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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung für die Erzeugung eines Abblendlichts eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Beleuchtungsvorrichtung der vorgenannten Art ist aus der
DE 10 2011 085 385 A1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen länglichen stabförmigen Lichtleiter in den endseitig das Licht eines Halbleiterlasers eingekoppelt wird. An einer der Längsseiten ist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Prismen vorgesehen, die jeweils Anteile des Lichts zu der gegenüberliegenden Längsseite reflektieren, durch die das Licht aus dem Lichtleiter austritt.
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5 zeigt eine beispielhafte konventionelle Beleuchtungsvorrichtung, bei der an einer Längsseite eines Lichtleiters 20 einfache aneinander gereihte Prismenstrukturen 21 vorgesehen sind. Diese Prismenstrukturen reflektieren Anteile des Lichts zu der als Lichtaustrittsfläche 22 dienenden gegenüberliegenden Längsseite, aus der das Licht 23 ausgekoppelt wird. Dabei wird die Größe des Streulichtanteils durch die Größe der Prismenstrukturen und die Breite des auf die Prismenstrukturen auftreffenden Lichtkegels bestimmt. Weil dieser in Lichtleiter-Systemen sehr groß ist, ergibt sich ein großer Streulichtanteil, der insbesondere in der vertikalen Richtung eines Abblendlichtes sehr störend ist.
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Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der das aus der Beleuchtungsvorrichtung austretende Licht einen geringeren Streulichtanteil in vertikaler Richtung aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Strukturierung eine Mehrzahl von ersten Strukturen und eine Mehrzahl von zweiten Strukturen umfasst, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Es zeigt sich, dass durch die Verwendung zweier voneinander verschiedener, entsprechend aufeinander abgestimmter Strukturen der Streulichtanteil in vertikaler Richtung verringert werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtleitmittel mehrere aneinander anschließende und zueinander geneigte Abschnitte aufweisen, die langgestreckt sind und eine Längsrichtung aufweisen, die der mittleren Ausbreitungsrichtung des sich in ihnen ausbreitenden Lichts entspricht. Durch die zueinander geneigten und aneinander anschließenden Abschnitte kann die Form der Lichtleitmittel im Wesentlichen an die Form eines Frontscheinwerfers angepasst sein und insbesondere einen Teil eines Frontscheinwerfers umgeben, der z. B. ein Fernlicht erzeugt.
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Es besteht die Möglichkeit, dass die Lichtleitmittel eine erste Fläche, in der die Strukturierung angeordnet ist, sowie eine zweite Fläche umfassen, die zumindest abschnittsweise als Lichtaustrittsfläche dient, wobei die erste und die zweite Fläche einander gegenüberliegen, insbesondere in einer Querrichtung, die senkrecht zu der Längsrichtung des entsprechenden Abschnitts der Lichtleitmittel ist. Durch die Lichtaustrittsfläche kann das Licht aus den Lichtleitmitteln austreten.
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Es kann vorgesehen sein, dass die ersten Strukturen und/oder die zweiten Strukturen prismenförmig ausgebildet sind, insbesondere derart, dass die Strukturen jeweils - zumindest abschnittsweise - ihren Querschnitt in einer zu der Längsrichtung des entsprechenden Abschnitts der Lichtleitmittel senkrechten Querrichtung nicht ändern.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die ersten Strukturen jeweils als Aussparung ausgebildet sind, die von außen in die Lichtleitmittel hinein ragt, und/oder dass die zweiten Strukturen jeweils als Vorsprung ausgebildet sind, der nach außen aus den Lichtleitmitteln heraus ragt. Dabei können die Lichtleitmittel so gestaltet sein, dass im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung ein Anteil des Lichts zuerst durch eine der ersten Strukturen und anschließend durch eine der zweiten Strukturen, insbesondere durch eine direkt benachbarte der zweiten Strukturen, hindurchtritt.
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Insbesondere können die Lichtleitmittel so gestaltet sein, dass im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung ein Anteil des durch eine der ersten Strukturen hindurchgetretenen Lichts aus den Lichtleitmitteln austritt und anschließend wieder in die Lichtleitmittel eintritt, insbesondere in eine der zweiten Strukturen. Zu dieser Eigenschaft trägt die Ausbildung einer jeder der ersten Strukturen als Aussparung und einer jeder der zweiten Strukturen als Vorsprung bei, weil im Bereich der Aussparung ein Anteil des Lichts austreten und im Bereich eines Vorsprungs wieder eintreten kann.
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Es besteht die Möglichkeit, dass eine, insbesondere eine jede, der zweiten Strukturen eine Reflexionsfläche aufweist, die im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung einen Anteil des Lichts in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche reflektiert, wobei insbesondere die Reflexionsfläche gekrümmt ist, vorzugsweise so, dass der von der Reflexionsfläche reflektierte Anteil des Lichts zumindest teilweise kollimiert wird. Durch eine geeignete Krümmung der Reflexionsfläche kann das Licht so gebündelt werden, dass der Streulichtanteil stark reduziert wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass jeweils eine erste Struktur an eine zweite Struktur angrenzt, wobei die Grenze zwischen den beiden Strukturen durch eine Kante oder Linie gebildet wird. Dabei kann die Kante oder Linie die Ausbildung einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze des aus der Beleuchtungsvorrichtung austretenden Lichts bewirken oder unterstützen. Der von der Kante oder Linie gebildete scharfe Übergang zwischen den beiden Strukturen kann insbesondere zu einer Hell-Dunkel-Grenze beitragen, bei der die Lichtstärke einen sehr großen Gradienten aufweist. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass in den Bereich oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze nur eine sehr geringe Lichtintensität eingebracht wird, was insbesondere bei einem Abblendlicht ein Blenden des Gegenverkehrs weitgehend vermeidet.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Vorderansicht auf Teile einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
- 2 eine Draufsicht auf die Teile der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
- 3 eine Seitenansicht der Teile der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
- 4 eine Detailansicht gemäß dem Pfeil IV in 3 mit durch die Lichtleitmittel der Beleuchtungsvorrichtung hindurch tretendem Licht;
- 5 eine 4 entsprechende Detailansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
- 6 ein Diagramm, das sowohl für die aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungsvorrichtung gemäß 5 als auch für eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 bis 4 die Leuchtstärke [cd] des aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgetretenen Lichts in Abhängigkeit von dem Winkel [deg] in vertikaler Richtung zeigt;
- 7 ein Diagramm, das für eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 bis 4 die Leuchtstärke [cd] des aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgetretenen Lichts in Abhängigkeit von den Winkeln [deg] in vertikaler und horizontaler Richtung zeigt.
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In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile und Lichtstrahlen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die aus den 1 bis 4 ersichtliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst langgestreckte Lichtleitmittel 1 aus einem transparenten Material. Die Lichtleitmittel 1 weisen an ihrem in 1 oberen Ende eine Lichteintrittsfläche 2 für Licht 3 (siehe beispielsweise 4) auf, das von einer nicht abgebildeten Lichtquelle ausgeht. Die Lichtquelle kann beispielsweise mindestens eine Leuchtdiode und/oder mindestens einen Halbleiterlaser umfassen.
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Das durch die Lichteintrittsfläche 2 in die Lichtleitmittel 1 eingetretene Licht 3 bewegt sich durch die Lichtleitmittel 1 in deren Längsrichtung. Dabei umfassen die Lichtleitmittel 1 mehrere aneinander anschließende und zueinander geneigte Abschnitte 4, 5, 6, 7 die jeweils langgestreckt sind und eine Längsrichtung aufweisen, die der mittleren Ausbreitungsrichtung des sich in ihnen ausbreitenden Lichts 3 entspricht.
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Durch die zueinander geneigten und aneinander anschließenden Abschnitte 4, 5, 6, 7 ergibt sich eine U- oder C-förmige Ausgestaltung der Lichtleitmittel 1. Die Form der Lichtleitmittel 1 kann dabei im Wesentlichen an die Form eines Frontscheinwerfers angepasst sein und insbesondere einen Teil eines Frontscheinwerfers umgeben, der ein Fernlicht erzeugt.
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Die Lichtleitmittel 1 weisen an einer ihrer Längsseiten eine Strukturierung 8 auf. Von der Strukturierung 8 wird das sich durch die Lichtleitmittel 1 bewegende Licht 3 in einer im Nachfolgenden noch detaillierter beschriebenen Weise zu einer als Lichtaustrittsfläche 9 dienenden Längsseite reflektiert, die der mit der Strukturierung 8 versehenen Längsseite in Querrichtung beziehungsweise von links nach rechts in 4 gegenüberliegt. Aus der Lichtaustrittsfläche 9 tritt das Licht 3 aus.
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Die Strukturierung 8 weist eine Mehrzahl von ersten Strukturen 10 und eine Mehrzahl von davon verschiedenen zweiten Strukturen 11 auf, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Die ersten Strukturen 10 und die zweiten Strukturen 11 sind prismenförmig ausgebildet und erstrecken sich dabei im Wesentlichen zumindest abschnittsweise ohne Veränderung ihres Querschnitts in einer zu der Längsrichtung des entsprechenden Abschnitts der Lichtleitermittel senkrechten Querrichtung beziehungsweise in die Zeichenebene der 4 hinein.
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Dabei sind die ersten Strukturen 10 jeweils als Aussparung ausgebildet sind, die von außen in die Lichtleitmittel 1 hinein ragt. Weiterhin sind die zweiten Strukturen 11 jeweils als Vorsprung ausgebildet sind, der nach außen aus den Lichtleitmitteln 11 heraus ragt (siehe 4).
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Die ersten Strukturen 10 weisen eine Fläche 12 auf, durch die das sich von oben nach unten in 4 bewegende Licht 3 aus den Lichtleitmitteln 1 austreten kann. Das aus dieser Fläche 12 ausgetretene Licht tritt durch eine Fläche 13 einer benachbarten, insbesondere in 4 unterhalb der ersten Struktur 10 angeordneten, zweiten Struktur 11 wieder in die Lichtleitmittel 1 ein.
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Die zweiten Strukturen 11 umfassen weiterhin eine Reflexionsfläche 14, auf die das durch die Fläche 13 eingetretene Licht 3 auftrifft. Von der Reflexionsfläche 14 wird das Licht 3 nach rechts in 4 zu der Lichtaustrittsfläche 9 reflektiert, aus der es dann austritt. Die Reflexionsfläche 14 ist leicht konkav gekrümmt, so dass das Licht 3 zusätzlich kollimiert wird. In 4 ist beispielhaft ein von einem Punkt der Fläche 12 einer ersten Struktur 10 ausgehender divergenter Anteil des Lichts 3 mit dem Bezugszeichen 3' bezeichnet. Es zeigt sich, dass dieser Anteil 3' nach der Reflexion an der Reflexionsfläche 14 nicht mehr divergent ist, sondern als kollimierter Anteil 3" des Lichts durch die Lichtleitmittel 1 und aus diesen heraus verläuft.
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Die Grenze zwischen einer jeder der ersten Strukturen 10 und der jeweils benachbarten zweiten Struktur 11 wird durch eine Kante 15 gebildet, die sich ebenfalls in die Zeichenebene der 4 hineinerstreckt. Die Kante 15 trägt zu der Ausbildung einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze des aus der Beleuchtungsvorrichtung austretenden Lichts bei.
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Dies deshalb, weil rechts von der Kante 15 in 4 auftreffende Anteile 3' des Lichts 3 durch die Fläche 12 austreten, durch die Fläche 13 wieder eintreten und von der Reflexionsfläche 14 der unterhalb der Kante 15 angeordneten zweiten Struktur 11 so reflektiert werden, dass sie aus den Lichtleitmitteln 1 austreten. Dagegen werden links von der Kante 15 in 4 verlaufende Anteile des Lichts 3 von der Reflexionsfläche 14 der oberhalb der Kante 15 angeordneten zweiten Struktur 11 oder der darüber angeordneten nächsten ersten Struktur 10 so reflektiert, dass sie unter einem deutlich anderen Winkel auf die Lichtaustrittsfläche 9 auftreffen als der in 4 mit dem Bezugszeichen 3" bezeichnete kollimierte Anteil des Lichts. Dies kann zumindest teilweise dazu führen, dass das auf diese Weise zu der Lichtaustrittsfläche 9 gelangte Licht an dieser total reflektiert wird.
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Damit ergibt sich eine sehr wirksame Hell-Dunkel-Grenze des aus der Beleuchtungsvorrichtung austretenden Lichts. Diese ist aus dem in 7 abgebildeten Diagramm ersichtlich, das für eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 bis 4 die Leuchtstärke 16 in cd des aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgetretenen Lichts in Abhängigkeit von den Winkeln in vertikaler und horizontaler Richtung zeigt. Für ein Abblendlicht typische horizontale Hell-Dunkel-Grenzen sollten insbesondere in einem Bereich bei etwa 10° angeordnet sein. 7 zeigt bei 10° einen sehr deutlichen Abfall der Leuchtstärke, der auf eine sehr wirksame Hell-Dunkel-Grenze schließen lässt.
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6 zeigt die Leuchtstärke 16 in cd des aus einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 bis 4 ausgetretenen Lichts 16 in Abhängigkeit von den Winkeln in vertikaler Richtung im Vergleich zu der Leuchtstärke 17 einer aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungsvorrichtung gemäß 5. Dabei weist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung im Bereich von etwa 10° einen deutlich stärkeren Abfall der Leuchtstärke 16 des aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgetretenen Lichts auf als die aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungsvorrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtleitmittel
- 2
- Lichteintrittsfläche
- 3
- Licht
- 3'
- divergenter Anteil des Lichts
- 3"
- kollimierter Anteil des Lichts
- 4, 5, 6, 7
- zueinander geneigte Abschnitte
- 8
- Strukturierung
- 9
- Lichtaustrittsfläche
- 10
- erste Struktur
- 11
- zweite Struktur
- 12
- Fläche der ersten Struktur
- 13
- Fläche der zweiten Struktur
- 14
- Reflexionsfläche
- 15
- Kante
- 16
- Leuchtstärke einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung
- 17
- Leuchtstärke einer konventionellen Beleuchtungsvorrichtung
- 20
- Lichtleitmittel einer konventionellen Beleuchtungsvorrichtung
- 21
- Prismenstrukturen einer konventionellen Beleuchtungsvorrichtung
- 22
- Lichtaustrittsfläche einer konventionellen Beleuchtungsvorrichtung
- 23
- Licht einer konventionellen Beleuchtungsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011085385 A1 [0002]
