswand (40), und eine Lichtextraktionswand (36) umfasst, die dazu geeignet ist, das auf sie einfallende Licht in Richtung der genannten ersten Lichtaustrittswand (40) abzulenken, – eine Lichtleiterplatte (48), die dem Lichtleiter (28) zugeordnet und mit einer zweiten Lichteintrittswand (52), die der genannten ersten Lichtaustrittswand (40) des Lichtleiters (28) zugewandt ist, und mit einer zweiten Lichtaustrittswand (56) ausgestattet ist, wobei die genannte Lichtleiterplatte (48) dazu geeignet ist, in ihrem Inneren das genannte Lichtbündel in Richtung der genannten zweiten Lichtaustrittswand (56) zu propagieren, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtaustrittswand (40) und die zweite Lichteintrittswand (52) miteinander einteilig verbunden sind und eine Schnittstelle (60) bestimmen, die derart strukturiert ist, dass sie eine Variation des Brechungsindex aufweist, wobei die genannte Schnittstelle (60) dazu geeignet ist, einen auf die genannte Schnittstelle (60) einfallenden Lichtstrahl (20) zu reflektieren, und zwar im Inneren des genannten Lichtleiters (28) mit einem Winkel (ϑ), der größer ist als ein Grenzwinkel, der durch die genannte Schnittstelle (60) definiert ist, wobei der genannte Winkel (ϑ) bezüglich einer zur Schnittstelle (60) senkrecht stehenden Geraden (N) gemessen wird, und dadurch, dass die Lichtextraktionswand (36) des Lichtleiters (28) derart ausgebildet wird, dass sie den auf sie einfallenden Lichtstrahl so ablenkt, dass dieser unter einem Winkel (ϑ) auf die Schnittstelle (60) einfällt, der geringer als der Grenzwinkel ist, sodass er die Schnittstelle (60) passieren und ins Innere der genannten Lichtleiterplatte (48) eindringen kann, um in ihrem Inneren bis zur Erreichung der zweiten Lichtaustrittsfläche (56) der Lichtleiterplatte (48) geleitet zu werden.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei die genannte Variation des Brechungsindex durch Dotierung im Bereich der Schnittstelle (60) erhalten ist.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lichtleiter (28) und die Lichtleiterplatte (48) aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes hergestellt sind.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der Ansprüche von 1 bis 3, wobei der Lichtleiter (28) und die Lichtleiterplatte (48) im Bereich der genannten Schnittstelle (60) gegenseitig aneinander befestigt sind.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (28) und die Lichtleiterplatte (48) im Bereich der genannten Schnittstelle (60) gemeinsam geformt bzw. ko-gedruckt sind.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannte Schnittstelle (60) in Bezug auf eine zu einer vorherrschenden Ausbreitungsachse (S-S) des Lichtleiters (28) senkrechte Schnittebene (P) eine geschwungene Liniengeometrie aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannte Schnittstelle (60) in Bezug auf eine zu einer vorherrschenden Ausbreitungsachse (S-S) des Lichtleiters (28) senkrechte Schnittebene (P) eine zylindrische oder elliptische oder parabolische Geometrie aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannte Variation des Brechungsindex durch eine Verkleinerung des Brechungsindex definiert ist, wobei der Lichtleiter (28) einen größeren Brechungsindex aufweist als die Lichtleiterplatte (48).
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (16) und/oder die erste Lichteintrittswand (32) des Lichtleiters (28) eine Kollimationsoptik (64) umfassen, die derart strukturiert ist, dass die in den Lichtleiter (28) eintretenden Lichtstrahlen (20) abgelenkt werden, um die Bedingung der inneren Totalreflexion im Bereich der Schnittstelle (60) einzuhalten, wobei die Kollimationsoptik (64) derart ausgebildet ist, dass sie die Lichtstrahlen (20) derart ablenkt, dass diese auf die Schnittstelle (60) unter einem Winkel (ϑ) einfallen, der größer als der genannte Grenzwinkel ist, der durch die Schnittstelle (60) definiert wird, wobei der genannte Winkel (ϑ) bezüglich einer zur Schnittstelle (60) senkrechten Geraden (N) gemessen wird.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannte Lichtextraktionswand (36) eine Vielzahl an Extraktionselementen (44), wie Prismen umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtleiterplatte (48) entsprechend einer der ersten Lichteintrittswand (32) entgegengesetzten distalen Wand (68), entlang einer vorherrschenden Ausbreitungsachse (S-S) des Lichtleiters (28), eine Diffusions- und/oder Reflexions-Oberfläche (72) umfasst, um die auf sie einfallenden Lichtstrahlen (20) zu reflektieren und sie in Richtung der zweiten Lichtaustrittswand (56) auszurichten.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach Anspruch 11, wobei die genannte Diffusions- und/oder Reflexions-Oberfläche (72) eine reflektierende metallisierte Oberfläche und/oder Mikrooptiken umfasst, die derart ausgebildet sind, dass sie den Lichtstrahl (20) zur zweiten Lichtaustrittswand (56) hin reflektieren.
Beleuchtungsvorrichtung (4) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (16) eine Leuchtdiode (LED) ist.
Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge (4), die folgende Phasen umfasst: – Bereitstellen eines Gefäßkörpers (8), der einen Aufnahmesitz (12) begrenzt, der mindestens eine Lichtquelle (16) aufnimmt, die dazu strukturiert ist, ein Lichtbündel zu emittieren, das eine Vielzahl an Lichtstrahlen umfasst, wenn sie mit elektrischer Energie versorgt wird – Vorsehen eines linsenförmigen Körpers (24), der zur Schließung des Aufnahmesitzes (12) angeordnet wird und der dazu geeignet ist, vom genannten Lichtbündel durchquert zu werden, – Vorsehen eines Lichtleiters (28), der dazu geeignet ist, in seinem Inneren das genannte Lichtbündel zupropagieren, und der eine erste Lichteintrittswand (32), die zum Empfang des genannten Lichtbündels der genannten Lichtquelle (16) zugewandt ist, eine erste Lichtaustrittswand (40), und eine Lichtextraktionswand (36) umfasst, die dazu geeignet ist, das auf sie einfallende genannte Lichtbündel in Richtung der genannten ersten Lichtaustrittswand (40) abzulenken, – Bereitstellen einer Lichtleiterplatte (48), die mit dem Lichtleiter (28) zugeordnet und mit einer zweiten Lichteintrittswand (52), die der genannten ersten Lichtaustrittswand (40) des Lichtleiters (28) zugewandt ist, und mit einer zweiten Lichtaustrittswand (56) ausgestattet ist, wobei die genannte Lichtleiterplatte (48) dazu geeignet ist, in ihrem Inneren das genannte Lichtbündel in Richtung der genannten zweiten Lichtaustrittswand (56) zu übertragen, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: einteiliges miteinander Verbinden der ersten Lichtaustrittswand (40) und der zweiten Lichteintrittswand (52), sodass eine Schnittstelle (60) bestimmt wird, die derart strukturiert ist, dass sie eine Variation des Brechungsindex aufweist, wobei die genannte Schnittstelle (60) dazu geeignet ist, einen auf die genannte Schnittstelle (60) einfallenden Lichtstrahl (20) zu reflektieren, und zwar im Inneren des genannten Lichtleiters (28) mit einem Winkel (ϑ), der größer ist als ein Grenzwinkel, der durch die genannte Schnittstelle (60) definiert wird, wobei der genannte Winkel (ϑ) bezüglich einer zur Schnittstelle (60) senkrecht stehenden Geraden (N) gemessen wird, und dadurch, dass die Lichtextraktionswand (36) des Lichtleiters (28) derart ausgebildet wird, dass sie den auf sie einfallenden Lichtstrahl so ablenkt, dass dieser unter einem Winkel (ϑ) auf die Schnittstelle (60) einfällt, der geringer als der Grenzwinkel ist, damit er die Schnittstelle (60) passieren und ins Innere der genannten Lichtleiterplatte (48) eindringen kann, um dann in ihrem Inneren bis zur Erreichung der zweiten Lichtaustrittsfläche (56) der Lichtleiterplatte (48) geleitet zu werden.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Lichtleiter (28) und die Lichtleiterplatte (48) mittels gemeinsamer Formung bzw. Ko-Druck miteinander verknüpft sind, und zwar ohne Unterbrechung der Kontinuität zwischen der ersten Lichtaustrittswand (40) des Lichtleiters (28) und der zweiten Lichteintrittsfläche (52) der Lichtleiterplatte (48).