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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge mit einer Lichtquelle und zumindest einem flexiblen Lichtwellenleiter sind allgemein bekannt. Aus der Lichtquelle auskoppelbares Licht ist in den Lichtwellenleiter einkoppelbar. Im Verlauf des Lichtwellenleiters ist gestreutes Licht von dem Lichtwellenleiter abstrahlbar. Beispielhaft wird auf die
DE 10 2009 039 556 A1 und die
DE 10 2011 006 645 A1 verwiesen. Gemein ist diesen bekannten Beleuchtungseinrichtungen, dass diese eine geringe Lichtintensität abstrahlen.
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Mithin ist es Aufgabe der Erfindung, Beleuchtungseinrichtungen mit einem flexiblen Lichtwellenleiter und einer Lichtquelle derart weiterzubilden, als dass die abgestrahlte Lichtintensität auf effiziente Art und Weise erhöht wird.
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Es wird vorgeschlagen, dass von einer Laserlichtquelle erzeugtes Laserlicht in einen flexiblen, länglich ausgebildeten Lichtwellenleiter einkoppelbar ist, und dass der flexible, länglich ausgebildete Lichtwellenleiter Streuzentren umfasst, an welchen das eingekoppelte Laserlicht derart gestreut wird, so dass im Verlauf des Lichtwellenleiters gestreutes Licht seitlich von dem Lichtwellenleiter abstrahlbar ist.
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Hierdurch ergibt sich eine Anzahl von Vorteilen. Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass nunmehr eine hohe Lichtintensität von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlt werden kann, wodurch die Einsatzmöglichkeiten der vorgeschlagenen Beleuchtungseinrichtung stark erweitert werden. Beispielsweise lässt sich mit der vorgeschlagenen Beleuchtungseinrichtung ein Bremslicht oder Tagfahrlicht realisieren. Darüber hinaus ergibt sich, dass das von der Laserlichtquelle abgestrahlte Laserlicht nicht in einen Halbraum abgestrahlt wird, sondern die Laserlichtquelle ein gerichtetes Laserlichtbündel zur Einkopplung in den Lichtwellenleiter bereitstellt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform folgt der flexible, länglich ausgebildete Lichtwellenleiter, welcher hinter der Abdeckscheibe angeordnet ist, zumindest abschnittsweise einer sichtbaren Außenkontur der Beleuchtungseinrichtung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Lichtwellenleiter zumindest abschnittsweise Teil eines Gewebes.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Laserlichtquelle im Wesentlichen blaues Laserlicht erzeugt, wobei eine länglich ausgebildete Ummantelung, in welcher der Lichtwellenleiter angeordnet ist, einen Lumineszenzfarbstoff umfasst. Der Lumineszenzfarbstoff wandelt auftreffendes blaues Laserlicht in gelbes Lumineszenzlicht, wobei weißes Mischlicht umfassend gestreutes blaues Laserlicht und gestreutes gelbes Lumineszenzlicht von der Ummantelung abgestrahlt wird. Vorteilhaft kann somit ein Positionslicht und/oder ein intensitätsstarkes Tagfahrlicht realisiert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung ist eine Ummantelung des Lichtwellenleiters und/oder eine Führungshülse, in welcher der Lichtwellenleiter angeordnet ist, in ihrem Verlauf zumindest abschnittsweise in einem Befestigungsabschnitt der Beleuchtungseinrichtung aufgenommen. Durch diese Aufnahme des Lichtwellenleiters kann eine spielfreie Anordnung des Lichtwellenleiters an der Beleuchtungseinrichtung bei gleichzeitig definiertem Öffnungswinkel der Abstrahlung erfolgen. Grundsätzlich strahlt der Lichtwellenleiter Licht umfangsseitig ab, was durch die Anordnung in dem jeweiligen Befestigungsabschnitt begrenzt wird. Mithin bietet der Befestigungsabschnitt eine Einflussmöglichkeit auf den Öffnungswinkel der Abstrahlung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Ummantelung des Lichtwellenleiters und/oder eine Führungshülse, in welcher der Lichtwellenleiter angeordnet ist, in ihrem Verlauf zumindest abschnittsweise einen radial abstehenden Befestigungsabschnitt umfasst, wobei der radial abstehende Befestigungsabschnitt der Ummantelung und/oder der Führungshülle an einem Befestigungsabschnitt der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist. Vorteilhaft kann somit erreicht werden, dass der Winkel der Lichtabstrahlung von dem Lichtwellenleiter maximiert wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt eine Abstrahlrichtung des Laserlichts der Laserlichtquelle in einer Ebene, welche mit einer Lotebene der Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungseinrichtung einen Winkel kleiner 30°, kleiner 20° und insbesondere kleiner 10° einschließt. Vorteilhaft wird durch die so gewählte Auskopplungsrichtung des Laserlichts vermieden, dass bei einer Beschädigung der Beleuchtungsvorrichtung, beispielsweise des Einkoppelbereichs zwischen Laserlichtquelle und Lichtwellenleiter, es zu einem Austritt von Laserlicht aus der Beleuchtungseinrichtung kommt. Mithin wird dadurch die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung erhöht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung ein Scheinwerfer oder eine Rückleuchte des Kraftfahrzeugs.
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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 Ansicht entgegen einer Hauptabstrahlrichtung eine Beleuchtungseinrichtung;
- 2 bis 5 jeweils einen schematischen Schnitt des Lichtwellenleiters;
- 6 eine schematische perspektivische Ansicht auf ein mittels einer Laserlichtquelle gespeiste Gewebe; und
- 7 eine schematische Schnittansicht eines Befestigungsabschnitt für das Gewebe.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht entgegen einer Hauptabstrahlrichtung 2 eine Beleuchtungseinrichtung 4. Die Beleuchtungseinrichtung 4 umfasst eine Laserlichtquelle 6, welche Laserlicht erzeugt und in einen Lichtwellenleiter 8 einkoppelt. Der flexibel ausgestaltete Lichtwellenleiter 8 verläuft ausgehend von einem Einkoppelbereich 10 innerhalb eines mit einer nicht gezeigten Abdeckscheibe in Hauptabstrahlrichtung 2 verschlossenen Gehäuses 12.
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Der flexibel ausgestaltete Lichtwellenleiter 8 verläuft zumindest abschnittsweise beabstandet entlang einer von außen sichtbaren Außenkontur der Beleuchtungseinrichtung 4 bzw. der Abdeckscheibe der Beleuchtungseinrichtung 4. Ein distales Ende 14 des Lichtwellenleiters 8 schließt in der Nähe oder bei dem Einkoppelbereich 10 den Lichtwellenleiter 8 ab. Selbstverständlich können weitere Zierelemente den Einkoppelbereich 10 oder das Ende 14 verdecken. Vorliegend kann somit ein Erscheinungsbild eines in sich geschlossenen Verlaufs des Lichtwellenleiters 8 erzielt werden. Selbstverständlich kann der Verlauf des flexibel ausgestalteten Lichtwellenleiters 8 von dem gezeigten Beispiel abweichen.
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Die Beleuchtungseinrichtung 4 ist vorliegend als Frontscheinwerfer für das Kraftfahrzeug ausgebildet und umfasst somit ein Abblendlicht-Modul 16, ein Fernlicht-Modul 18 und ein Tagfahrlicht-Modul 20. Insbesondere die Licht-Module 16 und 18 strahlen ihre Abstrahllichtverteilung in die Hauptabstrahlrichtung 2 ab, welche im Wesentlichen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bei einer Geradeausfahrt entspricht. Der Lichtwellenleiter 8 umschließt in der gezeigten Sicht entgegen der Hauptabstrahlrichtung 2 die Lichtmodule 18-20.
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Der Lichtwellenleiter 8 strahlt in seinem Verlauf gestreutes Licht umfangsseitig ab, was beispielsweise anhand der Pfeile 22a bis 22c gezeigt ist. Grundsätzlich strahlt der Lichtwellenleiter 8 aufgrund seiner im Wesentlichen Zylinder-förmigen Struktur umfangsseitig Licht von den wesentlichen gleicher Intensität ab. Hierzu weist der Lichtwellenleiter 8 in seinem Verlauf Streustrukturen zur Streuung des eingekoppelten Laserlichts auf. Diese Streustrukturen und insbesondere die Dichte entsprechender Streuzentren ist an die Länge des Lichtwellenleiters 8 ausgehend von dem Einkoppelbereich 10 bis zu seinem Ende 14 angepasst. Je länger der Lichtwellenleiter zur Auskopplung vorgesehen ist, desto geringer ist die Dichte der Streuzentren bzw. Streustrukturen.
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In einer Ausführungsform nimmt die Dichte der Streuzentren innerhalb des Lichtwellenleiters 8 ausgehend von dem Einkoppelbereich 10 zu. Dadurch wird der im Verlauf des Lichtwellenleiters 8 geringer werdende Lichtstrom zum Ende des Lichtwellenleiters 8 hin bestmöglichst ausgenutzt. Zum anderen kann die Laserlichtquelle 6 lichtschwächer ausgebildet werden, um eine Reduktion der Kosten als auch eine verbesserte Energieeffizienz zu erreichen.
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Ist die Beleuchtungseinrichtung 4 als Scheinwerfer ausgebildet, so erzeugt die Laserlichtquelle 6 blaues Laserlicht, welches in den Lichtwellenleiter 8 eingekoppelt wird. Im Lichtwellenleiter 8 wird somit lediglich blaues Laserlicht in eine Hauptausbreitungsrichtung geführt, wobei die Hauptausbreitungsrichtung dem Verlauf des Lichtwellenleiters folgend ausgerichtet ist. Die Ummantelung des Lichtwellenleiters 8 umfasst in dieser Ausführungsform einen Lumineszenzfarbstoff, beispielsweise Phosphor, welcher gestreutes blaues Laserlicht in gelbes Lumineszenzlicht wandelt. Durch die so ausgebildete Ummantelung tritt somit gestreutes blaues Laserlicht und gestreutes gelbes Lumineszenzlicht in einen Außenraum der Ummantelung, wobei das Laserlicht und das erzeugte Lumineszenzlicht gemeinsam als weißes Mischlicht abgestrahlt werden. In 2 wird ein entsprechender Aufbau des Lichtwellenleiters 8 gezeigt.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Laserlichtquelle 6 mit dem Lichtwellenleiter 8 an einer Heckleuchte des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei das Laserlicht ausgehend von der Laserlichtquelle 6 beispielsweise rotes oder gelbes Laserlicht ist.
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Der Lichtwellenleiter 8 ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Des Weiteren kann der Lichtwellenleiter 8 auch eine Anzahl von Fasern umfassen, die zu einem Faserbündel zusammengeführt sind. Der Lichtwellenleiter 8 ist wie nachfolgend ausgeführt in seinem Verlauf von einer Ummantelung umgeben, welche beispielsweise transparent ausgebildet ist. Die Ummantelung ist beispielsweise aus Silikon oder einem im Wesentlichen transparenten Kunststoff gefertigt.
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Die Laserlichtquelle 6 ist in einem Gehäuse 24 angeordnet und mit einer nicht gezeigten Abdeckung verschlossen. Gleiches gilt für den Einkoppelbereich 10. Das Laserlicht der Laserlichtquelle 6 wird gemäß einer Abstrahlrichtung 26 von der Laserlichtquelle 6 abgestrahlt. Die Abstrahlrichtung 26 des Laserlichts der Laserlichtquelle 6 liegt vorliegend in der Zeichenebene und damit in einer Lotebene der Hauptabstrahlrichtung 2. Selbstverständlich kann die Abstrahlrichtung 26 auch in einer anderen Ebene liegen. Vorzugsweise schließt die Abstrahlrichtung 26 mit der Lotebene der Hauptabstrahlrichtung 2 einen Winkel kleiner 30°, kleiner 20° und insbesondere kleiner 10° ein.
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2 zeigt einen schematischen Schnitt A-A aus 1 des Lichtwellenleiters 8 entgegen einer Hauptausbreitungsrichtung 28 des Laserlichts in dem Lichtwellenleiter 8. Ein Kern 9 des Lichtwellenleiters 8 ist von der sich unmittelbar an den Lichtwellenleiter 8 anschließenden Ummantelung 30 umgeben, in welche Lumineszenz-Teilchen 32 eingeschlossen sind. Trifft sich entlang der Hauptausbreitungsrichtung 28 ausbreitendes Laserlicht auf ein Streuzentrum 31 des Kerns 9, so wird es gestreut. Trifft gestreutes Laserlicht gemäß einem Lichtstrahl 34 auf ein Lumineszenz-Teilchen 32 der Ummantelung 30, so wird dieses Lumineszenz-Teilchen 32 angeregt und strahlt Lumineszenzlicht gemäß einem Lichtstrahl 36 seitlich von der Ummantelung 30 nach außen ab.
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Gestreutes Laserlicht, welches nicht auf ein Lumineszenz-Teilchen 32 trifft, wird gemäß einem Lichtstrahl 38 durch die Ummantelung 30 hindurch von dem Lichtwellenleiter 8 abgestrahlt. Mithin ergibt sich ein weißes Mischlicht aus blauem gestreuten Laserlicht und gelbem gestreuten Lumineszenzlicht, was von dem Lichtwellenleiter 8 abgestrahlt wird.
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3 zeigt einen schematischen Schnitt B-B aus 1. Der Lichtwellenleiter 8 ist in einer Ummantelung 30 angeordnet. Die Ummantelung 30 ist innerhalb eines Befestigungsabschnitts 40 angeordnet. Der Befestigungsabschnitt 40 kann sich entlang des gesamten oder eines großen Teils des Verlaufs des Lichtwellenleiters 8 erstrecken oder aber es sind vereinzelte Befestigungsabschnitte 40 entlang des Verlaufs des Lichtwellenleiters 8 in Form von die Ummantelung 30 teilweise umschließenden Rasthaken vorgesehen. Somit kann vorliegend ein Winkelbereich 49 von über 90° zur Abstrahlung von Licht bereitgestellt werden. Selbstverständlich kann der Winkelbereich 49 auch verkleinert werden, um eine gewünschte Verringerung der Breite des Linien-förmig abgestrahlten Lichts zu erreichen. Der Befestigungsabschnitt 40 stellt eine Nut 42 bereit, welche von einem ersten und einem zweiten Rastarm 44 und 46 begrenzt wird, wobei die Rastarme 44 und 46 zu einem Einclipsen des Lichtwellenleiters 8 mit umgebender Ummantelung 30 flexibel ausgestaltet sind. Die Nut 42 weist im Querschnitt zu ihrer Öffnung hin eine Querschnittsverjüngung auf, um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Lichtwellenleiter 8 und der umgebenden Ummantelung 30 herzustellen.
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Selbstverständlich können die flexiblen Rastarme 44 und 46 auch entfallen, wobei die zu ihrer Öffnung sich verjüngende Nut 42 beispielsweise in einem Abschnitt des Gehäuses 12 verläuft. So kann beispielsweise die Ummantelung 30 derart elastisch ausgebildet sein, dass diese mit dem darin angeordneten Lichtwellenleiter 8 in die Nut 42 gedrückt werden kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Nut 42 zumindest an einem Ende geöffnet und der Lichtwellenleiter 8 lässt sich mit seiner Ummantelung 30 durch die Öffnung eingeführt entlang der Längsachse der Nut 42 in diese einschieben.
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In einer Ausführungsform sind die Oberflächen der Rastarme 44 und 46 ganz oder teilweise reflektierend ausgebildet und umfassen damit Reflektorflächen. Diese Reflektorflächen werden beispielsweise durch eine entsprechende Beschichtung der Oberflächen der Rastarme 44 und 46 gebildet. Damit kann mittels des Befestigungsabschnitts 40 weiteres von dem Lichtwellenleiter 8 abgestrahltes Licht in Richtung der Hauptabstrahlrichtung 2 umgelenkt werden.
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4 zeigt einen schematischen Schnitt B-B aus 1. Der Lichtwellenleiter 8 ist mit einer Führungshülle 60 in der Nut 42 des Befestigungsabschnitts 40 aufgenommen. Die Führungshülle 60 ist im Wesentlichen transparent ausgebildet und weist in einer Ausführungsform Lumineszenzteilchen 32 auf. Im Unterschied zu 3 weist die Führungshülle 60 einen Innendurchmesser auf, welcher größer ist als ein Außendurchmesser des Lichtwellenleiters 8. Vorteilhaft kann damit der Lichtwellenleiter 8 in die Führungshülle 60 eingeführt werden, was fertigungstechnische Freiheitsgrade schafft.
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5 zeigt in schematischer Form einen Schnitt B-B aus 1. Im Unterschied zu den 3 und 4 ragt von der im Schnitt Kreisring-förmigen Führungshülle 60 ein Befestigungsabschnitt 48 in Form eines Zapfens ab, welcher in die Nut 42 eingreift und eine formschlüssige Verbindung mit der sich zu ihrer Öffnung hin verjüngenden Nut 42 herstellt. Damit wird erreicht, dass Umfangs-seitig ein Winkelbereich 50 von über 200° zur Abstrahlung von Licht von dem Lichtwellenleiter 8 bzw. der Führungshülle 60 bereitsteht. Damit erhöht der Befestigungsabschnitt 48 die Sichtbarkeit des Lichtwellenleiters 8 bzw. der Führungshülle 60, womit es erst ermöglicht wird, die Sichtbarkeit betreffende gesetzliche Vorgaben zu erfüllen.
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6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht auf ein mittels der Laserlichtquelle 6 gespeiste Gewebe 70. Das Gewebe 70 umfasst Lichtwellenleiter 8a, 8b und 8c, deren distales Ende 14 sich an den Einkoppelbereich 10 anschließt. Die Laserlichtquelle 6 koppelt Laserlicht in die Lichtwellenleiter 8a, 8b und 8c ein. Die Lichtwellenleiter 8 sind mittels Kettfäden 72, welche im Wesentlichen orthogonal zu den Lichtwellenleitern 8 verlaufen, zu dem Gewebe 70 verwebt. Bevorzugt sind die Kettfäden 72 im Wesentlichen transparent. In einer anderen Ausführungsform können die Kettfäden 72 eingefärbt oder nicht transparent ausgebildet sein, um das Gewebemuster sichtbar zu machen.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann zumindest eine weitere Laserlichtquelle die Lichtwellenleiter 8 oder weitere Lichtwellenleiter des Gewebes 70 mit Laserlicht versorgen. Darüber hinaus können Lichtleiter 8 umfassend eine Ummantelung 30 und Lichtleiter 8 umfassend keine Ummantelung in einem gemeinsamen Gewebe 70 kombiniert werden.
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7 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Befestigungsabschnitts für das Gewebe 70. Hierbei ist das Gewebe innerhalb einer Wanne 74 aufgenommen. Am Boden der Wanne 74 befinden sich im Schnitt Nadel-förmige Spitzen 76 und 78. Bei der Anordnung eines Deckels 80 an der Wanne 74 wird das Gewebe 70 in die Nadel-förmigen Spitzen 76 und 78 gedrückt und somit das Gewebe 70 zu der Wanne 74 festgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009039556 A1 [0002]
- DE 102011006645 A1 [0002]
