DE102017114268A1

DE102017114268A1 - Leuchtvorrichtung für fahrzeuganwendungen

Info

Publication number: DE102017114268A1
Application number: DE102017114268.1A
Authority: DE
Inventors: Alexandr Zaviyalov; Bernhard Bayersdorfer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-28
Also published as: CN109140290A; CN109140290B; DE102017114268B4

Abstract

Eine Leuchtvorrichtung (16) weist einen plattenförmigen, länglichen Lichtleiter (15) mit einer ersten, lichtauskoppelnden Flachseite (19), einer zweiten Flachseite (20) und zwei quer zu einer Längsrichtung (PR) verlaufenden Lichteinkopplungskanten (5) sowie mindestens eine Lichtquelle (6) zur Einstrahlung von Licht (L) in mindestens eine der Lichteinkopplungskanten (5) auf, wobei der Lichtleiter (15) mindestens ein profilartiges Lichtleitersegment (17) aufweist, das quer zu der Längsrichtung (PR) an der zweiten Flachseite (20) vorspringend geformt ist und das an seinen seitlichen Endpunkten (14) an der zweiten Flachseite (20) Tiefpunkte (9) aufweist, und wobei das Lichtleitersegment (17) so geformt ist, dass es über mindestens 50% seiner Wandstärke (Wmax, Wk, Wu) einen Tangentenwinkel (γ) zwischen 20° und 50° aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen plattenförmigen, länglichen Lichtleiter mit einer ersten, lichtauskoppelnden Flachseite, einer zweiten Flachseite und zwei quer zu einer Längsrichtung verlaufenden Lichteinkopplungskanten sowie mindestens eine Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in mindestens eine der Lichteinkopplungskanten, wobei der Lichtleiter mindestens ein längliches Lichtleitersegment aufweist, das an der zweiten Flachseite vorspringend geformt ist und das an seitlichen Endpunkten der zweiten Flachseite Tiefpunkte aufweist.
Stand der Technik
US 2012/206938 A1 offenbart einen einstückig z.B. durch Spritzgießen hergestellten Lichtleiter. Eine Unterteilung in mehrere Lichtleitersegmente erfolgt durch eine Änderung des Abstands zwischen einer vorderen, lichtauskoppelnden Wand des Lichtleiters und einem Lichtaustrittsfenster (Streuscheibe) an Übergängen zwischen benachbarten Lichtleitersegmenten. Die Wirkung des Lichtleiters ergibt sich dadurch, dass der Abstand zwischen der Vorderwand und dem Lichtaustrittsfenster an der vorgegebenen Kante, wo das Lichtleitsegment an das benachbarte Lichtleitsegment angrenzt, größer ist als zu der Mitte der Vorderwand des Lichtleitsegments. Wegen dieser erhöhten Distanz werden lokale Variationen der Intensität und / oder Farbe und / oder Verteilung des Lichts an der Grenzfläche zwischen benachbarten Lichtleitsegmenten aufgrund des Mischens des von beiden benachbarten Lichtleitsegmenten ausgehenden Lichts gemittelt, bevor das Licht auf das Lichtausgangsfenster trifft. Durch eine Erhöhung des Abstandes wird folglich die Sichtbarkeit von Schwankungen an der Grenzfläche zwischen benachbarten Lichtleitsegmenten verringert, wodurch die Gleichmäßigkeit über dem Lichtaustrittsfenster des Beleuchtungssystems verbessert wird.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen plattenförmigen, länglichen Lichtleiter bereitzustellen, der mit einfachen konstruktiven Mitteln eine besonders homogene Lichtabstrahlung ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung weist plattenförmige, längliche Lichtleiter mit einer ersten, lichtauskoppelnden großflächigen Seite („Flachseite“), einer zweiten Flachseite und zwei quer zu einer Längsrichtung verlaufenden Schmalseiten („Lichteinkopplungskanten“) sowie mindestens eine Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in mindestens eine der Lichteinkopplungskanten auf, wobei der Lichtleiter mindestens ein längliches Lichtleitersegment aufweist, das quer zu der Längsrichtung („im Querschnitt“) an der zweiten Flachseite vorspringend geformt ist und das an seitlichen Endpunkten der zweiten Flachseite Tiefpunkte aufweist, und wobei das Lichtleitersegment so geformt ist, dass es über mindestens 50% seiner Wandstärke einen Tangentenwinkel zwischen 20° und 55° aufweist.
Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie auf eine besonders einfach und preiswert umsetzbare Weise eine flächige, besonders homogene Abstrahlung von Nutzlicht von der ersten Flachseite ermöglicht. Insbesondere gegenüber US 2012/206938 A1 ergibt sich der Vorteil, dass eine unerwünschte Streuung an Kanten oder Übergängen von Lichtleitersegmenten bereits über die Wahl des Tangentenwinkels deutlich reduziert werden kann. Eine genaue Einstellung des Abstands zu einer Streuscheibe (die allgemein vorhanden sein kann), um die unerwünschte Streuung zu reduzieren, ist nicht mehr nötig.
Unter einem plattenförmigen Lichtleiter wird insbesondere ein lichtleitender Körper verstanden, der eine in seiner Länge und Breite (Plattenebene) wesentlich größere Ausdehnung aufweist als in seiner Dickenrichtung. Seine Dicke kann auch als Tiefe oder Wandstärke bezeichnet werden. In seiner Plattenebene weist der Lichtleiter eine erste Flachseite und eine zweite Flachseite auf. Die Schmalseiten können allgemein auch als Kanten bezeichnet werden. Der Lichtleiter weist insbesondere vier Kanten oder Kantenabschnitte auf, nämlich zwei quer zu der Längsrichtung verlaufende Kanten und zwei längs zu der Längsrichtung verlaufende Kanten. Die quer zu der Längsrichtung verlaufenden Kanten entsprechen den Lichteinkopplungskanten. Die mindestens eine Lichtquelle kann mindestens eine Halbleiterlichtquelle sein. Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode umfasst oder aufweist. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die Leuchtdioden können so ansteuerbar sein, das ihr Mischlicht farblich durchstimmbar ist. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein („Remote Phosphor“). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Dass die erste Flachseite eine lichtauskoppelnde Flachseite ist, umfasst, dass von ihr Nutzlicht abgestrahlt wird. Von der zweiten Flachseite wird insbesondere kein Nutzlicht abgestrahlt. Von der zweiten Flachseite kann ggf. Licht abgestrahlt werden, jedoch wird dieses Licht insbesondere nicht als Nutzlicht verwendet (sondern z.B. absorbiert) und ist merklich schwächer als das Nutzlicht.
Die Leuchtvorrichtung kann ein oder mehrere solche Lichtleitersegmente aufweisen.
Die Tiefpunkte können die tiefsten Punkte des ganzen Lichtleitersegments sein. In Draufsicht auf die zweite Flachseite können die Tiefpunkte, insbesondere geraden, Linien oder „Rillen“ entsprechen.
Unter einem Tangentenwinkel „γ“ wird insbesondere ein in einem Querschnitt, insbesondere Profilquerschnitt, auftretender Winkel zwischen zwei Tangenten verstanden, nämlich einer ersten Tangente, die an einem ersten Punkt auf der ersten Flachseite anliegt, und einer zweiten Tangente, die an einem zweiten Punkt auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite anliegt. Die gegenüberliegende Seite kann die zweite Flachseite umfassen. Die gegenüberliegende Seite kann außer der zweiten Flachseite auch noch eine Kante zwischen der ersten Flachseite und der zweiten Flachseite umfassen. Der erste Punkt und der zweite Punkt ergeben sich als Schnittpunkte der ersten Flachseite bzw. der gegenüberliegenden Seite mit einer Normalen zu einer Mittellinie zwischen der ersten Flachseite und der dazu gegenüberliegenden Flachseite.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Lichtleitersegment ein profilartiges Lichtleitersegment ist, dessen Längsrichtung einer Profilrichtung entspricht. Dies ermöglicht eine über die Länge besonders homogene Lichtabstrahlung. Unter einem profilartigen Lichtleiter wird insbesondere ein Lichtleiter verstanden, der entlang einer in der Plattenebene liegenden Längsrichtung einen zumindest im Wesentlichen gleichen Querschnitt („Profilquerschnitt“) aufweist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Lichtleiter mehrere solche Lichtleitersegmente aufweist, die quer zu der Längsrichtung bzw. im Querschnitt in Reihe einstückig aneinandergrenzen. Dadurch kann eine besonders große lichtauskoppelnde Fläche bereitgestellt werden. Darüber hinaus können so in einem Übergangsbereich zwischen Lichtleitersegmenten bisher auftretende Lichtinhomogenitäten besonders effektiv unterdrückt werden. Dies ermöglicht eine besonders homogene Lichtabstrahlung über die gesamte erste Flachseite und besonders geringe Lichtverluste. Dass die Lichtleitersegmente einstückig aneinandergrenzen, umfasst insbesondere, dass diese Lichtleitersegmente nicht voneinander getrennt sind, sondern ohne eine Materialgrenze ineinander übergehen. Die Lichtleitersegmente entsprechen in Draufsicht auf eine der Flachseiten parallelen Streifen, die sich in der Längsrichtung längserstrecken und seitlich an geraden Linien insbesondere größter Tiefe benachbarter Lichtleitersegmente ineinander übergehen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass benachbarte Lichtleitersegmente an einem jeweiligen Tiefpunkt der zweiten Flachseite v-förmig ineinander übergehen. Dies ergibt den Vorteil, dass in einem Übergangsbereich zwischen Lichtleitersegmenten bisher auftretende Lichtinhomogenitäten ganz besonders effektiv unterdrückt oder sogar praktisch verhindert werden. Dass benachbarte Lichtleitersegmente im Bereich des Tiefpunkts v-förmig ineinander übergehen, kann insbesondere umfassen, dass im Querschnitt der sich zu beiden Seiten von dem Tiefpunkt erstreckender Übergangsbereich v-förmig ist. Unter einer V-Form kann insbesondere ein Verlauf verstanden werden, bei dem beide Schenkel eines „V“, die sich an dem Tiefpunkt treffen, in Richtung des Tiefpunkts stetig oder durchgehend abfallen.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass zumindest ein v-förmiger Übergangsabschnitt der zweiten Flachseite im Querschnitt konvex gekrümmte Schenkel aufweist. Ein solcher Übergangsabschnitt ermöglicht eine besonders homogene Lichtauskopplung aus der ersten Flachseite. Insbesondere zusammen mit dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die Lichtleitersegmente eine zweite Flachseite mit einer vollständig konvex gekrümmten Grundform aufweisen. Unter einer Grundform kann insbesondere eine Form verstanden werden, von der nicht oder nur lokal durch kleine Abweichungen (z.B. einer Auskopplungsstruktur) abgewichen wird. Die zweite Flachseite - und damit auch die Schenkel der Übergangsbereiche der Lichtleitersegmente - kann im Querschnitt beispielsweise sphärisch, oval, elliptisch, parabolisch usw. geformt sein.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass zumindest ein v-förmiger Übergangsabschnitt der zweiten Flachseite im Querschnitt geradlinig geformte Schenkel aufweist.
Es ist eine für eine homogene Lichtabstrahlung besonders vorteilhafte Ausgestaltung, dass die mehreren Lichtleitersegmente gleich geformt sind, insbesondere eine gleiche Grundform aufweisen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass zumindest eines der Lichtleitersegmente an der zweiten Flachseite eine Auskopplungsstruktur aufweist, die zu den Tiefpunkten beabstandet ist. Dies ergibt den Vorteil, dass das Licht besonders effektiv und homogen aus dem Lichtleiter auskoppelbar ist. Insbesondere ermöglicht die Auskopplungsstruktur eine homogene Ausleuchtung jedes der Lichtleitersegmente für sich, beispielsweise dann, wenn nur eines oder nur einige der Lichtleitersegmente beleuchtet werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass zumindest eines der Lichtleitersegmente so geformt ist, dass es über mindestens 50% seiner Höhe oder Wandstärke zwischen der Auskopplungsstruktur und der ersten Flachseite einen Tangentenwinkel zwischen 20° und 55° aufweist. In anderen Worten wird die Wandstärke hier erst ab der Auskopplungsstruktur berücksichtigt. Dies ermöglicht eine ganz besonders homogene Lichtabstrahlung im Übergangsbereich. Bei dieser Ausgestaltung wird berücksichtigt, dass auf die Lichtauskopplungsstruktur fallendes Licht mit nur geringen Anteilen in den Übergangsbereich gelangt, sondern vor allem auf die erste Flachseite gelenkt wird. Insbesondere können alle Lichtleitersegmente so geformt sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass zumindest eines der Lichtleitersegmente so geformt ist, dass es über mindestens 50% seiner Wandstärke einen Tangentenwinkel zwischen 20° und 50°, insbesondere zwischen 20° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, insbesondere zwischen 30° und 45°, aufweist. Diese Bereiche ergeben eine sukzessive bessere Homogenität der Lichtabstrahlung.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Lichtleitersegmente quer zu der Längsrichtung bzw. im Querschnitt spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. So wird vorteilhafterweise eine Richtungsabhängigkeit der Lichtabstrahlung noch weiter unterdrückt.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die erste Flachseite eine ebene Flachseite ist. Eine ebene Flachseite ergibt den Vorteil, dass sie eine besonders hochwertige Erscheinung aufweist und besonders einfach herstellbar ist. Alternativ weist die erste Flachseite eine nicht-ebene Form auf, z.B. eine im Querschnitt gewellte Form oder Verlauf.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass eine maximale Wandstärke des Lichtleitersegments zwischen 5 mm und 10 mm beträgt und eine Wandstärke des Lichtleitersegments an einem Tiefpunkt mindestens 0,5 mm beträgt.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass jedes der Lichtleitersegmente mittels mindestens einer jeweiligen Lichtquelle bestrahlt wird. So wird der Vorteil erreicht, dass besonders hochwertig wirkende dynamische Licht-Szenarien umsetzbar sind. In ein Lichtleitersegment eingekoppeltes Licht verbreitet sich praktisch nur in diesem Lichtleiter und wird folglich praktisch auch nur aus diesem Lichtleitersegment als Nutzlicht abgegeben. Dadurch wiederum kann bei Draufsicht auf die erste Flachseite des Lichtleiters Licht streifenförmig abgestrahlt werden. Werden benachbarte Lichtleitersegmente beleuchtet, ist deren Übergangsbereich zumindest bei gleicher Art der Lichteinkopplung (Licht gleicher Farbe usw.) vorteilhafterweise nicht oder praktisch nicht wahrnehmbar.
Es ist eine Weiterbildung, dass Licht unterschiedlicher Farbe in jeweilige Lichtleitersegmente einkoppelbar ist, z.B. Licht einer ersten Farbe in ein erstes Lichtleitersegment, Licht einer zweiten Farbe in ein zweites Lichtleitersegment usw. Ein Fahrzeuginsasse sieht dann Streifen unterschiedlicher Farbe. Ist die Leuchtvorrichtung zur Raumbeleuchtung vorgesehen, können z.B. unterschiedliche Raumbereiche eines Innenraums eines Fahrzeugs mit unterschiedlicher Farbe beleuchtet werden.
Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Interieurbeleuchtung für Fahrzeuge ist. Die Interieurbeleuchtung kann zur Innenraumbeleuchtung und/oder für Dekorationszwecke verwendet werden.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 im Profilquerschnitt ein erfindungsgemäßes Lichtleitersegment;
2 in einer Draufsicht eine Leuchtvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Lichtleitersegment;
3 im Profilquerschnitt das erfindungsgemäße Lichtleitersegment aus 1 mit einer Normalen an einer ersten Position auf einer Mittellinie;
4 im Profilquerschnitt das erfindungsgemäße Lichtleitersegment aus 1 mit einer Normalen an einer zweiten Position auf einer Mittellinie;
5 eine Auftragung einer Stärke von durch eine seitliche Kante des Lichtleitersegments ausgekoppeltem Licht gegen einen Tangentenwinkel; und
6 im Profilquerschnitt einen erfindungsgemäßen Lichtleiter mit mehreren Lichtleitersegmenten.

1 zeigt im Profilquerschnitt ein profilartiges Lichtleitersegment 1. Das Lichtleitersegment 1 kann einem Lichtleiter 2 einer Leuchtvorrichtung 3 entsprechen oder auch nur einen Teil eines Lichtleiters 2 darstellen. 2 zeigt die Leuchtvorrichtung 3 in einer Draufsicht auf eine zweite Flachseite 4 des Lichtleitersegments 1. Das Lichtleitersegment 1 ist plattenförmig und profilartig ausgebildet. Das Lichtleitersegment 1 kann aus lichtleitendem (z.B. aus einem transparenten oder opakem bzw. transluzenten) Material bestehen, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff.
Das Lichtleitersegment 1 verläuft entlang seiner senkrecht zu der Blattebene aus 1 verlaufenden Profilrichtung PR mit im Wesentlichen gleicher Querschnittsform, insbesondere geradlinig. Das Lichtleitersegment 1 weist zwei quer zu der Profilrichtung PR verlaufenden Lichteinkopplungskanten 5 auf, die in 1 in der Blattebene liegen. Mindestens eine Lichtquelle, beispielsweise mindestens eine LED 6, kann ihr Licht L in mindestens eine der Lichteinkopplungskanten 5 einstrahlen. Hier ist der Fall gezeigt, dass beiden Lichteinkopplungskanten 5 jeweilige LEDs 6 zugeordnet sind.
Das Lichtleitersegment 1 weist außer der zweiten Flachseite 4 eine dieser gegenüberliegenden ersten Flachseite 7 auf, die zur Auskopplung des Lichts L vorgesehen ist. Das Lichtleitersegment 1 ist an seiner ersten Flachseite 7 eben oder plan geformt, während die zweite Flachseite 4 konvex vorspringend ausgebildet ist, z.B. sphärisch. Dadurch weist die zweite Flachseite 4 an ihren seitlichen Endpunkten 14 Tiefpunkte 9 (in Bezug zu einem hier mittigen, am weitesten vorspringenden Punkt der zweiten Flachseite 4) auf. Diese Tiefpunkte 9 sind hier gleich tief (d.h., sie weisen den gleichen Abstand von dem am weitesten vorspringenden Punkt der zweiten Flachseite 4 auf) und stellen insbesondere absolute Tiefpunkte der zweiten Flachseite 4 dar.
Die zweite Flachseite 4 weist ferner eine durch hier sphärisch dargestellte lokale Ablenkungsbereiche 10 zusammengesetzte Auskopplungsstruktur 11 auf, wie in 1 gezeigt. Die Auskopplungsstruktur 11 dient dazu, aus dem Lichtleitersegment 1 auf sie auftreffendes Licht L in Richtung der ersten Flachseite 7 umzulenken, so dass das umgelenkte Licht L dort nach außen hindurchtreten kann.
Die Auskopplungsstruktur 11 reicht nicht bis zu den Tiefpunkten 9, sondern ist davon beabstandet. Der Abschnitt zwischen der Auskopplungsstruktur 11 und den Tiefpunkten 9 kann auch als „Distanzabschnitt“ 12 bezeichnet werden. Eine linke Hälfte I und eine rechte Hälfte II des gezeigten Lichtleitersegments 1 sind dahingehend unterschiedlich ausgebildet, dass die Auskopplungsstruktur 11 auf der linken Hälfte I näher an den zugehörigen linken Tiefpunkt 9 reicht bzw. einen geringeren Abstand zu dem linken Tiefpunkt 9 aufweist als bei der rechten Hälfte II.
Das Lichtleitersegment 1 weist in seiner Mitte seine maximale Wandstärke Wmax auf. An den Tiefpunkten 9 weist das Lichtleitersegment 1 senkrechte Kanten 13 der Höhe oder Wandstärke („Kantenhöhe“) Wk auf. Eine Höhe der Distanzabschnitte 12 zwischen dem jeweiligen Tiefpunkt 9 und der Auskopplungsstruktur 11 ist unterschiedlich, und zwar ist eine solche Höhe Wu,l der linken Hälfte I kleiner als die Höhe Wu,r der rechten Hälfte II.
3 zeigt das Lichtleitersegment 1 aus 1 mit einer Mittellinie ML. Die Mittellinie ML wird ausgehend von einem seitlichen Endpunkt 14 der ersten Flachseite 7 bestimmt, und zwar in Bezug auf eine gegenüberliegende Seite, welche beide Kanten 13 und die erste Flachseite 4 umfasst. Da die jeweilige Kante 13 senkrecht zu der ersten Flachseite 7 steht, weist die Mittellinie ML ausgehend von dem Endpunkt 14 zunächst eine lineare Form auf, die einen Winkel von 45° zu der ersten Flachseite 7 aufweist. Daran anschließend entspricht die Mittellinie ML einer Mittellinie zwischen der ersten Flachseite 7 und der zweiten Flachseite 4.
Eine zu der Mittellinie ML senkrecht stehende Normale N schneidet die erste Flachseite 7 an einem ersten Schnittpunkt P1 und zunächst die Kante 13 an einem zweiten Schnittpunkt P2. Eine an dem ersten Schnittpunkt P1 anliegende erste Tangente T1 verläuft entlang der hier ebenen ersten Flachseite 7, während eine zweite Tangente T2 entlang der dazu senkrecht stehenden Kante 13 verläuft. Ein Tangentenwinkel γ zwischen den beiden Tangenten T1 und T2 beträgt folglich 90°.
4 zeigt im Profilquerschnitt das Lichtleitersegment 1 mit einer Normalen N an einer zweiten Position auf einer Mittellinie ML. Die Position der Normalen N ist nun so, dass der zweite Schnittpunkt P2 die zweite Flachseite 4 schneidet. Der Tangentenwinkel γ ist kleiner als 90° und liegt hier zwischen 20° und 55°.
5 zeigt eine beispielhafte Auftragung einer Berechnung einer Beleuchtungsstärke Ev von auf die seitliche Kante 13 des Lichtleitersegments 1 einfallenden Lichts L in Lux [Ix] gegen den Tangentenwinkel γ in Grad [°].
Der Tangentenwinkel γ für flächige Lichtleiter 2 mit einer senkrechten Kante 13 beträgt unter realen Bedingungen ca. 90°±10°, d.h., unter Berücksichtigung üblicher Herstellungstoleranzen usw. Dies entspricht einer Beleuchtungsstärke von ca. 9 bis 11 Lux, was im Wesentlichen auch einem unkontrolliert durch die Kante 13 ausgekoppelten Licht L entspricht.
Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass in dem Winkelbereich zwischen ca. 30° und 45°, der Spitzenwert des unkontrolliert ausgekoppelten Lichts L um einen Faktor von bis zu 4 bis 5 reduziert werden kann.
Wieder zurückkehrend zu 1 sind die Distanzabschnitte 12 so geformt, dass sie über ihre Breite quer zu der Profilrichtung PR einen Tangentenwinkel γ zwischen 20° und 55° aufweisen. Die Kanten 13 weisen hingegen einen Tangentenwinkel γ von 90° auf. Die mit der Auskopplungsstruktur 11 belegten Abschnitte der zweiten Flachseite 4 weisen hier auf der linken Hälfte I einen Tangentenwinkel γ zwischen ca. 30° und 0° (in der Mitte) und auf der rechten Hälfte II einen Tangentenwinkel γ zwischen ca. 20° und 0° auf.
In der linken Hälfte I ist das Lichtleitersegment 1 so geformt ist, dass es über weniger als 50% seiner Wandstärke (Wu;l + Wk) zwischen der Auskopplungsstruktur 11 und der ersten Flachseite 7 einen Tangentenwinkel γ zwischen 20° und 55° aufweist, da Wk > Wu;l gilt.
In der rechten Hälfte II ist das Lichtleitersegment 1 hingegen so geformt, dass es über mehr als 50% seiner Wandstärke (Wu;r + Wk) zwischen der Auskopplungsstruktur 11 und der ersten Flachseite 7 einen Tangentenwinkel γ zwischen 20° und 55° aufweist, da Wu;r > Wk gilt.
Folglich ist die Lichtstärke des durch die Kante 13 unkontrolliert austretenden Lichts L auf der rechten Hälfte II merklich geringer als auf der linken Seite.
6 zeigt im Profilquerschnitt einen Lichtleiter 15 einer Leuchtvorrichtung 16 mit drei quer zu der Profilrichtung PR in Reihe einstückig aneinandergrenzenden, im Wesentlichen gleich geformten Lichtleitersegmenten 17. Die Lichtleitersegmente 17 sind jeweils im Wesentlichen spiegelsymmetrisch mit gleichen Hälften ausgebildet, die hier den Hälften II des Lichtleitersegments 1 entsprechen. Daher sind auch die Auskopplungsstrukturen 18 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Eine erste Flachseite 19 des Lichtleiters 15 ist eben, während eine zweite Flachseite 20 mehrfach gewölbt vorspringend ist, und zwar entsprechend den zweiten Flachseiten 4 der Lichtleitersegmente 17. Die zweiten Flachseiten 4 der jeweiligen Lichtleitersegmente 17 weisen ähnlich zu den Lichtleitersegmenten 1 eine z.B. sphärisch konvexe Grundform auf.
Die Distanzabschnitte 12 benachbarter Lichtleitersegmente 17 treffen sich an einem zugehörigen Tiefpunkt 9 und gehen dort konvex v-förmig ineinander über. Die Distanzabschnitte 12 der Lichtleitersegmente 17 bilden folglich jeweilige konvexe Schenkel eines sich zwischen den Auskopplungsstrukturen 18 benachbarter Lichtleitersegmente 17 erstreckenden kombinierten Übergangsabschnitts 21. Ein Übergangsabschnitt 21 entspricht dabei einer Kombination der Distanzabschnitte 12 der benachbarten einzelnen Lichtleitersegmente 17.
In die Lichtleitersegmente 17 kann Licht L individuell eingekoppelt werden, z.B. mit unterschiedlicher Lichtstärke und/oder unterschiedlicher Farbe.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bezugszeichenliste

1: Lichtleitersegment
2: Lichtleiter
3: Leuchtvorrichtung
4: Zweite Flachseite
5: Lichteinkopplungskante
6: LED
7: Erste Flachseite
9: Tiefpunkt
10: Ablenkungsbereich
11: Auskopplungsstruktur
12: Übergangsabschnitt
13: Seitliche Kante
14: Seitlicher Endpunkt
15: Lichtleiter
16: Leuchtvorrichtung
17: Lichtleitersegment
18: Auskopplungsstruktur
19: Erste Flachseite
20: Zweite Flachseite
21: Übergangsabschnitt
I: Linke Hälfte
II: Rechte Hälfte
L: Licht
ML: Mittellinie
N: Normale
PR: Profilrichtung
P1: Erster Schnittpunkt
P2: Zweiter Schnittpunkt
T1: Erste Tangente
T2: Zweite Tangente
Ev: Beleuchtungsstärke
Wk: Kantenhöhe
Wmax: Maximale Wandstärke
Wu,l: Höhe des Übergangsabschnitts der linken Hälfte
Wurl: Höhe des Übergangsabschnitts der rechten Hälfte
γ: Tangentenwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012206938 A1 [0002, 0006]

Claims

Leuchtvorrichtung (3; 16), aufweisend - einen plattenförmigen, länglichen Lichtleiter (2; 15) mit einer ersten, lichtauskoppelnden Flachseite (7; 19), einer zweiten Flachseite (4; 20) und zwei quer zu einer Längsrichtung verlaufenden Lichteinkopplungskanten (5) sowie - mindestens eine Lichtquelle (6) zur Einstrahlung von Licht (L) in mindestens eine der Lichteinkopplungskanten (5), wobei - der Lichtleiter (2; 15) mindestens ein längliches Lichtleitersegment (1; 17) aufweist, das quer zu einer Längsrichtung (PR) an der zweiten Flachseite (4; 20) vorspringend geformt ist und das an seinen seitlichen Endpunkten (14) an der zweiten Flachseite (4; 20) Tiefpunkte (9) aufweist, und wobei - das Lichtleitersegment (1; 17) so geformt ist, dass es über mindestens 50% seiner Wandstärke (Wmax, Wk, Wu) einen Tangentenwinkel (γ) zwischen 20° und 55° aufweist.
Leuchtvorrichtung (16) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lichtleitersegment (1; 17) ein profilartiges Lichtleitersegment ist, dessen Längsrichtung einer Profilrichtung (PR) entspricht.
Leuchtvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Lichtleiter (15) mehrere quer zu der Längsrichtung (PR) in Reihe einstückig aneinandergrenzende, flachseitig vorspringende Lichtleitersegment (17) aufweist und - benachbarte Lichtleitersegmente (17) an einem jeweiligen Tiefpunkt (9) der zweiten Flachseite (20) v-förmig ineinander übergehen.
Leuchtvorrichtung (16) nach Anspruch 3, wobei zumindest ein v-förmiger Übergangsabschnitt (21) der zweiten Flachseite (20) quer zu der Längsrichtung (PR) konvex gekrümmte Schenkel (12) aufweist.
Leuchtvorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei zumindest ein v-förmiger Übergangsabschnitt (21) der zweiten Flachseite (20) quer zu der Längsrichtung (PR) geradlinig geformte Schenkel aufweist.
Leuchtvorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die mehreren Lichtleitersegmente (17) gleich geformt sind.
Leuchtvorrichtung (3; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - mindestens ein Lichtleitersegment (1; 17) an der zweiten Flachseite (4; 20) eine Auskopplungsstruktur (11; 18) aufweist, die zu den Tiefpunkten (9) beabstandet ist und - mindestens ein Lichtleitersegment (1; 17) so geformt ist, dass es über mindestens 50% seiner Wandstärke (Wu + Wk) zwischen der Auskopplungsstruktur (11; 18) und der ersten Flachseite (7; 19) einen Tangentenwinkel (γ) zwischen 20° und 55° aufweist.
Leuchtvorrichtung (3; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Lichtleitersegment (1; 17) so geformt ist, dass es über mindestens 50% seiner Wandstärke (Wmax, Wk, Wu) einen Tangentenwinkel (γ) zwischen 20° und 50°, insbesondere zwischen 20° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, insbesondere zwischen 30° und 45°, aufweist.
Leuchtvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Lichtleitersegment (17) quer zu der Längsrichtung (PR) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung (3; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Flachseite (7; 19) eine ebene Flachseite ist.
Leuchtvorrichtung (3; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale Wandstärke (Wmax) des Lichtleitersegments (1; 17) zwischen 5 mm und 10 mm liegt und eine Wandstärke (Wk) des Lichtleitersegments (1; 17) an einem Tiefpunkt (9) mindestens 0,5 mm beträgt.
Leuchtvorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei jedes der mehreren Lichtleitersegmente (17) mittels mindestens einer jeweiligen Lichtquelle (6) bestrahlbar ist.
Leuchtvorrichtung (3; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (3; 16) eine Interieurbeleuchtung für Fahrzeuge ist.