-
Die Erfindung betrifft einen Lichtleiter für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, die einen Lichtleiter zur Verteilung und Auskopplung von Licht umfassen, sind allgemein bekannt.
-
Aus der
DE 20 2012 000 567 U1 ist ein Lichtleiter bekannt, dessen Lichtaustrittsfläche eine Grenzfläche eines quer zur Hauptausbreitungsrichtung aus einer Seite des Lichtleiters herausragenden Auskoppelelements ist. Des Weiteren ist ein lichtbrechendes optisches Element vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, um aus der Lichtaustrittsfläche ausgekoppeltes Licht in wenigstens eine vorbestimmte Richtung zu lenken.
-
Aus der
DE 10 2011 004 349 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bekannt, die einen transparenten Lichtleiter und mindestens eine einem Auskoppelelement zugeordnete Grenzfläche aufweist. Die Hauptabstrahlrichtung ist ausgehend von der mindestens einen Grenzfläche weg von dem Lichtleiter gerichtet, sodass das an der mindestens einen Grenzfläche reflektierte Licht den Lichtleiter nicht durchstrahlt.
-
Aus der
DE 10 2008 016 764 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die mehrere Grenzflächen umfasst. Ein Ausgabebereich weist zum Auskoppeln des Lichts aus dem Lichtleiter mehrere Auskoppelelemente auf. Jeder Grenzfläche ist mindestens ein Auskoppelelement zugeordnet. Die Grenzflächen sind relativ zu den ihnen zugeordneten Auskoppelelementen derart ausgerichtet und/oder geformt, dass zumindest ein Teil des von den Grenzflächen reflektierten Lichts durch den Lichtleiter durchstrahlt.
-
Die beiden vorgenannten Anordnungen haben den Nachteil, dass der Lichtleiter bzw. die Auskoppelelemente die Lichtverteilung in störender Weise beeinflussen.
-
Mithin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Lichtleiter bereitzustellen, der die Effizienz erhöht und gleichzeitig den nötigen Bauraum reduziert.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Lichtleiter nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
-
Es wird ein Lichtleiter für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem der Lichtleiter so ausgebildet ist, um über einen Einkoppelbereich eingekoppeltes Licht entlang einer Hauptausbreitungsrichtung im Lichtleiter zu einem Auskoppelbereich zu leiten. Der Auskoppelbereich umfasst eine zur Hauptausbreitungsrichtung schräg verlaufende Grenzfläche. Eine Durchgangsöffnung durch den Lichtleiter verbindet eine erste und eine zweite Seitenfläche des Lichtleiters miteinander. Die Grenzfläche begrenzt die Durchgangsöffnung. Der Auskoppelbereich umfasst eine Lichtaustrittsfläche als Teil der ersten Seitenfläche. Vorteilhaft kann auf diese Art und Weise Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden, ohne dass über die Seitenflächen hinausragende Auskoppelelemente vorgesehen werden. Mithin verringert sich vorteilhaft der nötige Bauraum für den Lichtleiter.
-
Darüber hinaus kann die Anzahl der Einkoppellichtquellen reduziert werden, da der Auskoppelbereich funktional eine Einzellichtquelle darstellt. Darüber hinaus ergeben sich Freiheitsgrade bei der Anordnung der Einkoppellichtquellen. Auch ergeben sich Fertigungsvorteile, da eine hohe Anzahl virtueller Einzellichtquellen im Sinne der vorgenannten funktionalen Einzellichtquellen mittels eines Lichtleiters realisiert werden können. Somit reduzieren sich die Kosten für den gesamten Scheinwerfer.
-
Des Weiteren wird ein Effizienzgewinn erreicht, da aufgrund der Durchgangsöffnung die gesamte Dicke des Lichtleiters zur Umlenkung mittels der Grenzfläche zur Verfügung steht und anschließend eine Auskopplung des Lichtes mittels der Lichtauskoppelfläche erfolgt.
-
Vorteilhaft ermöglicht der Lichtleiter Freiheitsgrade bei der Orientierung im Fahrzeug sowie bei der Anordnung der Durchstrahlung in die Hauptausbreitungsrichtung.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform schließen die Lichtaustrittsfläche und die Grenzfläche oder die erste Seitenfläche und eine gedachte Verlängerung der Grenzfläche in einem Längsschnitt des Lichtleiters einen Winkel von kleiner 90° ein. Hierdurch wird vorteilhaft das Licht, das von der Grenzfläche reflektiert wird, zur Lichtaustrittsfläche gelenkt.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine zur Hauptausbreitungsrichtung schräg stehende Lichteintrittsfläche in Hauptausbreitungsrichtung nach der Grenzfläche angeordnet. Da die die Lichteintrittsfläche als Grenzfläche zumindest teilweise reflektierend aber auch teilweise transmittierend wirkt, kann über die Grenzfläche in die Durchgangsöffnung eingekoppeltes Licht über die Lichteintrittsfläche wieder in den Lichtleiter eintreten und steht so nachgeordneten Lichtfunktionen zur Verfügung, was wiederum die Effizienz erhöht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform schließt die Lichteintrittsfläche im Längsschnitt des Lichtleiters einen Winkel von kleiner 90° mit der zweiten Seitenfläche ein.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Winkel, welchen die Lichteintrittsfläche und die zweite Seitenfläche einschließen, größer als der Winkel, welchen die Grenzfläche und die erste Seitenfläche oder die gedachte Verlängerung der Grenzfläche und die erste Seitenfläche einschließen. Zum einen werden die bei dem Luftdurchgang auftretenden Fresnel-Verluste reduziert. Zum anderen ergeben sich Fertigungsvorteile, da sich durch das vorgenannte Winkelverhältnis im Längsschnitt eine Trapezform ergibt und der als Spritzgussteil ausgebildete Lichtleiter sich leicht aus einer entsprechenden Form entnehmen lässt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Lichtleiter einen weiteren Einkoppelbereich, um eingekoppeltes Licht entlang einer von der vorgenannten Hauptausbreitungsrichtung unterschiedlichen weiteren Hauptausbreitungsrichtung im Lichtleiter zu einem weiteren Auskoppelbereich zu leiten. Der weitere Auskoppelbereich umfasst eine weitere, zur weiteren Hauptausbreitungsrichtung schräg verlaufende Grenzfläche und eine weitere Lichtaustrittsfläche. Die weitere Grenzfläche begrenzt die vorgenannte Durchgangsöffnung. Damit kann eine einzige Durchgangsöffnung eine Anzahl von nah beieinander angeordneten Auskoppelbereichen umfassen, was Freiheitsgrade hinsichtlich der Auskoppelrichtung, Farbe und Lichtstärke zulässt.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform verbindet die Grenzfläche die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche miteinander. Hierdurch wird die Effizienz bei der Lichtauskopplung stark erhöht, da die gesamte Dicke des Lichtleiters zur Reflexion und nachfolgenden Auskopplung von Licht zur Verfügung steht.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform verringert sich ein Querschnitt der Durchgangsöffnung im Verlauf der Durchgangsöffnung in Hauptausbreitungsrichtung. Hierdurch wird gleichzeitig der Querschnitt des Lichtleiters in Hauptausbreitungsrichtung vergrößert, womit die Lichtbündel weiter verengt werden und damit die Parallelisierung der Lichtstrahlen im Lichtleiter verbessert wird. Mithin steht in Hauptausbreitungsrichtung nachgeordneten Lichtauskoppelbereichen vorteilhaft ein Lichtbündel mit weiter verengtem Lichtkegel zur Verfügung.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Anzahl von Durchgangsöffnungen in Hauptausbreitungsrichtung hintereinander angeordnet. So lässt sich vorteilhaft ein Platzbedarf quer zu bzw. lotrecht zur Hauptausbreitungsrichtung verringern und gleichzeitig eine Lichtauskopplung gewährleisten.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt die Größe der Grenzflächen, die jeweils einer der Durchgangsöffnungen zugeordnet ist, in Hauptausbreitungsrichtung zu. So lässt sich eine homogenere Verteilung der Leuchtdichte bei der Betrachtung entgegen der Hauptausbreitungsrichtung erreichen.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform vergrößert sich ein Querschnitt des Lichtleiters in Hauptausbreitungsrichtung in dem Einkoppelbereich und/oder im weiteren Verlauf nach dem Einkoppelbereich. Hierdurch wird die Parallelisierung der Lichtstrahlen verstärkt. Durch ein so stärker parallelisiertes Lichtbündel wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass Licht an einer folgenden Grenzfläche einer Durchgangsöffnung die Bedingung für Totalreflexion erfüllt und es in der Folge zu einer Lichtauskopplung im Bereich der Durchgangsöffnung kommt. Die entsprechend starke Bündelung des Lichts im Lichtleiter ermöglicht, dass nachfolgende Optikelemente wie beispielsweise Reflektoren klein ausgeführt werden können und dass der Abstand zwischen einem entsprechenden Optikelement und der Durchgangsöffnung verringert werden kann. Neben einem verringerten Bauraum in Lichthauptabstrahlrichtung kann insbesondere die Anzahl der Durchbrüche auf einer gegebenen Strecke in Hauptausbreitungsrichtung des Lichts im Lichtleiter verringert werden.
-
Der Lichtleiter ist Teil eines Lichtmoduls. Dem Auskoppelbereich ist ein Reflektor zugeordnet. Ein Brennpunkt des Reflektors befindet sich zwischen der zugeordneten Grenzfläche und der ersten Seitenfläche innerhalb des Lichtleiters. Mithin verringert sich der nötige Bauraum zur Lichtauskopplung insbesondere in die Lichthauptabstrahlrichtung.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Lichtmoduls weist der Reflektor eine erste Parabelform und eine zweite Parabelform auf. Eine erste Rotationsachse der ersten Parabelform und eine zweiten Rotationsachse der zweiten Parabelform verlaufen beabstandet zueinander durch den Lichtleiter. Hierdurch kann vorteilhaft die Fokussierung verbessert werden, da der Auskoppelbereich nicht einem punktförmigen Lambert-Strahler ähnelt sondern vielmehr eine stabförmige bzw. flächige Abstrahlcharakteristik aufweist.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Transmissionsoptikelement, insbesondere ein Schmuckoptikelement, dem Reflektor zugeordnet.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Für funktionsäquivalente Größen und Merkmale werden in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. In den Figuren zeigen:
-
1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht einen Lichtleiter;
-
2 in einem schematischen Längsschnitt den Lichtleiter im Bereich einer Durchgangsöffnung;
-
3, 4 in einem schematischen Längsschnitt den Lichtleiter im Bereich eines Auskoppelbereichs;
-
5 in schematischer perspektivischer Ansicht den Lichtleiter und zwei Reflektoren;
-
6 eine schematische Längsschnittansicht der Anordnung aus 5;
-
7 eine schematische Querschnittansicht der Anordnung aus 5;
-
8 entgegen einer z-Richtung die Anordnung aus 5;
-
9 in schematischer Längsschnittansicht einen eine Facette aufweisenden Reflektor;
-
10 eine schematische Längsschnittansicht des Lichtleiters mit einem zugeordneten Reflektor;
-
11–13 jeweils der schematisch dargestellte Lichtleiter;
-
14 eine schematische perspektivische Ansicht des Lichtleiters mit Reflektoren;
-
15 eine weitere schematische perspektivische Ansicht des Lichtleiters aus 14;
-
16 eine einteilige Reflektoranordnung;
-
17 in schematischer Form eine Ausführungsform des Lichtmoduls;
-
18 das Lichtmodul aus 17 in einer weiteren schematischen perspektivischen Ansicht;
-
19 in schematischer Form einen Teil des Lichtmoduls;
-
20 in schematischer Form eine Schnittansicht des Lichtmoduls; und
-
21 in perspektivischer schematischer Ansicht eine Optikanordnung.
-
1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht einen Lichtleiter 2, der in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs anordenbar ist. Der flächig ausgeführte Lichtleiter 2 erstreckt sich beispielhaft in einer xy-Ebene. Der Lichtleiter 2 ist derart ausgebildet, um über einen Einkoppelbereich 4 und eine entsprechende Lichteinkoppelfläche 6 Licht in den Lichtleiter 2 einzukoppeln. Hierzu sind nicht dargestellt an der Lichteinkoppelfläche 6 Lichtquellen beispielsweise in Form von Halbleiterlichtquellen angeordnet.
-
Das eingekoppelte Licht breitet sich im Lichtleiter 2 entlang einer Hauptausbreitungsrichtung 8 im Lichtleiter 2 aus. Zwei unter anderem als Transportflächen dienende Seitenflächen 10 und 12 des Lichtleiters 2 sind mittels einer Durchgangsöffnung 14A und 14B miteinander verbunden.
-
Die um die Hauptausbreitungsrichtung 8 herum erfolgende Ausbreitung des Lichtes ergibt sich durch interne Totalreflexionen von Lichtbündeln an Grenzflächen, insbesondere an den Seitenflächen 10, 12, des Lichtleiters. So wird aus dem Volumen des Lichtleiters 2 heraus das auf die Grenzflächen auftretende Licht in das Volumen zurückreflektiert. Selbstverständlich ist die gezeigte Quaderform nur beispielhaft und der Lichtleiter 2 kann selbstverständlich auch einer gekrümmten Fläche folgen. Sind mehrere, voneinander durch einen Spalt getrennte Lichteinkoppelflächen 6 vorhanden, so sind diese bevorzugt in einer Ebene ausgeführt, wodurch sich einzelne Lichtquellen auf einer einzigen Platine anordnen lassen.
-
Über die Lichteinkoppelfläche 6 eingekoppeltes Licht trifft auf eine Grenzfläche 16A und wird zumindest zu einem Teil von der Grenzfläche 16A reflektiert, wobei diese Reflexion bevorzugt eine interne Totalreflexion ist. Für eine solche Totalreflexion weist die Grenzfläche 16A nicht notwendigerweise eine reflektierende Beschichtung auf. Das an der Grenzfläche 16A reflektierte Licht tritt unter Brechung durch eine Lichtaustrittsfläche 18A, die mit der ersten Seitenfläche 10 des Lichtleiters 2 zusammenfällt, aus dem Lichtleiter 2 aus. Die Grenzfläche 16A bildet somit eine Reflexionsfläche für einen ersten Teil des eingekoppelten und auf die Grenzfläche 16A treffenden Lichts.
-
In einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung kann die Durchgangsöffnung 14 mit einem weiteren Medium, beispielsweise einem weiteren Kunststoffmaterial, ausgefüllt sein, welches einen geringeren Brechungsindex aufweist als ein Kunststoffmaterial des Lichtleiters 2.
-
Der erste Teil des Lichtes, welcher die Bedingungen einer internen Totalreflexion an der Grenzfläche 16A erfüllt, wird in Richtung der Lichtaustrittsfläche 18A reflektiert. Ein zweiter Teil des Lichtes, welcher die Bedingungen einer internen Totalreflexion der Grenzfläche 16A nicht erfüllt, wird durch die Grenzfläche 16A aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelt. Der somit nicht reflektierte zweite Teil des auf die Grenzfläche 16A auftreffenden Lichts tritt unter Brechung aus dem Lichtleiter 2 aus und in die Durchgangsöffnung 14A ein. Anschließend tritt zumindest ein Teil des ausgekoppelten Lichtes über eine Lichteintrittsfläche 20A, die ebenso eine Grenzfläche darstellt, wieder in den Lichtleiter 2 ein, um sich im Wesentlichen entlang der Hauptausbreitungsrichtung 8 im Lichtleiter 2 auszubreiten. Die Grenzfläche 16A bildet somit eine Lichtaustrittsfläche für den zweiten Teil des in den Lichtleiter 2 eingekoppelten und auf die Grenzfläche 16A treffenden Lichts. Ebenso bildet die Grenzfläche 16A eine Reflexionsfläche für den ersten Teil des reflektierten Lichtes.
-
Die Durchgangsöffnung 14A wird von der Grenzfläche 16A, der Lichteintrittsfläche 20A sowie zwei zueinander parallelen Seitenflächen 22A und 24A begrenzt, wobei die Lichteintrittsfläche 20A und die parallelen Seitenflächen 22 und 24 auch als Grenzflächen bezeichenbar sind. Die Grenzfläche 16A verläuft im Wesentlichen schräg bzw. geneigt zur Hauptausbreitungsrichtung 8 und bildet eine Grenze zwischen dem Material des Lichtleiters 2 und Luft. Die Grenzfläche 16A und die Lichtaustrittsfläche 18A sind gemeinsam als Auskoppelbereich 26A bezeichenbar.
-
In Hauptausbreitungsrichtung 8 ist nach der Durchgangsöffnung 14A die weitere Durchgangsöffnung 14B angeordnet, die vorliegend wie die Durchgangsöffnung 14A aufgebaut ist.
-
Selbstverständlich können die Grenzflächen 16A, 16B als auch die Lichtaustrittsflächen 18A, 18B auch anders als dargestellt ausgestaltet sein. So kann beispielsweise durch ein Krümmen und/oder Neigen der Grenzfläche 16A, 16B die Richtung und die Öffnung des reflektierten Lichtbündels beeinflusst werden. Darüber hinaus kann auch die Lichtaustrittsfläche 18A, 18B gekrümmt oder geneigt ausgestaltet sein.
-
Die Durchgangsöffnungen 14A, 14B können selbstverständlich gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Lichtleiter 2 hinweg verteilt sein. Des Weiteren ist selbstverständlich auch eine Durchmischung mit andersartigen Auskoppelelementen denkbar, welche beispielsweise über die Seitenflächen 10, 12 hinausragen. Darüber hinaus kann auch der Lichtleiter 2 selbst eine Wölbung aufweisen und einer gekrümmten Fläche folgen.
-
In nicht gezeigter Form verjüngt sich der Querschnitt der Durchgangsöffnung 14A in einer yz-Ebene entlang der Hauptausbreitungsrichtung 8 bzw. entlang der x-Achse. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Querschnitt der Durchgangsöffnung 14A, 14B gemäß einer xy-Ebene trapezförmig und sich in x-Richtung verjüngend ausgebildet ist. Neben der Parallelisierung von Lichtstrahlen trifft somit eine erhöhte Anzahl von Lichtstrahlen auf die Grenzfläche 16B, womit die Lichtstärke des austretenden Lichts in dem Auskoppelbereich 26B erhöht wird.
-
Des Weiteren kann in nicht gezeigter Form die Grenzfläche 16B größer ausgestaltet sein als die Grenzfläche 16A. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Breite entlang einer y-Richtung der Durchgangsöffnung 14B in Hauptausbreitungsrichtung 8 gegenüber der Durchgangsöffnung 14A vergrößert ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich beispielsweise erreichen, dass auch bei durch Absorption und Auskopplung in Hauptausbreitungsrichtung 8 abnehmendem Lichtstrom das jeweils ausgekoppelte Licht zumindest gleich hell erscheint. Insgesamt ergibt sich so eine Einstellbarkeit der wahrgenommenen Helligkeit über die Auskoppelbereiche 26 hinweg.
-
2 zeigt in einem schematischen Längsschnitt den Lichtleiter 2 im Bereich der Durchgangsöffnung 14A. In Hauptausbreitungsrichtung 8 ist die schrägstehende Lichteintrittsfläche 20A nach der Grenzfläche 16A angeordnet. Alternativ zur in 1 gezeigten Ausführung, bei der die Grenzfläche 16A und die Lichteintrittsfläche 20A parallel zueinander ausgerichtet sind (gestrichelt eingezeichnet), ist in 2 die Lichteintrittsfläche 20A zur Hauptausbreitungsrichtung 8 geringer geneigt ausgebildet.
-
Die Grenzfläche 16A und die Lichtaustrittsfläche 18A schließen im Längsschnitt einen Winkel 28 ein, der kleiner ist als ein Winkel 30, welcher von der zweiten Seitenfläche 12 und der Lichteintrittsfläche 20A eingeschlossen wird. Die Winkel 28 und 30 sind spitze Winkel und damit bevorzugt kleiner als 90°.
-
Beispielhaft trifft ein Lichtstrahl 32 auf die Grenzfläche 16A. Da der Lichtstrahl 32 die Bedingung für Totalreflexion nicht erfüllt, wird er unter Brechung aus dem Lichtleiter 2 in die Durchgangsöffnung 14A ausgekoppelt. Bei einer Parallelanordnung der Grenzflächen 16A und der Lichteintrittsfläche 20A tritt der Lichtstrahl 32 derart an der Lichteintrittsfläche 20A in den Lichtleiter 2 ein, sodass sich dieser unter demselben Winkel zur Hauptausbreitungsrichtung 8 im Lichtleiter 2 ausbreitet, wie der Lichtstrahl 32 auf die Grenzfläche 16A trifft.
-
Im Gegensatz dazu ist eine nicht parallele Anordnung der Grenzfläche 16A und der Lichteintrittsfläche 20A gemäß einem Winkel 30, welcher größer ist als der Winkel 28, gezeigt. Hierdurch wird erreicht, dass der Winkel eines durch die Lichteintrittsfläche 20A wiedereintretenden Lichtstrahls 32A gegenüber der Hauptausbreitungsrichtung 8 im Vergleich zur vorgenannten parallelen Anordnung verringert wird. Damit wird die Wahrscheinlichkeit für eine Totalreflexion des Lichtstrahls 32A an der weiteren Grenzfläche 16B, welche der weiteren in Hauptausbreitungsrichtung 8 angeordneten Durchgangsöffnung 14B zugeordnet ist, erhöht. Damit wird auch die Wahrscheinlichkeit einer Lichtauskopplung in dem weiteren Auskoppelbereich 26B erhöht.
-
In einer gedachten Verlängerung der Grenzfläche 16A und der Lichteintrittsfläche 20A schließen diese einen Winkel 34 ein. Der eingezeichnete Winkel 34 bedeutet, dass sich die Durchgangsöffnung 14A in z-Richtung verjüngt. Durch den Winkel 34 lässt sich ein Werkzeug zur Herstellung des Lichtleiters 2 gegenüber der vorgenannten parallelen Ausrichtung der Grenzfläche 16A und der Lichteintrittsfläche 20A vereinfachen.
-
3 zeigt in einem schematischen Längsschnitt den Lichtleiter 2 im Bereich des Auskoppelbereichs 26A. Beispielhaft trifft ein Lichtstrahl 36, der in Hauptausbreitungsrichtung 8 innerhalb des Lichtleiters 2 verläuft, auf die Grenzfläche 16A. An der Grenzfläche 16A erfüllt der Lichtstrahl 36 die Bedingungen für Totalreflexion und wird in Richtung der Lichtaustrittsfläche 18A reflektiert. An der Lichtaustrittsfläche 18A wird der Lichtstrahl 36 gebrochen und aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelt.
-
4 zeigt einen weiteren schematischen Längsschnitt des Lichtleiters 2 im Bereich des Auskoppelbereichs 26A. Ein nicht dargestelltes Lichtbündel trifft in einem Punkt 38 auf die Grenzfläche 16A. Das an dem Punkt 38 reflektierte Lichtbündel wird durch den Lichtleiter 2 zu der Lichtaustrittsfläche 18A geleitet und verlässt den Lichtleiter 2 durch Brechung an der Lichtaustrittsfläche 18A. Die gebrochenen Strahlen sind gepunktet dargestellt. Verfolgt man die gebrochenen Strahlen entgegen der Lichtabstrahlrichtung der einzelnen Strahlen zurück in den Lichtleiter 2 hinein, so bilden die drei dargestellten gedachten Verlängerungen der austretenden Strahlen ein Dreieck. Ein Mittelpunkt eines Kreises, der die Seiten des vorgenannten Dreiecks berührt, kann beispielsweise als Brennpunkt 39A für einen in z-Richtung angeordneten Reflektor verwendet werden. Variiert man die Punkte 38 auf der Fläche 16A, so liegen die jeweils zugeordneten Brennpunkte 39 auf der Linie 40. Insgesamt ergibt sich so eine stabförmige (virtuelle) Lichtquelle.
-
5 zeigt in schematischer perspektivischer Ansicht den Lichtleiter 2 aus 1 mit zugeordneten Reflektoren 42A und 42B, die vorliegend als Parabolreflektoren ausgebildet sind. Der Reflektor 42A weist eine Rotationsachse 44A auf, welche sich im Brennpunkt 39A mit der Geraden 40 aus 4 schneidet. Der Reflektor 42B weist eine Rotationsachse 44B auf, die sich im Brennpunkt 39B mit einer der Geraden 40 aus 4 entsprechenden Geraden schneidet. Der Reflektor 42B ist von einem abgedunkelten Bereich 43 umgeben. Die Rotationsachsen 44A und 44B, welche im Wesentlichen die jeweilige Lichthauptabstrahlrichtung angeben, sind unterschiedlich orientiert. Somit kann durch entsprechende Wahl der Achsen 44 Licht in beliebige Richtungen umgelenkt werden.
-
6 zeigt eine schematische Längsschnittansicht der Anordnung aus 5. Die Rotationsachsen 44A und 44B verlaufen in die jeweilige Lichthauptabstrahlrichtung ausgehend von dem jeweiligen Brennpunkt 39A und 39B von dem Lichtleiter 2 weg und schließen damit einen spitzen Winkel mit der Seitenfläche 10 ein. Damit wird verhindert, dass Licht, welches von den Reflektoren 42A und 42B abgestrahlt wird, auf den Lichtleiter 2 trifft.
-
7 zeigt eine schematische Querschnittansicht der Anordnung aus 5. Die Rotationsachsen 44A und 44B sind erkennbar windschief zueinander angeordnet.
-
8 zeigt entgegen einer z-Richtung die Anordnung aus 5. Die Lage der Rotationsachse 44B ist so zu der Rotationsachse 44A gewählt und der abgedunkelte, nicht reflektierende Bereich 46 ist so gewählt, so dass Licht ausgehend von dem Reflektor 42B nicht wesentlich auf eine Rückseite 46 des Reflektors 42A gestrahlt wird.
-
9 zeigt in schematischer Längsschnittansicht einen eine Facette 48 aufweisenden Reflektor 42C, der Licht parallel zur Rotationsachse 44C abstrahlt. Um gesetzliche Anforderungen für die abgestrahlte Lichtverteilung einhalten zu können, kann der Reflektor 42C mit konvexen und/oder konkaven Facetten beaufschlagt werden. Der Schnitt zeigt, dass die Facette die geforderte vertikale Breite von ±10° erzeugt.
-
10 zeigt eine schematische Längsschnittansicht des Lichtleiters 2 mit einem zugeordneten Reflektor 42D. Der Reflektor 42D umfasst eine erste Parabelform 52D und eine zweite Parabelform 54D. Auf der Geraden 40 werden zwei Brennpunkte 39D und 39E ausgewählt, um durch die jeweiligen Brennpunkte 39D und 39E eine jeweilige Rotationsachse 44D und 44E zu legen. Um eine gemeinsame Hauptabstrahlrichtung für den Reflektor 42D zu gewährleisten, werden die Rotationsachse 44D und 44E im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Insbesondere sind die Rotationsachsen 44D und 44E parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet, um Licht von dem Reflektor 42D in Fahrtrichtung abzustrahlen. Der Reflektor 42D umfasst somit in distaler Richtung die gestrichelt dargestellte Parabelform 54D, die sich gemäß der Rotationsachse 44E ergibt. Des Weiteren umfasst der Reflektor 42D in proximaler Richtung, d.h. zum Lichtleiter 2 hin, die durchgezogen dargestellte Parabelform 52D. Die Parabelformen 52D und 54D schneiden sich entlang eines Bereichs 56. Durch den so mehrere Parabelformen 52D und 54D aufweisenden Reflektor 42D wird die Größe der für den Reflektor wirksamen Lichtquelle entlang der Geraden 40 kompensiert. Selbstverständlich kann der Reflektor 42D auch eine höhere Anzahl von Parabelformen als der gezeigten zwei aufweisen.
-
In den 11–13 ist der schematisch dargestellte Lichtleiter 2 mit einer Anzahl von Durchgangsöffnungen 14F, 14G, 14K, 14L dargestellt. Des Weiteren wird in den Lichtleiter 2 Licht von zwei sich gegenüberliegenden Seiten mit einer jeweiligen Anzahl von Halbleiterlichtquellen 58 und 60, die einem jeweiligen Einkoppelbereich 62, 64 zugeordnet sind, eingekoppelt. Entsprechend ergeben sich zwei entgegengesetzte Hauptausbreitungsrichtungen 8A und 8B in dem Lichtleiter 2. Die Einkoppelbereiche 62 und 64 wirken aufgrund des anwachsenden Querschnitts für die Strahlen, die von den naheliegenden Lichtquellen stammen, parallelisierend und können auch als Parallelisierungsbereiche bezeichnet werden.
-
Die Durchgangsöffnung 14F ist so ausgestaltet, dass Licht aus beiden Hauptausbreitungsrichtungen 8A und 8B entgegen der z-Richtung aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelt wird. Der Durchgangsöffnung 14F sind ein erster Auskoppelbereich 26F und ein weiterer Auskoppelbereich 26E zugeordnet. Die jeweiligen Grenzflächen der Auskoppelbereiche 26F und 26E sind jeweils derart geneigt zu der jeweiligen Hauptausbreitungsrichtung 8B und 8A, so dass Licht durch eine jeweilige Lichtaustrittsfläche, welche beide jeweils mit der Seitenfläche 10 zusammenfallen, unter Brechung austritt.
-
Die Durchgangsöffnung 14G umfasst zwei in x-Richtung beabstandete Grenzflächen 16G und 16H, die über eine zu der Seitenfläche 10 parallele Fläche 66 miteinander verbunden sind. Das Licht, das von den Grenzflächen 16G und 16H reflektiert wird, tritt über die Seitenfläche 10 aus dem Lichtleiter 2 aus und ist jeweils für zwei unterschiedliche Reflektoren bestimmt. So kann die jeweilige Länge der funktionalen bzw. virtuellen Lichtquelle im Sinne der Geraden 40 verkürzt werden, wodurch sich die jeweilige Fokussierung in Bezug zu dem zugeordneten Reflektor verbessert. Die Durchgangsöffnungen 14L und 14K erhalten Licht zur Auskopplung gemäß der Hauptausbreitungsrichtung 8B und koppeln Licht durch die zweite Seitenfläche 12 bzw. die erste Seitenfläche 10 aus. Die 11 bis 13 zeigen, dass die Durchgangsöffnung 14 unterschiedlich ausgebildet sein können.
-
14 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Lichtleiters 2 mit einer Anzahl von sieben zugeordneten, in den Lichtleiter 2 über Einkoppelflächen einstrahlenden Halbleiterlichtquellen 68A bis 68G. Der Lichtleiter 2 kann gemeinsam mit den Halbleiterlichtquellen 68A bis 68G auch als Lichtmodul 80 bezeichnet werden. Der die Einkoppelflächen umfassende Lichteinkoppelbereich 4 weist einen in Hauptausbreitungsrichtung 8 zunehmenden Durchmesser auf. Des Weiteren schließt sich an die jeweilige Lichteinkoppelfläche für die jeweilige Halbleiterlichtquelle 68A bis 68G ein Einkoppelarm 70A bis 70G an, deren Durchmesser sich in Hauptausbreitungsrichtung 8 vergrößert. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass sich die Parallelisierungswirkung in Hauptausbreitungsrichtung 8 verbessert bzw. der Öffnungswinkel des Lichtkegels verringert sich.
-
In Hauptausbreitungsrichtung 8 sind die Durchgangsöffnungen 14M, 14N, 14O, 14P, 14Q paarweise versetzt zueinander angeordnet und ein jeweiliger Querschnitt insbesondere der zugeordneten Grenzflächen 16 vergrößert sich in Hauptausbreitungsrichtung 8. Hierdurch wird die gegenseitige Abschattung durch vorangehende Durchgangsöffnungen 14M, 14O bzw. 14N verringert. Den Lichtaustrittsflächen 18M bis 18Q sind jeweilige Reflektoren 42M bis 42Q zugeordnet. Des Weiteren sind gestrichelt bzw. gepunktet einzelne Lichthauptabstrahlrichtungen eingezeichnet.
-
15 zeigt eine weitere schematische perspektivische Ansicht des Lichtleiters 2 aus 14. Deutlich sichtbar vergrößern sich die einzelnen Grenzflächen 16M bis 16Q in Hauptausbreitungsrichtung 8.
-
16 zeigt eine einteilige Reflektoranordnung 72, bei der die einzelnen Reflektoren über Stege 74 und 76 miteinander verbunden sind. Die Reflektoranordnung 42 kann beispielsweise aus einem Blech gefertigt sein. Durch die Einteiligkeit der Reflektoranordnung 72 wird die Fertigung des Lichtmoduls 80 vereinfacht und damit reduzieren sich die Kosten des gesamten Lichtmoduls 80.
-
17 zeigt in schematischer Form eine Ausführungsform des Lichtmoduls 80, dem ein Transmissionsoptikelement 82, das insbesondere als Schmuckoptikelement in Form eines Kristalls ausgebildet ist, einem Reflektor zugeordnet ist. In 17 ist das Lichtmodul 80 aus einer Sicht entgegen der Fahrtrichtung gezeigt. Aus Übersichtsgründen ist lediglich das Transmissionsoptikelement 82 gezeigt. Der zugehörige Reflektor ist hinter dem Transmissionsoptikelement 82 angeordnet und somit nicht sichtbar. Der Einkoppelbereich 4 ist mit einer Anzahl von Einkoppelarmen dargestellt.
-
18 zeigt das Lichtmodul 80 aus 17 in einer weiteren schematischen perspektivischen Ansicht. Es ist der Reflektor 42R gezeigt, auf den aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppeltes Licht trifft. Der Reflektor 42R reflektiert das auftreffende Licht in Richtung des Transmissionsoptikelements 82, um dieses gemäß einer gewünschten Lichtverteilung um eine Hauptabstrahlrichtung 84 abzustrahlen.
-
19 zeigt in schematischer Form einen Teil des Lichtmoduls 80. Mittels einer Grenzfläche einer Durchgangsöffnung 14R wird Licht, das sich entlang einer Hauptausbreitungsrichtung 8 im Lichtleiter 2 ausbreitet, über die Lichtaustrittsfläche 18R ausgekoppelt. Das über die Lichtaustrittsfläche 18R ausgekoppelte Licht trifft auf den Reflektor 42R und wird in Richtung des Transmissionsoptikelements 82 abgestrahlt. Nach Durchtreten des Transmissionsoptikelements 82 wird das Licht in die Hauptabstrahlrichtung 84 vom Lichtmodul 80 abgestrahlt.
-
Selbstverständlich kann der Reflektor 42R auch Facetten aufweisen, die beispielsweise sichergestellt, dass das gesamte vom Reflektor 42R abgestrahlte Licht durch das Transmissionsoptikelement 82 tritt und eine gesetzliche Lichtverteilung eingehalten wird.
-
20 zeigt in schematischer Form eine Schnittansicht des Lichtmoduls 80. Es ist eine Haltevorrichtung 86 gezeigt, an der sowohl der Lichtleiter 2 als auch das Transmissionsoptikelement 82 befestigt sind. Der Reflektor 42R ist wiederum an dem Lichtleiter 2 befestigt. Die Haltevorrichtung 82 weist einen Abdeckbereich 88 auf, der sowohl den Lichtleiter 2 als auch einen Teil des Transmissionsoptikelements 82 abdeckt bzw. verbirgt, womit sowohl der Lichtleiter 2 als auch ein Teil des Transmissionsoptikelements 82 entgegen der Hauptabstrahlrichtung 84 nicht sichtbar sind. Der Abdeckbereich 88 ist auch als Sichtblende bezeichenbar und kann beispielsweise aus eingefärbtem Kunststoff oder verspiegeltem Kunststoff bestehen.
-
21 zeigt in perspektivischer schematischer Ansicht eine Optikanordnung 90. Ein Lichtleiter 3 weist Umlenkelemente 92A bis 92C auf, die sich kerbenförmig oder sägezahnförmig in z-Richtung in einen Grundkörper des Lichtleiters 3 hinein erstrecken. In z-Richtung erstrecken sich vom Grundkörper des Lichtleiters 3 abrangende Lichtleitabschnitte 94A bis 94C, an denen Transmissionsoptikelemente 82A bis 82C, die auch als Schmuckoptikelemente bezeichenbar sind, angeordnet sind. Damit werden die Transmissionsoptikelemente 82A bis 82C mittels des Lichtleiters 3 zueinander und zu der zugeordneten Beleuchtungseinrichtung befestigt.
-
In den Grundkörper des Lichtleiters 3 wird beispielsweise in einer y-Richtung Licht eingekoppelt, welches von einer Fläche 96 in den Lichtleitabschnitt 94A eingeleitet wird. Der Lichtleitkörper 94 umfasst eine Grenzfläche 98, die das in den Lichtleitabschnitt 94A eingekoppelte Licht zu dem Transmissionsoptikelement 82A umgelenkt. Ein Lichtstrahl 100 verdeutlicht die Funktionsweise der gezeigten Anordnung 90. So können vorteilhaft mehrere Transmissionsoptikelemente 82A bis 82C mittels eines gemeinsamen Lichtleiters 3 mit Licht versorgt werden und gleichzeitig dient der Lichtleiter 3 zu einer Befestigung der einzelnen Transmissionsoptikelemente 82A bis 82C zueinander. Der Lichtleiter 3 ist bevorzugt hinter einer Sichtblende angeordnet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202012000567 U1 [0003]
- DE 102011004349 A1 [0004]
- DE 102008016764 A1 [0005]
