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Die Erfindung betrifft einen Lichtleitkörper für eine Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit dessen Hilfe beispielsweise ein beleuchteter Zierstreifen einer Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet werden kann.
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Aus
EP 3 115 685 A1 ist ein Lichtleitkörper für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Teil eines von einer LED emittiertes Lichts an einer Seitenfläche vorbeilaufen kann, um ein seitlich abstehendes Endstück an einer Lichtaustrittsfläche erreichen zu können, während ein anderer Teil des Lichts in parallel zueinander verlaufenden Lichtstrahlen an der Seitenfläche reflektiert werden kann, um über die Lichtaustrittsfläche austreten zu können.
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Aus
US 2010/0046242 A1 ,
US 2014/0071703 A1 und
DE 10 2010 044 424 A1 ist es jeweils bekannt an einer Rückseite eines Lichtleitkörpers mehrere parabolisch verlaufende Reflektorflächen vorzusehen, wobei jeweils eine Lichtquelle am Scheitelpunkt der jeweiligen zugehörigen parabolischen Bereiche vorgesehen ist. Durch die Reflexion von Lichtstrahlen der Lichtquelle an den mehreren parabolisch verlaufenden Reflektorflächen können sich die Lichtstrahlen zweier nebeneinander vorgesehener Lichtquellen in einem Teilbereich einer Lichtaustrittsfläche, der zu den Enden der parabolischen Bereiche gegenüberliegend vorgesehen ist, überlagern, um einen sich ansonsten an dieser Stelle ausbildenden dunkleren Bereich aufzuhellen und einen harmonischen Helligkeitsverlauf zwischen den Lichtquellen zu erreichen.
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Aus
US 2012/0188744 A1 ist es bekannt in einem Lichtleitkörper ein Reflektorelement vorzusehen, das einen mittleren Bereich einer Lichtaustrittsfläche abschattet und die von einer Lichtquelle kommenden Lichtstrahlen parallel zur Lichtaustrittsfläche umlenkt, so dass die Lichtstrahlen erst an seitlich vorgesehenen Reflektorflächen zur Lichtaustrittsfläche reflektiert werden können, wodurch die Lichtstrahlen über die verbliebene nicht abgeschattete Länge der Lichtaustrittsfläche parallel zueinander aus dem Lichtleitkörper austreten können.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis das optische Erscheinungsbild von Beleuchtungsvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein gutes optisches Erscheinungsbild von Beleuchtungsvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Lichtleitkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Lichtleitkörper für eine Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einer Lichteintrittsfläche zum Einleiten von Licht, einer zu der Lichteintrittsfläche beabstandeten Lichtaustrittsfläche zum Abstrahlen eines Großteils des über die Lichteintrittsfläche eingeleiteten Lichts und einer die Lichteintrittsfläche mit der Lichtaustrittsfläche verbindenden Seitenfläche, wobei die Seitenfläche eine Reflektoroptik zum Reflektieren von über die Lichteintrittsfläche eintretendem und an der Seitenfläche auftreffendem Licht zu einem sich an der Seitenfläche anschließenden Randbereich der Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei die Reflektoroptik mehrere um einen Winkel α angeschrägte Reflektorflächen aufweist und sich der Winkel α der jeweiligen Reflektorfläche von der Lichteintrittsfläche bis zur Lichtaustrittsfläche zur Konzentration des an der Seitenfläche reflektierten Lichts in dem Randbereich ändert.
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Üblicherweise wird eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten Lichtquellen an dem Lichtleitkörper angeschlossen, so dass eine entsprechend große Lichtmenge an der Lichtaustrittsfläche abgegeben werden kann. Die Lichtquelle selber ist in der Regel im Wesentlichen punkförmig, so dass an den seitlichen Randbereichen der Lichtaustrittsfläche in der Regel eine geringere Lichtstärke vorherrscht als zwischen den Randbereichen. Dies führt zu einem nicht gleichmäßigen Helligkeitsverlauf an der Lichtaustrittsfläche, der zu den Seitenrändern hin lichtschwächer ist. Ein derartiger Helligkeitsverlauf an der Lichtaustrittsfläche wird jedoch als optische Beeinträchtigung empfunden.
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Durch die Reflektoroptik der Seitenfläche kann jedoch Licht, das anderenfalls durch die Seitenfläche austreten würde oder zur Mitte der Lichtaustrittsfläche hin reflektiert würde, in den ansonsten lichtschwächeren Randbereich der Lichtaustrittsfläche reflektiert werden. Zusätzlich zu dem direkt am Randbereich ankommenden Licht kann auch das an der Seitenfläche reflektierte Licht im Randbereich ankommen und den Randbereich aufhellen. Durch das an der Seitenfläche reflektierte Licht kann eine lichtschwache Ausleuchtung des seitlichen Randbereichs der Lichtaustrittsfläche ausgeglichen werden, so dass ein Helligkeitsverlauf innerhalb der Lichtaustrittsfläche vergleichmäßigt werden kann. Helligkeitsunterschiede in der Lichtaustrittsfläche können auf ein solches Maß reduziert werden, dass sie von einem menschlichen Augen nicht oder kaum noch wahrgenommen werden können. Das optische Erscheinungsbild einer Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein beleuchteter Zierstreifen in der Kraftfahrzeugkarosserie, ist dadurch verbessert. Durch das Aufhellen des ansonsten lichtschwächeren Randbereichs der Lichtaustrittsfläche mit an der Reflektoroptik der Seitenfläche reflektiertem Licht ist ein gutes optisches Erscheinungsbild von Beleuchtungsvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Die zum Material des Lichtleitkörpers weisenden Enden der Reflektorflächen können den Verlauf der Seitenfläche definieren, von dem die Reflektorflächen abstehen. Die jeweilige Reflektorfläche kann an dem zum Material des Lichtleitkörpers weisenden Ende der Reflektorfläche mit der Seitenfläche den Winkel α einschließen. Der Winkel α ist derart gewählt, dass an der Seitenfläche ankommendes Licht, insbesondere das Licht einer am nächsten zur Seitenfläche positionierten Lichtquelle, zum Randbereich der Lichtaustrittsfläche reflektiert werden kann.
Besonders bevorzugt sind die Reflektorflächen sägezahnartig hintereinander angeordnet. Durch den sich ändernden Winkel α der von der Lichteintrittsfläche zur Lichtaustrittsfläche jeweils nachfolgenden Reflektorfläche werden die an unterschiedlichen Reflektorflächen reflektierten Lichtstrahlen nicht parallel, sondern mit einem Winkel zueinander reflektiert. Dies ermöglicht es die reflektierten Lichtstrahlen in einem entsprechend schmaleren Randbereich der Lichtaustrittsfläche zu konzentrieren. Dadurch kann die zur Seitenflächen am nächsten positionierte Lichtquelle einen größeren Abstand zur Seitenflächen aufweisen, während gleichzeitig eine Reflektion des von dieser Lichtquelle abgestrahlten Lichts an der Streuoptik der Seitenfläche auf den Randbereich konzentriert werden kann und nicht über den Randbereich hinaus verteilt wird. Dies ermöglicht es die Anzahl an Lichtquellen ohne optische Beeinträchtigungen zu reduzieren und zusätzliche konstruktive Freiheiten zu schaffen. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich der Winkel α der jeweiligen Reflektorfläche von der Lichteintrittsfläche bis zur Lichtaustrittsfläche zur Konzentration des an der Seitenfläche reflektierten Lichts in dem Randbereich vergrößert.
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Der Lichtleitkörper kann aus einem im Wesentlichen transluzentem, insbesondere transparenten, Material, beispielsweise Glas oder Kunststoff, hergestellt sein. Das Material kann eingefärbt sein, um eine bestimmte Farbe oder mehrere unterschiedliche Farben darstellen zu können. Der Lichtleitkörper kann beispielsweise aus einem plattenförmigen Quader hergestellt sein, der in eine gewünschte Form umgeformt und/oder geschnitten sein kann. Der Lichtleitkörper kann vorzugsweise in ein Gehäuse eingesetzt werden, das insbesondere mit Ausnahme der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche den Lichtleitkörper abdeckt und sichtbares Licht blockiert. Der Lichtleitkörper kann besonders bevorzugt mit Ausnahme der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche mit einer für sichtbares Licht undurchlässigen Beschichtung, insbesondere einem Lack, beschichtet sein. Vorzugsweise ist die Seitenfläche verspiegelt, um einen möglichst hohes Reflexionsvermögen bereitstellen zu können. Die Reflektoroptik der Seitenfläche kann insbesondere durch eine geeignete Formgebung der Seitenfläche ausgebildet sein. Die Reflektoroptik kann beispielsweise verschiedene Reflektorflächen aufweisen, mit deren Hilfe die Lichtstrahlen einer in einer bekannten Position zur Seitenfläche versetzt angeordneten Lichtquelle in den Randbereich der Lichtaustrittsfläche reflektiert werden können. Vorzugsweise wird das von der Lichteintrittsfläche an der Seitenfläche ankommende Licht im Wesentlichen ausschließlich in den Randbereich reflektiert. Beispielsweise wird über 90% des an der Seitenfläche reflektierten Lichts in den Randbereich reflektiert. Eine unnötige Aufhellung von durch unreflektiertes Licht sowieso schon ausreichend beleuchteten Bereichen der Lichtaustrittsfläche kann dadurch vermieden werden. Der Randbereich der Lichtaustrittsfläche ist ein sich an der Seitenfläche anschließender Flächenbereich der Lichtaustrittsfläche, der ohne das an der Seitenfläche reflektierte Licht eine geringere Lichtstärke, beispielsweise kleiner 90%, als die Lichtstärke des Flächenbereichs der Lichtaustrittsfläche mit der höchsten Lichtstärke aufweist.
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Insbesondere ist die Lichteintrittsfläche mit der Lichtaustrittsfläche über eine weitere Seitenfläche verbunden, wobei die weitere Seitenfläche eine weitere Reflektoroptik zum Reflektieren von über die Lichteintrittsfläche eintretendem und an der weiteren Seitenfläche auftreffendem Licht zu einem sich an der weiteren Seitenfläche anschließenden weiteren Randbereich der Lichtaustrittsfläche aufweist. Dadurch kann an beiden seitlichen Enden der Lichtaustrittsfläche ein homogener Lichtverlauf erreicht werden. Die weitere Seitenfläche sowie die weitere Reflektoroptik kann im Wesentlichen analog, insbesondere identisch oder spiegelbildlich, zu der Seitenfläche und der Reflektoroptik der Seitenfläche ausgestaltet sein.
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Vorzugsweise entspricht durch das von der Reflektoroptik der Seitenfläche reflektierte Licht die über den Randbereich abgestrahlte Lichtstärke des Lichts im Wesentlichen der über die übrige Lichtaustrittsfläche abgestrahlte Lichtstärke des Lichts. Durch die im Wesentlichen gleichen Lichtstärken am Rand und in der Mitte der Lichtaustrittsfläche ergibt sich ein besonders homogener Lichtverlauf mit einem guten optischen Erscheinungsbild.
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Besonders bevorzugt weist die Reflektoroptik mehrere um einen Winkel α angeschrägte und insbesondere sägezahnartig hintereinander angeordnete Reflektorflächen auf. Die zum Material des Lichtleitkörpers weisenden Enden der Reflektorflächen können den Verlauf der Seitenfläche definieren, von dem die Reflektorflächen abstehen. Die jeweilige Reflektorfläche kann an dem zum Material des Lichtleitkörpers weisenden Ende der Reflektorfläche mit der Seitenfläche den Winkel α einschließen. Der Winkel α ist derart gewählt, dass an der Seitenfläche ankommendes Licht, insbesondere das Licht einer am nächsten zur Seitenfläche positionierten Lichtquelle, zum Randbereich der Lichtaustrittsfläche reflektiert werden kann.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass sich der Winkel α der jeweiligen Reflektorfläche von der Lichteintrittsfläche bis zur Lichtaustrittsfläche ändert, insbesondere vergrößert, zur Konzentration des an der Seitenfläche reflektierten Lichts in dem Randbereich. Durch den sich ändernden Winkel α der von der Lichteintrittsfläche zur Lichtaustrittsfläche jeweils nachfolgenden Reflektorfläche werden die an unterschiedlichen Reflektorflächen reflektierten Lichtstrahlen nicht parallel, sondern mit einem Winkel zueinander reflektiert. Dies ermöglicht es die reflektierten Lichtstrahlen in einem entsprechend schmaleren Randbereich der Lichtaustrittsfläche zu konzentrieren. Dadurch kann die zur Seitenflächen am nächsten positionierte Lichtquelle einen größeren Abstand zur Seitenflächen aufweisen, während gleichzeitig eine Reflektion des von dieser Lichtquelle abgestrahlten Lichts an der Streuoptik der Seitenfläche auf den Randbereich konzentriert werden kann und nicht über den Randbereich hinaus verteilt wird. Dies ermöglicht es die Anzahl an Lichtquellen ohne optische Beeinträchtigungen zu reduzieren und zusätzliche konstruktive Freiheiten zu schaffen.
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Vorzugsweise sind die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche über eine Oberseite und eine Unterseite miteinander verbunden, wobei die Seitenfläche mit der Oberseite und der Unterseite verbunden ist, wobei die Oberseite und die Unterseite im Wesentlichen eben ausgeführt sind. Die Oberseite und die Unterseite können frei von einer Streuoptik ausgeführt sein. Die Oberseite und die Unterseite des insbesondere aus einem plattenförmigen Quader hergestellten Lichtleitkörpers können eine größere Fläche aufweisen als die Seitenfläche. Die Reflektoroptik ist dadurch nur auf einer vergleichsweise geringen Fläche vorgesehen, wodurch die Herstellungskosten gering gehalten werden können.
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Besonders bevorzugt weist die Lichtaustrittsfläche eine Streuoptik zum Streuen des über die Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts auf. Das über die Lichtaustrittsfläche austretende Licht kann dadurch diffus gestreut werden, so dass das optische Erscheinungsbild auch aus verschiedenen Blickwinkeln im Wesentlichen gleich bleibt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Ausbildung eines Leuchtstreifens in einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit mehreren, insbesondere als LED ausgestalteten, Lichtquellen und einem Lichtleitkörper, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Weiterleitung des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts, wobei zumindest ein Teil des Lichts einer am nächsten zur Seitenfläche des Lichtleitkörpers positionierten Lichtquelle von der Reflektoroptik der Seitenfläche reflektierbar ist. Durch das Aufhellen des ansonsten lichtschwächeren Randbereichs der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitkörpers mit an der Reflektoroptik der Seitenfläche reflektiertem Licht ist ein gutes optisches Erscheinungsbild von Beleuchtungsvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Insbesondere ist den Lichtquellen mindestens ein Kollimator zugeordnet, wobei der Kollimator zwischen der Lichtquelle und der Lichteintrittsfläche des Lichtleitkörpers angeordnet ist. Die von den insbesondere im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen kommenden Lichtstrahlen können durch den Kollimator in parallel verlaufende Lichtstrahlen gewandelt werden. Dies führt zu einem definierten vorbekannten Lichtverlauf innerhalb des Lichtleitkörpers, so dass auch der Verlauf der an der Reflektoroptik der Seitenfläche des Lichtleitkörpers ankommenden Lichtstrahlen vorbekannt und durch eine entsprechende Gestaltung der Reflektoroptik in einer gewünschten Helligkeitsverteilung an den Randbereich der Lichtaustrittsfläche reflektiert werden kann.
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Vorzugsweise schließt sich an der Lichteintrittsfläche eine Umlenkoptik zur Umlenkung des von den Lichtquelle abgestrahlten Lichts an. Der gegebenenfalls vorgesehene Kollimator kann zwischen der Lichtquelle und der Umlenkoptik oder zwischen der Umlenkoptik und der Lichteintrittsfläche des Lichtleitkörpers vorgesehen sein. Durch die Umlenkoptik kann die Abstrahlrichtung der Lichtquellen von der Abstrahlrichtung der Lichtaustrittsfläche abweichen, so dass die Lichtquellen leichter an einer Stelle positioniert werden können, an denen die Lichtquellen besser vor Beschädigungen geschützt sind und leichter elektrisch angeschlossen werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung und
- 2: eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung.
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Die in 1 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung 10 weist mehrere als LED ausgestaltete Lichtquellen 12 auf, die jeweils über einen zugeordneten Kollimator 14 und eine gemeinsame Umlenkoptik 16 optisch an einem Lichtleitkörper 18 angeschlossen sind. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 kann beispielsweise einen beleuchteten Zierstreifen in einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs ausbilden. Der aus einem plattenförmigen Quader herstellbare Lichtleitkörper 18 weist eine flache Oberseite 20 und eine flache Unterseite 22 auf, zwischen denen eine sich an der Umlenkoptik 16 anschließende Lichteintrittsfläche 24 und eine gegenüberliegend zur Lichteintrittsfläche 24 angeordnete Lichtaustrittsfläche 26 ausgebildet sind. Die Lichtaustrittsfläche 26 kann eine Streuoptik zum diffusen Abstrahlen des in den Lichtleitkörper 18 von den Lichtquellen 12 eingeleiteten Lichts aufweisen.
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An der Schmalseite des Lichtleitkörpers 18 ist eine Seitenfläche 28 ausgebildet, die eine Reflektoroptik 30 aufweist. Die Reflektoroptik 30 weist mehrere sägezahnartig hintereinander angeordnete ebene Reflektorflächen 32 auf, die von der Seitenfläche 28 abstehen und um einen Winkel α zu der Seitenfläche 28 angeschrägt verlaufen. Durch die verwendeten Kollimatoren 14 kann sichergestellt werden, dass nur Licht von der am nächsten zur Seitenfläche 28 positionierten Lichtquelle 12 an der Reflektoroptik 30 der Seitenfläche 28 ankommen kann.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform des Lichtleitkörpers 18 ist bei alle Reflektorflächen 32 der Winkel α gleich groß. Das an der Reflektoroptik 30 der Seitenfläche 28 ankommende Licht kann dadurch in parallel zueinander verlaufenden Lichtstrahlen in einen anderenfalls eher lichtschwach ausgeleuchteten sich an der Seitenfläche 28 anschließenden Randbereich 34 der Lichtaustrittsfläche 26 reflektiert werden.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform des Lichtleitkörpers 18 ist der Winkel α der Reflektorflächen 32 unterschiedlich gewählt. Der Winkel α ist von der Lichteintrittsfläche 24 zur Lichtaustrittsfläche 26 ansteigend gewählt, so dass die von der Reflektoroptik 30 in nicht zueinander parallelen Lichtstrahlen in einen entsprechend schmaleren Randbereich 34 konzentriert werden können. Durch die Wahl der Anzahl der Reflektorflächen 32 und der zugehörigen Winkel α kann ein Randbereich 34 mit einer gewünschten seitlichen Erstreckung mit einer geeigneten Helligkeitsverteilung des an der Reflektoroptik 30 reflektierten Lichts ausgeleuchtet werden, insbesondere um den Verlauf der Lichtstärke entlang der Lichtaustrittsfläche 26 zu homogenisieren.
