DE102016118407A1 - Optisches System umfassend einen Lichtleiter und eine Blende und Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einem solchen optischen System - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisches System umfassend einen flächigen plattenförmigen Lichtleiter (1) aus einem transparenten Material, insbesondere Glas oder Kunststoff, und eine in einem Abstand zu Lichtaustrittsflächen (4, 5) des Lichtleiters (1) angeordnete Blende (110) mit optisch durchlässigen Bereichen (111, 112), durch die das aus dem Lichtleiter (1) über die Austrittsflächen (4, 5) ausgekoppelte Licht hindurchtritt. Damit die optisch durchlässigen Bereichen (111, 112) für einen Betrachter möglichst homogen und gleichförmig hell erscheinen, wird vorgeschlagen, dass der Lichtleiter (1) abragende Seitenarme (2, 3) aufweist, an deren distalen Enden die Lichtaustrittsflächen (4, 5) ausgebildet sind, dass die Auskoppelelemente (6, 7) als Aussparungen in dem Lichtleiter (1) ausgebildet sind, die das in den Lichtleiter (1) eingekoppelte Licht in die Seitenarme (2, 3) umlenken, und dass ein Abstand zwischen den Auskoppelelementen (6, 7) und den optisch durchlässigen Bereichen (111, 112) für jeden der Seitenarme (2, 3) gleich groß ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System umfassend einen flächigen plattenförmigen Lichtleiter aus einem transparenten Material, insbesondere Glas oder Kunststoff. Der Lichtleiter weist eine Lichteintrittsfläche auf, die zum Einkoppeln von Licht in den Lichtleiter ausgebildet ist, das von einer vor der Lichteintrittsfläche angeordneten Lichtquelle ausgesandt wurde. Der Lichtleiter ist ausgebildet, das eingekoppelte Licht mittels Totalreflexion an Grenzflächen des Lichtleiters in einer Hauptausbreitungsrichtung in dem Lichtleiter zu propagieren. Der Lichtleiter weist ferner Lichtaustrittsflächen auf, die zum Auskoppeln von Licht aus dem Lichtleiter ausgebildet sind, für welche die Bedingung der Totalreflexion nicht erfüllt ist. Des Weiteren weist der Lichtleiter Auskoppelelemente auf, die zum Umlenken eines Teils des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts in Richtung der Lichtaustrittsflächen ausgebildet sind, so dass für das umgelenkte Licht an den Lichtaustrittsflächen die Bedingung für Totalreflexion nicht erfüllt ist. Das optische System umfasst ferner eine in einem Abstand zu dem Lichtleiter vor den Lichtaustrittsflächen angeordnete Blende mit räumlich begrenzten, optisch durchlässigen Bereichen, durch die ein Teil des aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichts hindurchtritt. Jeweils ein optisch durchlässiger Bereich ist einer Lichtaustrittsfläche zugeordnet.
- Bei derartigen aus dem Stand der Technik bekannten optischen Systemen erscheinen die optisch durchlässigen Bereiche für einen Betrachter unterschiedlich hell. Das hat seinen Grund darin, dass für jedes der optischen durchlässigen Bereiche unterschiedlich viel des aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichts durch den jeweiligen optisch durchlässigen Bereich hindurchtritt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein optisches System der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die optisch wirksamen Bereiche für einen Betrachter möglichst homogen und gleichförmig hell erscheinen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem optischen System der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Lichtleiter in einer Richtung abgewandt von den Auskoppelelementen abragende Seitenarme aufweist, an deren distalen Enden die Lichtaustrittsflächen ausgebildet sind. Ferner sind die Auskoppelelemente als Aussparungen in dem Lichtleiter mit jeweils mindestens einer Reflexionsfläche ausgebildet, wobei die Reflexionsflächen zum Umlenken eines Teils des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts in die Seitenarme ausgebildet sind. Die Seitenarme sind derart ausgebildet, dass sie in sie gelenktes Licht mittels Totalreflexion an Grenzflächen der Seitenarme zu den Lichtaustrittsflächen propagieren. Außerdem ist bei dem optischen System für einen in den Seitenarmen propagierten Mittenstrahl ein Abstand zwischen den Reflexionsflächen und den optisch durchlässigen Bereichen der Blende für jeden der Seitenarme in etwa gleich groß.
- Durch den gleich großen Abstand zwischen den Reflexionsflächen und den optisch durchlässigen Bereichen der Blende für jeden der Seitenarme des Lichtleiters wird erreicht, dass die aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtbündel alle im Wesentlichen einen gleich großen Öffnungswinkel aufweisen. Das heißt, dass – sofern die optisch durchlässigen Bereiche in etwa gleich große Abmessungen aufweisen – durch sie auch in etwa die gleich große Menge an Licht hindurchtreten kann. Die einzelnen optisch durchlässigen Bereiche erscheinen einem Betrachter somit gleich hell. Der Abstand zwischen den Reflexionsflächen und den optisch durchlässigen Bereichen der Blende wird dann für jeden der Seitenarme als in etwa gleich groß im Sinne der vorliegenden Erfindung betrachtet, wenn die optisch durchlässigen Bereiche der einzelnen Seitenarm für einen Betrachter subjektiv gleich hell leuchten.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes optisches System umfassend einen Lichtleiter und eine Blende mit Öffnungen als lichtdurchlässige Bereiche in einem Längsschnitt; -
2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Systems umfassend einen Lichtleiter und eine Blende mit Öffnungen als lichtdurchlässige Bereiche in einem Längsschnitt; -
3a eine Vorderansicht eines Lichtleiters eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Systems; -
3b eine Draufsicht auf den Lichtleiter aus3a ; -
3c eine Seitenansicht des Lichtleiters aus3a ; -
3d eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters aus3a ; -
4 eine Detailansicht eines Lichteinkoppelbereichs des Lichtleiters aus3a ; -
5 eine andere perspektivische Ansicht des Lichtleiters aus3a ; -
6 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Systems umfassend einen Lichtleiter und Kristalle als optisch wirksame Bereiche; -
7a eine Leuchtdichte auf Lichtaustrittsflächen der Kristalle des optischen Systems aus6 , und -
7b einen Schnitt durch die Leuchtdichte aus7a entlang einer Schnittlinie VIIb. -
1 zeigt schematisch einen aus dem Stand der Technik bekannten flächigen plattenförmigen Lichtleiter100 . Das von einer rechts an einer Eintrittsfläche101 des Lichtleiters100 angeordneten Lichtquelle102 , bspw. in Form einer Leuchtdiode, abgegebene Licht wird über die Eintrittsfläche101 in den Lichtleiter100 eingekoppelt und wird in diesem als Licht103 in einer Hauptausbreitungsrichtung104 propagiert, wobei das Licht dabei mittels Totalreflexion an oberen und unteren Grenzflächen100a ,100b , sowie an seitlichen Grenzflächen des Lichtleiters100 reflektiert wird. Der Lichtleiter100 weist Auskoppelelemente105 in Form von abgewinkelten schräg zu den oberen Grenzflächen100a stehenden Flächen auf. Das Licht103 wird so lange in dem Lichtleiter100 propagiert, bis es auf eine Auskoppelfläche105 trifft und von dieser als Licht106 mittels Totalreflexion in eine Richtung umgelenkt wird, so dass beim Auftreffen auf die gegenüberliegende untere horizontale Grenzfläche100b die Bedingung für Totalreflexion verletzt wird. Die untere Grenzfläche100b bildet dann für das auftreffende umgelenkte Licht106 eine Lichtaustrittsfläche107 des Lichtleiters100 . Das auftreffende umgelenkte Licht106 tritt als Licht108 unter Brechung durch die Austrittsfläche107 aus dem Lichtleiter100 aus. - Unterhalb des Lichtleiters
100 ist eine Blende110 mit hier beispielhaft drei Öffnungen111 ,112 ,113 angeordnet. Statt der Öffnungen111 ,112 ,113 können an deren Stelle auch ein Licht brechende Körper (bspw. Linsen oder Kristalle) oder ein reflektierender Körper (bspw. ein Reflektor) in der Blende110 angeordnet sein. Unter einem Kristall wird ein Dekor- oder Designelement verstanden, das als ein Glaskristall, ein Ornament ausgebildet sein kann und bspw. ein brillantes Erscheinungsbild aufweist. Das unter Brechung aus dem Lichtleiter100 austretende Licht108 soll durch die Öffnungen111 ,112 ,113 treten und hierbei folgende Bedingungen erfüllen: - – hohe Effizienz, ein großer Anteil des von der Leuchtdiode
102 ausgesandten Lichtstroms soll durch die Öffnungen111 ,112 ,113 treten, und - – die Öffnungen
111 ,112 ,113 sollen für einen Betrachter, der aus Blickrichtungen114 auf die Blende110 schaut, aus unterschiedlichen Richtungen114 (oder innerhalb eines großen Winkelbereichs) gleich hell erschienen. - Problematisch am Stand der Technik sind die folgenden Aspekte:
- – Das System umfassend den Lichtleiter
100 und die Blende110 arbeitet mit geringer Effizienz, da ein beträchtlicher Anteil des aus dem Lichtleiter100 austretenden Lichts108 die Öffnungen111 ,112 ,113 verfehlt. Dies erkennt man anhand der1 daran, dass das Bündel des austretenden Lichts108 wesentlich größer als die Öffnung111 ,112 ,113 ist, auf die es gerichtet ist. Dieser Effekt findet auch senkrecht zur Zeichenebene statt und ist deshalb sehr ausgeprägt. - – Für einen Betrachter, der sich von der linken Seite in den von dem Lichtleiter
100 bestrahlten Bereich bewegt, erscheint zuerst nur die linke Öffnung111 beleuchtet, da aufgrund des geringsten Abstands der linken Umlenkfläche105 im Lichtleiter100 zur Öffnung111 der größte Anteil des Lichtbündels108 gelangt. Die Öffnungen111 ,112 ,113 seien gleich groß. Der Öffnungswinkel der Lichtbündel108 ist ebenfalls gleich groß, die Lichtbündel108 unterscheiden sich nur in ihrem Lichtweg, den sie von den Umlenkflächen105 bis zu der Lichtaustrittsfläche107 bzw. den Öffnungen111 ,112 ,113 zurücklegen. Je länger dieser Lichtweg ist, umso breiter ist das Bündel, das bei der Blende110 ankommt. Die Breite aller an der linken Umlenkfläche105 reflektierten Lichtstrahlen ist mit108a und die Breite aller an der rechten Umlenkfläche105 reflektierten Lichtstrahlen ist mit108b bezeichnet. Es ist in1 gut zu erkennen, dass die Breite108b größer als die Breite108a ist. Je breiter das ankommende Lichtbündel108 ist, desto geringer ist der Anteil des Lichts, das durch die Öffnungen111 ,112 ,113 hindurchtritt. Mit anderen Worten: Der Anteil des Lichts des an der linken Umlenkfläche105 umgelenkten Lichtbündels108 ist beim Auftreffen auf die Blende110 kleiner als der Anteil des Lichts des an der mittleren Umlenkfläche105 umgelenkten Lichtbündels108 beim Auftreffen auf die Blende110 , und dieser ist wiederum kleiner als der Anteil des Lichts des an der rechten Umlenkfläche105 umgelenkten Lichtbündels108 beim Auftreffen auf die Blende110 . Bei der linken Öffnung111 wird somit ein geringerer Anteil des Lichtbündels108 abgeschattet als bei der mittleren Öffnung112 , und bei dieser wiederum ein geringerer Anteil des Lichtbündels108 als bei der rechten Öffnung112 . Wenn der Betrachter seine Bewegung von links nach rechts entlang der Längserstreckung des Lichtleiters100 fortsetzt, erscheinen nach und nach alle anderen Öffnungen112 ,113 beleuchtet. - Die Probleme des Standes der Technik können mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtleiters ist in
2 mit dem Bezugszeichen1 bezeichnet. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, alle in Richtung von Öffnungen111 ,112 (oder Linsen, Reflektoren, oder Licht brechenden Körpern) leuchtenden Flächen des Lichtleiters1 sowohl möglichst nahe als auch in dem gleichen Abstand an die Öffnungen111 ,112 heranzuführen. Dies geschieht dadurch, dass der Lichtleiter1 für jede Öffnung111 ,112 eine Verzweigung aufweist, durch die sich jeweils ein "Ast"2 ,3 ergibt, dessen Endfläche4 ,5 eine Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters1 bildet. Die "Äste"2 ,3 weisen in etwa eine Haupterstreckungsrichtung (parallel zum den eingezeichneten Mittenstrahlen106 ,108 ) auf, die der Richtung entspricht, welche die Lichtstrahlen nach Durchtritt durch die Öffnungen111 ,112 aufweisen sollen. Jeder der Äste2 ,3 wird mittels einer Aussparung6 ,7 im Hauptlichtleiter1 gespeist. Die Aussparungen6 ,7 weisen jeweils eine Reflexionsfläche8 ,9 auf, die schräg zu den oberen und unteren Grenzflächen1a ,1b des Lichtleiters1 steht. Vorzugsweise stehen die Reflexionsflächen8 ,9 senkrecht auf der Winkelhalbierenden zwischen der Hauptausbreitungsrichtung10 des Lichts103 in dem Hauptlichtleiter1 und der Haupterstreckungsrichtung (den Mittenstrahlen106 ,108 ) der Äste2 ,3 . Die Aussparungen6 ,7 sind möglichst nahe an den Verzweigungen in die Äste2 ,3 platziert, so dass möglichst das gesamte auf eine Reflexionsfläche8 ;9 auftreffende Licht103 in den jeweiligen Ast2 ;3 reflektiert wird. Dies stellt sicher, dass das System effizienter als der Stand der Technik arbeitet und des Weiteren (wenn alle Aussparungen6 ,7 ; Äste2 ,3 und Abstände zwischen Lichtaustrittsflächen4 ,5 und Öffnungen111 ,112 für alle Äste2 ,3 identisch sind) einem Beobachter unabhängig vom Blickwinkel gleich hell erscheinen. - In
2 tritt das von einer rechts an der Eintrittsfläche11 des flächigen plattenförmigen Lichtleiters1 angeordneten Lichtquelle12 , bspw. in Form einer Leuchtdiode, abgegebene Licht über die Eintrittsfläche11 unter Brechung in den Lichtleiter1 ein und durchdringt diesen in der Hauptausbreitungsrichtung10 mittels Totalreflexion an den oberen und unteren Grenzflächen1a ,1b sowie an seitlichen Grenzflächen. Die oberen und unteren Grenzflächen1a ,1b verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Lichtleiter1 in einem Schnitt senkrecht zu der Hauptausbreitungsrichtung10 einen rechteckigen Querschnitt. Das eingekoppelte Licht wird in dem Lichtleiter1 propagiert, bis es an einer Umlenkfläche8 ,9 , die Teil einer Aussparung6 ,7 ist, wiederum durch Totalreflexion in einen der Umlenkfläche8 ,9 zugeordneten Ast oder Seitenarm2 ,3 gelenkt wird. Jeder der Seitenarme2 ,3 endet nahe einer Öffnung111 ,112 in einer unterhalb des Lichtleiters1 angeordneten Blende110 . Die Seitenarme2 ,3 haben vorzugsweise jeweils einen rechteckigen Querschnitt in einer Schnittebene senkrecht zu einem Mittenstrahl106 ;108 des Seitenarms2 ;3 . - Das über die Lichtaustrittsfläche
4 ,5 des Seitenarms2 ,3 unter Brechung austretende Licht gelangt vollständig oder nahezu vollständig durch die Öffnung111 ;112 . Die wird dadurch erreicht, dass der Öffnungswinkel des aus dem Ast2 ,3 austretenden Lichtbündels relativ gering ist (gute Bündelung des Lichts in dem Ast2 ;3 ) und die Lichtaustrittsfläche4 ;5 nahe der Öffnung111 ;112 angeordnet ist (geringer Abstand zwischen Austrittsfläche4 ;5 und zugeordneter Öffnung111 ;112 ), so dass sich das Lichtbündel nicht zu sehr aufweiten kann, bevor es durch die Öffnung111 ;112 hindurchtritt. - Anstelle der Öffnung
111 ,112 kann ein Licht brechender Körper (bspw. eine Linse oder ein Kristall) oder ein reflektierender Körper (bspw. ein Reflektor) angeordnet sein, der von dem aus dem Ast2 ,3 austretenden Lichtbündel durchdrungen beziehungsweise getroffen werden soll. Der Lichtleiter1 wird so in einem Kraftfahrzeug oder in einem Scheinwerfer angeordnet, dass der Seitenarm2 ;3 beziehungsweise der Mittenstrahl106 im Seitenarm2 ;3 beziehungsweise der Mittenstrahl108 des austretenden Lichtbündels bei Anbau an einem Fahrzeug in Fahrtrichtung, bei Verwendung in einer Heckleuchte entgegen der Fahrtrichtung, zeigt. Die Spiegelfläche8 ;9 der Aussparung2 ;3 steht senkrecht auf der Winkelhalbierenden zwischen dem Mittenstrahl des an der Spiegelfläche8 ;9 ankommenden Lichtbündels (bzw. der Hauptausbreitungsrichtung10 des Lichtbündels in dem Lichtleiter1 ) und dem Mittenstrahl106 im Seitenarm2 ;3 . - Für den linken Seitenarm
2 in2 ist gepunktet folgende alternative Ausführungsform dargestellt: um den Öffnungswinkel des im Seitenarm2 propagierten und durch die Austrittsfläche4 austretenden Lichtbündels108 zu vermindern, weist der Seitenarm2 einen in Lichtausbreitungsrichtung (monoton oder streng monoton) zunehmenden Querschnitt auf (vgl. die mit durchgezogener Linie gezeichneten Seitenwände2a des Seitenarms2 ). Diese Querschnittserweiterung des Seitenarms2 führt zu einer stärkeren Bündelung des darin propagierten Lichts. Mit gestrichelter Linie sind bei dem linken Seitenarm2 in2 alternativ parallel zueinander verlaufende Seitenwände2b des Seitenarms2 eingezeichnet, wie sie bspw. auch bei dem rechten Seitenarm3 vorgesehen sind. Man erkennt, dass das aus dem rechten Seitenarm3 austretende Lichtbündel einen größeren Öffnungswinkel hat als das aus dem linken Seitenarm2 austretende Lichtbündel. - Ferner ist in
2 oben links gepunktet eine mögliche Verminderung des Querschnitts des Hauptlichtleiters1 dargestellt. Dies dient dazu, Lichtstrahlen, die ohne diese Fläche1c auf die linke Endfläche1c des Lichtleiters1 (gegenüber der Eintrittsfläche11 ) treffen würden, in Richtung der zweiten dreieckigen Aussparung6 umzulenken, wo sie mittels der Spiegelfläche8 in den zugeordneten Seitenarm2 und letztendlich in den Nutzwinkelbereich der gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung gelenkt werden, wodurch die Effizienz des Systems erhöht werden kann. -
3 zeigt links oben (3a ) eine Vorderansicht (bei Einbau im Scheinwerfer also entgegen der Fahrtrichtung geblickt), darunter (3b ) eine Ansicht von oben, rechts davon (3c ) eine Seitenansicht und ganz rechts (3d ) groß eine perspektivische Ansicht. Der flächige, plattenförmige Lichtleiter1 aus3 ist in seiner Haupterstreckungsebene gebogen. Der Eintrittsfläche11 sind (hier) fünf Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquelle12 zugeordnet, die Licht unterschiedlicher Farben aussenden. In dem Beispiel sind 2 LEDs für weißes Licht (bspw. für Tagfahrlicht), 2 LEDs für gelbes Licht (bspw. für Blinklicht) und 1 LED für blaues Licht (bspw. für ein reines Designlicht) vorgesehen. Das durch die Eintrittsfläche11 in den Lichtleiter1 eintretende Licht propagiert anfangs in einem Abschnitt des Lichtleiters1 , der durch einen anwachsenden Querschnitt gekennzeichnet ist (die Breite und vor allem die Dicke steigen an) und der somit dazu dient, den Winkel zwischen den Lichtstrahlen zu vermindern. Dieser Abschnitt ist in4 im Detail dargestellt. Die Bündelung des Lichts in dem ersten Abschnitt dient hauptsächlich dazu, das eingekoppelte Licht möglichst verlustfrei um die anschließende erste "scharfe Kurve" zu leiten. - Im weiteren Verlauf tritt ein Teil des Lichts in einen ersten Seitenarm
13 ein, auch ohne dass es auf eine Aussparung oder eine entsprechende Umlenkfläche trifft. Der größte Teil des Lichts propagiert jedoch weiter in dem Lichtleiter1 und wird nach und nach über die bereits oben beschriebenen dreieckigen Aussparungen7 ,6 bzw. durch deren Spiegelflächen9 ,8 in weitere Seitenarme3 ,2 gelenkt. Dem ersten Seitenarm13 ist keine Aussparung zugeordnet, da die am Seitenarm13 ankommenden Strahlen bereits (nahezu) die Richtung der Haupterstreckungsrichtung des Seitenarms13 aufweisen. Die Seitenarme13 ,3 ,2 weisen wiederum ansteigende Querschnitte auf, was in diesem Fall dazu dient, die gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung möglichst exakt zu modellieren. - In dem Beispiel aus
3 können den sechs Seitenarmen13 ,3 ,2 nicht nur sechs Öffnungen111 ,112 ,113 in einer Blende110 , sondern bspw. auch sechs kristallartig ausgebildete brechende Elemente15 zugeordnet sein, wie dies bspw. in6 gezeigt ist. Die Kristalle15 können (statt der Öffnungen) in einer Blende, wie bspw. der Blende110 , eingebettet sein, wobei eine Blende in6 nicht dargestellt ist. Das gesamte System umfassend den Lichtleiter1 mit den Seitenarmen13 ,3 ,2 und die Licht brechenden Elemente in Form der Kristalle15 sind in einer Halterung16 gehalten, die bspw. an einem Scheinwerfergehäuse oder an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigt sein kann. Die Halterung16 kann bspw. zwei im Querschnitt "U"-förmige Elemente umfassen, die nach Art einer Schachtel und eines Deckels miteinander in Eingriff treten können, wobei in6 lediglich eines der "U"-förmigen Elemente gezeigt ist. Bei mittels einer Blende, bspw. der Blende110 , geschlossener Halterung16 sind von außen nur noch die Kristalle15 des erfindungsgemäßen Systems und die Enden (Lichteintrittsfläche11 mit LEDs12 und die End- oder Stirnfläche1c ) des Lichtleiters1 zu erkennen, alles andere ist in der Halterung16 enthalten und von außen nicht sichtbar, da durch die Blende110 verdeckt.. Die Halterung16 hat die Aufgabe, den Einblick in das Innere des Scheinwerfers bzw. der Leuchte zu verwehren, und kann zur Befestigung des Lichtleiters1 und der Kristalle15 in einem Scheinwerfer oder einer Kraftfahrzeugkarosserie genutzt werden. - Die Kristalle
15 sind in erster Linie als Dekor- oder Designelemente zu werten, können jedoch auch dazu benutzt werden, der Lichtverteilung den "letzten Schliff" zu verleihen.5 zeigt einen weiteren Blick auf den Lichtleiter1 , wobei die Blickrichtung so gewählt ist, dass man die Aussparungen6 ,7 zu den Seitenarmen2 ,3 gut erkennen kann. Weiterhin ist in dieser Ansicht gut zu erkennen, dass etwa ab einer mit "a" bezeichneten Stelle der Querschnitt des Lichtleiters1 abnimmt, was dazu dient, die Auftreffquote von Lichtstrahlen auf die letzten drei Aussparungen (ohne Bezugszeichen) zu erhöhen. -
7 zeigt, dass neben der gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Effizienz auch ein sehr homogenes Erscheinungsbild erreicht wird. Durch die7a wird verdeutlicht, dass die leuchtenden Flächen der Kristalle15 annähernd gleich groß sind und subjektiv gleich hell erscheinen.7a zeigt die Leuchtdichte auf den Kristallflächen.7b zeigt einen Schnitt durch die Leuchtdichte aus7a entlang einer Schnittlinie VIIb. Die Helligkeit der einzelnen Kristallflächen unterscheidet sich objektiv um maximal den Faktor 2 ((bei 10 mm Länge) / (bei 60 mm Länge) = 2). Der Grund für den Faktor 2 (und nicht einen kleineren Faktor) kann darin liegen, dass die Schnittlinie VIIb nicht genau durch die Helligkeitsmaxima auf den Flächen der Kristalle15 verläuft. Entscheidend ist, dass der subjektive Eindruck einem homogenen Erscheinungsbild entspricht.
Claims (13)
- Optisches System umfassend einen flächigen plattenförmigen Lichtleiter (
1 ) aus einem transparenten Material, insbesondere Glas oder Kunststoff, mit einer Lichteintrittsfläche (11 ), die zum Einkoppeln von von einer vor der Lichteintrittsfläche (11 ) angeordneten Lichtquelle (12 ) ausgesandtem Licht in den Lichtleiter (1 ) ausgebildet ist, wobei der Lichtleiter (1 ) ausgebildet ist, das eingekoppelte Licht mittels Totalreflexion an Grenzflächen (1a ,1b ) des Lichtleiters (1 ) in einer Hauptausbreitungsrichtung (10 ) in dem Lichtleiter (1 ) zu propagieren, mit Lichtaustrittsflächen (4 ,5 ), die zum Auskoppeln von Licht aus dem Lichtleiter (1 ) ausgebildet sind, für das die Bedingung der Totalreflexion nicht erfüllt ist, mit Auskoppelelementen (6 ,7 ), die zum Umlenken eines Teils des in den Lichtleiter (1 ) eingekoppelten Lichts in Richtung der Lichtaustrittsflächen (4 ,5 ) ausgebildet sind, so dass für das umgelenkte Licht an den Lichtaustrittsflächen (4 ,5 ) die Bedingung für Totalreflexion nicht erfüllt ist, und ferner umfassend eine in einem Abstand zu dem Lichtleiter (1 ) vor den Lichtaustrittsflächen (4 ,5 ) angeordnete Blende (110 ) mit räumlich begrenzten, optisch durchlässigen Bereichen (111 ,112 ), durch die ein Teil des aus dem Lichtleiter (1 ) ausgekoppelten Lichts hindurchtritt, wobei jeweils ein optisch durchlässiger Bereich (111 ,112 ) einer Lichtaustrittsfläche (4 ,5 ) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1 ) in einer Richtung abgewandt von den Auskoppelelementen (6 ,7 ) abragende Seitenarme (2 ,3 ) aufweist, an deren distalen Enden die Lichtaustrittsflächen (4 ,5 ) ausgebildet sind, dass die Auskoppelelemente (6 ,7 ) als Aussparungen in dem Lichtleiter (1 ) mit jeweils mindestens einer Reflexionsfläche (8 ,9 ) ausgebildet sind, wobei die Reflexionsflächen (8 ,9 ) zum Umlenken eines Teils des in den Lichtleiter (1 ) eingekoppelten Lichts in die Seitenarme (2 ,3 ) ausgebildet sind, wobei die Seitenarme (2 ,3 ) ausgebildet sind, das in sie gelenkte Licht mittels Totalreflexion an Grenzflächen (2a ;2b ) der Seitenarme (2 ,3 ) zu den Lichtaustrittsflächen (4 ,5 ) zu propagieren, und dass für einen in den Seitenarmen (2 ,3 ) propagierten Mittenstrahl (106 ) ein Abstand zwischen den Reflexionsflächen (8 ,9 ) und den optisch durchlässigen Bereichen (111 ,112 ) der Blende (110 ) für jeden der Seitenarme (2 ,3 ) in etwa gleich groß ist. - System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (
6 ,7 ) als im Querschnitt dreieckförmige Aussparungen in dem Lichtleiter (1 ) ausgebildet sind, wobei die Reflexionsflächen (8 ,9 ) jeweils durch eine Seitenfläche der im Querschnitt dreieckförmige Aussparungen gebildet ist. - System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (
8 ,9 ) zum Umlenken eines Teils des in den Lichtleiter (1 ) eingekoppelten Lichts mittels Totalreflexion in die Seitenarme (2 ,3 ) ausgebildet sind. - System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (
8 ,9 ) jeweils senkrecht auf einer Winkelhalbierenden zwischen der Hauptausbreitungsrichtung (10 ) des Lichts in dem Lichtleiter (1 ) und den in den Seitenarmen (2 ,3 ) propagierten Mittenstrahlen (106 ) stehen. - System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegende Grenzflächen (
2b ) in einem oder mehreren der Seitenarme (2 ,3 ) parallel zueinander verlaufen. - System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegende Grenzflächen (
2b ) in einem oder mehreren der Seitenarme (2 ,3 ) derart schräg zueinander verlaufen, dass sich ein Querschnitt dieses mindestens einen Seitenarms (2 ,3 ) von einem proximalen Ende des Seitenarms (2 ,3 ) zu der Lichtaustrittsfläche (4 ,5 ) des Seitenarms (2 ,3 ) vergrößert. - System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige plattenförmige Lichtleiter (
1 ) in seiner Haupterstreckungsebene gebogen ist und die Seitenarme (2 ,3 ) an seiner konvex gewölbten Seitenfläche angeordnet sind. - System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenarme (
2 ,3 ) integraler Bestandteil des restlichen Lichtleiters (1 ) sind und mit diesem in einem Stück gefertigt sind. - System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch durchlässigen Bereiche (
111 ,112 ) Öffnungen in der Blende (110 ) sind. - System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch durchlässigen Bereiche (
111 ,112 ) Licht brechende Körper, bspw. in Form von Linsen oder Kristallen (15 ), oder Licht reflektierende Körper, bspw. in Form von Reflektoren, aufweisen. - System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der optisch durchlässigen Bereichen (
111 ,112 ) für alle optisch durchlässigen Bereiche (111 ,112 ) gleich groß sind. - System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus den Lichtaustrittsflächen (
4 ,5 ) des Lichtleiters (1 ) ausgekoppelte und durch die optisch durchlässigen Bereiche (111 ,112 ) der Blende (110 ) hindurchtretende Licht zur Erzeugung einer beliebigen Leuchtenfunktion einer Kraftfahrzeugleuchte dient, insbesondere zur Erzeugung eines Tagfahrlichts, eines Blinklichts, eines Positions- oder Standlichts, eines Rücklichts, und/oder eines Rückfahrlichts. - Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung ein optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
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