DE102016109957A1 - Optical fiber for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Lichtleiter (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Leuchtvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, mit zumindest einer Lichteinkopplungsfläche und einer ersten Lichtauskopplungsfläche (3) zur Abstrahlung von Licht in eine Hauptabstrahlrichtung (x), wobei der Lichtleiter (1) eine zweite Lichtauskopplungsfläche (4) zur Abstrahlung von Licht in einer von der Hauptabstrahlrichtung abweichenden zweiten Richtung (x1) aufweist, wobei die erste und die zweite Lichtauskopplungsfläche (3, 4) an der Oberfläche des Lichtleiters (1) angeordnet sind und sich in Richtung einer Längsachse (1) des Lichtleiters (1) erstrecken, wobei die zweite Lichtauskopplungsfläche (4) in Bezug zur ersten Lichtauskopplungsfläche (3) geneigt ist, wobei die erste Lichtauskoppelfläche (3) erste lichtstreuende Elemente (3a) und die zweite Lichtauskoppelfläche (4) zweite lichtstreuende Elemente (4a) zur Auskopplung von Licht aufweisen, wobei die geometrischen Abmessungen und/oder die geometrische Ausrichtung der ersten lichtstreuenden Elemente (3a) von jenen der zweiten lichtstreuenden Elemente (4a) dergestalt abweichen, dass die Lichtstärke in die Hauptabstrahlrichtung (x) größer ist als die Lichtstärke in die zweite Richtung (x1).Light guide (1) for a motor vehicle, in particular for a lighting device of a motor vehicle, having at least one light coupling surface and a first light extraction surface (3) for emitting light in a main emission direction (x), wherein the light guide (1) has a second light extraction surface (4) Emitting radiation in a second direction (x1) deviating from the main emission direction, wherein the first and the second light extraction surface (3, 4) are arranged on the surface of the light guide (1) and project in the direction of a longitudinal axis (1) of the light guide (1). 1), the second light-outcoupling surface (4) being inclined with respect to the first light-outcoupling surface (3), the first light outcoupling surface (3) comprising first light-diffusing elements (3a) and the second light-outcoupling surface (4) second light-diffusing elements (4a) for coupling-out of light, wherein the geometric dimensions and / or the geometric orientation of the first light-diffusing elements (3a) differ from those of the second light-diffusing elements (4a) in such a way that the intensity in the main emission direction (x) is greater than the intensity in the second direction (x1).
Description
Die Erfindung betrifft einen Lichtleiter für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Leuchtvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, mit zumindest einer Lichteinkopplungsfläche und einer ersten Lichtauskopplungsfläche zur Abstrahlung von Licht in eine Hauptabstrahlrichtung.The invention relates to a light guide for a motor vehicle, in particular for a lighting device of a motor vehicle, having at least one light coupling surface and a first light extraction surface for emitting light in a main emission direction.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Leuchtvorrichtung, insbesondere eine Signalleuchtvorrichtung, mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter sowie ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter und/oder einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung.Furthermore, the invention relates to a lighting device, in particular a signal lighting device, with a light guide according to the invention and a motor vehicle with a light guide according to the invention and / or a lighting device according to the invention.
Aus dem Stand der Technik sind Lichtleiter bekannt geworden, die zur Abstrahlung von Licht in eine Hauptabstrahlrichtung eingerichtet sind. Beispielhaft hierfür sind in Fahrzeugscheinwerfer verbaute lichtabstrahlende Lichtleiter, die in erster Linie zu Designzwecken vorgesehen sind und häufig geschwungene Verläufe aufweisen.From the prior art, optical fibers have become known which are set up to emit light in a main emission direction. Exemplary of this are installed in vehicle headlamps light-emitting light guides, which are primarily intended for design purposes and often have curved courses.
Solche Lichtleiter weisen im Allgemeinen eine sehr ungleichmäßige Lichtverteilung in dem abgestrahlten Lichtbild auf, was dazu führen kann, dass die Lichtleiter aus gewissen Perspektiven für einen Betrachter kaum als leuchtendes Objekt erkennbar sind, aus anderen Perspektiven wiederum als hell leuchtend von einem Betrachter wahrgenommen werden können.Such light guides generally have a very uneven light distribution in the radiated light image, which can lead to the light guides from certain perspectives being barely recognizable to a viewer as a luminous object, and from other perspectives in turn to being perceived as brightly illuminated by a viewer.
Aus diesem Grunde sind solche Lichtleiter für die Anwendung bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Leuchtvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, nur bedingt geeignet.For this reason, such optical fiber for use in motor vehicles, especially in lighting devices of motor vehicles, only partially suitable.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen Lichtleiter zu schaffen, der ein verbessertes Lichtabstrahlverhalten aufweist. Diese Aufgabe wird mit einem Lichtleiter der eingangs genannten Art gelöst, indem dieser erfindungsgemäß eine zweite Lichtauskopplungsfläche zur Abstrahlung von Licht in einer von der Hauptabstrahlrichtung abweichenden zweiten Richtung aufweist, wobei die erste und die zweite Lichtauskopplungsfläche an der Oberfläche des Lichtleiters angeordnet sind und sich in Richtung einer Längsachse des Lichtleiters erstrecken, wobei die zweite Lichtauskopplungsfläche in Bezug zur ersten Lichtauskopplungsfläche geneigt ist, wobei die erste Lichtauskoppelfläche erste lichtstreuende Elemente und die zweite Lichtauskoppelfläche zweite lichtstreuende Elemente zur Auskopplung von Licht aufweisen, wobei die geometrischen Abmessungen und/oder die geometrische Ausrichtung der ersten lichtstreuenden Elemente von jenen der zweiten lichtstreuenden Elemente dergestalt abweichen, dass die Lichtstärke bzw. Lichtabstrahlung in die Hauptabstrahlrichtung größer ist als die Lichtstärke bzw. Lichtabstrahlung in die zweite Richtung. Die Neigung der Lichtauskopplungsflächen erfolgt um die Längsachse des Lichtleiters. Als lichtstreuende Elemente können prinzipiell beliebige dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannte Elemente eingesetzt werden. Die lichtstreuenden Elemente der zweiten Lichtauskopplungsfläche können typischerweise die gleiche Form wie jene der ersten Lichtauskopplungsfläche aufweisen und beispielsweise lediglich kleiner ausgebildet sein. Ergänzend oder alternativ dazu können die zweiten lichtstreuenden Elemente weniger tief in den Lichtleiter eingeschnitten sein, sodass die durch sie abgestrahlte Lichtmenge geringer ist als jene der ersten lichtstreuenden Elemente. Selbiges kann für beliebige weitere Reihen mit weiteren lichtstreuenden Elementen gelten. Die Lichtstärke in die zweite Richtung beträgt typischerweise weniger als 10% der Lichtstärke in Hauptabstrahlrichtung.It is therefore an object of the invention to provide a light guide having an improved light emission behavior. This object is achieved with a light guide of the type mentioned above in that, according to the invention, it has a second light-out surface for emitting light in a second direction deviating from the main emission direction, the first and second light-outcoupling surfaces being arranged on the surface of the light guide and moving in the direction a longitudinal axis of the optical waveguide, wherein the second light-outcoupling surface is inclined with respect to the first light-outcoupling surface, the first light-outcoupling surface having first light-diffusing elements and the second light-outcoupling surface second light-diffusing elements for coupling out light, wherein the geometric dimensions and / or the geometric orientation of the first Differs light-scattering elements of those of the second light-diffusing elements in such a way that the light intensity or light emission in the main emission is greater than the light intensity or Lichtabstr in the second direction. The inclination of the light-outcoupling surfaces takes place about the longitudinal axis of the light guide. As light-scattering elements, it is possible in principle to use any elements known to the person skilled in the art. The light-diffusing elements of the second light-outcoupling surface can typically have the same shape as that of the first light-outcoupling surface and, for example, can only be made smaller. Additionally or alternatively, the second light-diffusing elements may be cut less deeply in the light guide so that the amount of light emitted by them is less than that of the first light-diffusing elements. The same can apply to any further rows with further light-scattering elements. The light intensity in the second direction is typically less than 10% of the light intensity in the main emission direction.
Bei der Leuchtvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Beleuchtungsvorrichtung, also eine Leuchtvorrichtung zur gezielten Ausleuchtung der Umgebung, oder auch um eine Signalleuchtvorrichtung handeln. Bei einer Signalleuchtvorrichtung steht die Sichtbarkeit der Signalleuchte im Vordergrund. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Fahrtrichtungsanzeiger handeln, der von einem Fahrzeugbeobachter aus unterschiedlichen Perspektiven erkennbar sein muss. Bei Fahrtrichtungsanzeigern sind diese Perspektiven in zahlreichen Ländern gesetzlich festgelegt.The lighting device can be, for example, a lighting device, that is to say a lighting device for targeted illumination of the surroundings, or else a signal lighting device. In the case of a signal light device, the visibility of the signal light is in the foreground. This may be, for example, a direction indicator, which must be recognizable from a vehicle observer from different perspectives. Direction indicators have legal prospects in many countries.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die zweite Lichtauskopplungsfläche dergestalt durch eine geeignete Wahl eines Kippwinkels geneigt ist, dass die Abweichung der Abstrahlrichtung der zweiten Lichtauskopplungsfläche im eingebauten Zustand des Lichtleiters in einer vertikalen Richtung erfolgt. Damit kann der Lichtleiter, wenn dieser in einem Fahrzeug verbaut ist, beispielsweise für Fußgänger besser sichtbar gemacht werden.In particular, it may be provided that the second light-outcoupling surface is inclined in such a way by a suitable choice of a tilt angle, that the deviation of the emission direction of the second light-outcoupling surface in the installed state of the light guide in a vertical direction. Thus, the light guide, if it is installed in a vehicle, for example, be made more visible to pedestrians.
Zur weiteren Verbesserung des von dem Lichtleiter abgestrahlten Lichtbildes kann es vorgesehen sein, dass der Lichtleiter eine dritte Lichtauskopplungsfläche zur Abstrahlung von Licht in einer von der Hauptabstrahlrichtung und der zweiten Richtung abweichenden dritten Richtung aufweist.To further improve the light pattern emitted by the optical waveguide, it may be provided that the optical waveguide has a third light decoupling surface for emitting light in a third direction deviating from the main radiating direction and the second direction.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Lichtauskopplungsflächen zwischen 10 und 60° zueinander geneigt sind. Damit kann ein verbessertes Lichtbild bei gleichzeitig hinreichender Leuchtdichte realisiert werden. Sämtliche Lichtauskopplungsflächen, also zumindest die erste, die zweite und die dritte Lichtauskopplungsfläche, können zueinander versetzt sein, wobei der Versatz zwischen der ersten Lichtauskopplungsfläche und der zweiten sowie der dritten Lichtauskopplungsfläche vorzugsweise maximal 30° beträgt.In particular, it can be provided that the light extraction surfaces are inclined between 10 and 60 ° to each other. Thus, an improved light image can be realized at the same time sufficient luminance. All of the light-outcoupling surfaces, that is to say at least the first, the second and the third light-outcoupling surface, may be offset relative to one another, wherein the offset between the first light-outcoupling surface and the second light-extraction surface and the third light-outcoupling surface is preferably at most 30 °.
Besonders günstig kann es sein, wenn die Lichtauskopplungsflächen jeweils durch in einer Reihe angeordnete lichtstreuende Elemente ausgebildet sind. Im Prinzip können jegliche Elemente eingesetzt werden, die ausreichende lichtstreuende Eigenschaften aufweisen. Als besonders günstig hat sich dabei eine Anordnung erwiesen, bei der die lichtstreuenden Elemente als in einer Reihe angeordnete Umlenkprismen zu einer Prismenreihe ausgebildet sind. Die Umlenkprismen der jeweiligen Prismenreihen sind um die Längsachse des Lichtleiters gedreht des Umfangs axial verdreht und die Umlenkprismen sind dann geneigt.It can be particularly favorable when the light-outcoupling surfaces are each formed by light-scattering elements arranged in a row. In principle, any elements can be used which have sufficient light-scattering properties. In this case, an arrangement has proved to be particularly favorable, in which the light-scattering elements are designed as deflecting prisms arranged in a row to form a prism row. The deflecting prisms of the respective prism rows are rotated about the longitudinal axis of the light guide of the circumference axially rotated and the deflection prisms are then inclined.
Vorzugsweise können sich die Prismenreihen parallel zur Längsachse des Lichtleiters erstrecken.Preferably, the prism rows may extend parallel to the longitudinal axis of the light guide.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass sich zumindest die zweite Prismenreihe entlang einer Schraublinie um die Längsachse des Lichtleiters erstreckt. Die durch die Schraublinie eingeschlossene Winkel kann beispielsweise 90° oder mehr umfassen.Alternatively, it can be provided that extends at least the second prism row along a helix about the longitudinal axis of the light guide. The angle enclosed by the helix may include, for example, 90 ° or more.
In einer besonders kompakten einfachen Ausführung der Erfindung können die Lichtleiter einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.In a particularly compact simple embodiment of the invention, the light guides may have a circular cross-section.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Umlenkprismen eine Höhe zwischen 2 und 10 mm, eine Tiefe zwischen 0,5 und 4 mm und einen Neigungswinkel zur Längsachse des Lichtleiters zwischen 5 und 30° aufweisen. Die Längsachse weist bei entlang ihrer Längserstreckung gekrümmten Lichtleitern einen gekrümmten Verlauf auf. Insbesondere bei Lichtleitern mit einem gekrümmten Verlauf ihrer Längsachse, wie diese aufgrund von Designvorgaben immer häufiger vorkommen, tragen die zweite und dritte (sowie zusätzliche) Lichtauskoppelfläche dazu bei, das Lichtbild des Lichtleiters dahingehend zu verbessern, dass eine gute Sichtbarkeit aus unterschiedlichen Perspektiven gewährleistet werden kann.In particular, it may be provided that the deflection prisms have a height between 2 and 10 mm, a depth between 0.5 and 4 mm and an angle of inclination to the longitudinal axis of the light guide between 5 and 30 °. The longitudinal axis has curved along its longitudinal extension optical fibers on a curved course. Especially with optical fibers with a curved course of their longitudinal axis, as they occur more frequently due to design specifications, contribute the second and third (and additional) light output surface to improve the light image of the light guide to the effect that good visibility can be ensured from different perspectives ,
Experimente haben gezeigt, dass eine Zunahme der Schnitttiefe der Umlenkprismen nicht zwangsläufig zu einer weiteren Erhöhung der durch die Umlenkprismen ausgekoppelten Lichtmenge führen. Um ein günstiges Verhältnis zwischen Schnitttiefe und ausgekoppelte Lichtmenge zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schnitttiefe der Umlenkprismen für Lichtleiter mit einem Durchmesser zwischen 9 und 11 mm maximal 2,5 mm beträgt.Experiments have shown that an increase in the cutting depth of the deflection prisms does not necessarily lead to a further increase in the decoupled by the deflection prisms amount of light. In order to achieve a favorable ratio between depth of cut and decoupled light amount, it has proved to be advantageous if the depth of cut of the deflecting prisms for optical fibers with a diameter between 9 and 11 mm is a maximum of 2.5 mm.
Um eine homogene Lichtauskopplung trotz zunehmender Entfernung von der Einkopplungsfläche zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Höhe, die Tiefe und/oder der Neigungswinkel und/oder der Ablenkwinkel der Umlenkprismen mit zunehmenden Abstand von der Lichteinkopplungsfläche variiert, insbesondere zumindest abschnittsweise zu- oder abnimmt. Dies kann insbesondere (oder auch lediglich) für die Umlenkprismen der zweiten und dritten Lichtauskopplungsfläche zutreffen. Durch unterschiedlich variable Neigungswinkel kann die Abstrahlrichtung in horizontaler Richtung verändert.In order to enable homogeneous light extraction despite increasing distance from the coupling surface, it can be provided that the height, the depth and / or the angle of inclination and / or the deflection angle of the deflection prisms with increasing distance from the light coupling surface varies, in particular at least partially increases or decreases , This may apply in particular (or even only) to the deflecting prisms of the second and third light-outcoupling surfaces. By varying the inclination angle, the emission direction can be changed in the horizontal direction.
Alternativ oder ergänzend dazu, kann es vorgesehen sein, dass die geometrischen Abmessungen, insbesondere die Höhe, die Tiefe, der Neigungswinkel und/oder der Ablenkwinkel aller Umlenkprismen der ersten Prismenreihe gleich sind.Alternatively or additionally, it can be provided that the geometric dimensions, in particular the height, the depth, the inclination angle and / or the deflection angle of all deflecting prisms of the first prism row are the same.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich die zweite Prismenreihe entlang eines ersten Abschnitts der ersten Prismenreihe erstreckt und die dritte Prismenreihe das Ende der zweiten Prismenreihe fortsetzt, wobei die Erstreckung der zweiten und dritten Prismenreihe vorzugsweise jeweils zwischen 40 und 80 mm in Richtung der Längsachse beträgt. Die Erstreckung ergibt sich aus dem nötigen Lichtstrom, um gewünschten Beleuchtungseffekte zu erzielen.Furthermore, it can be provided that the second prism row extends along a first section of the first prism row and the third prism row continues the end of the second prism row, wherein the extension of the second and third rows of prisms is preferably between 40 and 80 mm in the direction of the longitudinal axis , The extension results from the necessary luminous flux in order to achieve desired lighting effects.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird zudem mit einer Leuchtvorrichtung, insbesondere einem Fahrtrichtungsanzeiger, mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter gelöst. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter und/oder einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung.The object mentioned above is also achieved with a lighting device, in particular a direction indicator, with a light guide according to the invention. Another aspect of the invention relates to a motor vehicle with a light guide according to the invention and / or a lighting device according to the invention.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to an exemplary and non-limiting embodiment, which is illustrated in the figures. It shows
Die Leuchtvorrichtung kann beispielsweise zur Beleuchtung einer Fahrzeugumgebung in Form einer Beleuchtungsvorrichtung eingesetzt werden und/oder als Signalleuchtvorrichtung eingesetzt werden, bei der die Sichtbarkeit für umgebende Personen wesentlich ist. Letzteres ist beispielsweise bei einem Fahrtrichtungsanzeiger der Fall.The lighting device can be used, for example, to illuminate a vehicle environment in the form of a lighting device and / or be used as a signal lighting device in which the visibility for surrounding people is essential. The latter is the case for example with a direction indicator.
In der gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Lichtauskopplungsfläche
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Lichtleiter
Die Lichtauskopplungsflächen
In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage zu anderen nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben.In view of this teaching, one skilled in the art will be able to arrive at other embodiments of the invention which are not shown. The invention is therefore not limited to the embodiments shown. Also, individual aspects of the invention or the embodiments can be picked up and combined with each other. Essential are the ideas underlying the invention, which can be performed by a person skilled in the knowledge of this description in a variety of ways and still remain maintained as such.
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