DE102017206194A1 - Optical fiber, optics, lighting system and headlights - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Lichtleiter, insbesondere für eine Optik, mit einer Einkoppelfläche und einer Auskoppelfläche. Die Einkoppelfläche hat hierbei eine von einer planaren Fläche abweichende Form.Disclosed is a light guide, in particular for optics, with a coupling surface and a decoupling surface. The coupling surface in this case has a shape deviating from a planar surface.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Lichtleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Optik mit einem Lichtleiter und ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Optik. Außerdem ist ein Scheinwerfer, insbesondere für ein Fahrzeug, vorgesehen.The invention is based on a light guide according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an optic with a light guide and a lighting system with such optics. In addition, a headlight, in particular for a vehicle, is provided.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die als Zusatzausstattung einen Adaptive Driving Beam (ADB) aufweisen. Hierfür können beispielsweise matrixartig angeordnete Licht emittierende Dioden (LEDs) eingesetzt sein, wobei die LEDs Teil eines Moduls sind. Jede einzelne oder Gruppen von LED(s) in dem Modul kann/können dann separat ansteuerbar und dadurch ein- und ausschaltbar sowie dimmbar sein. In Kombination mit einem Kamerasystem und einer bildverarbeitenden Elektronik, werden beispielsweise Gegenverkehr und vorausfahrende Fahrzeuge erkannt und zumindest bereichsweise ausgeblendet. Hierdurch ist denkbar beispielsweise dauerhaft mit „Fernlicht“ zu fahren, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden, insbesondere wenn bestimmte Bedingungen vorliegen. Als Bedingungen können vorgesehen sein, dass das Fahrzeug außer Orts fährt und/oder eine Geschwindigkeit von über 50 km/h aufweist. Neben anderen Verkehrsteilnehmern können auch Hindernisse, wie beispielsweise Schilder, lokal ausgeblendet werden.From the prior art vehicles are known, which have as an optional equipment an Adaptive Driving Beam (ADB). For this example, arranged in a matrix-like light-emitting diodes (LEDs) can be used, the LEDs are part of a module. Each individual or groups of LED (s) in the module can / can then be controlled separately and thereby switched on and off as well as dimmable. In combination with a camera system and image processing electronics, for example, oncoming traffic and vehicles driving ahead are detected and at least partially hidden. This makes it possible, for example, to drive permanently with "high beam" without dazzling other road users, especially when certain conditions are present. As conditions can be provided that the vehicle drives out of place and / or has a speed of over 50 km / h. In addition to other road users and obstacles, such as signs, can be hidden locally.
Grundsätzlich ist es bei Fahrzeugen erforderlich, dass deren Scheinwerfer eine möglichst hohe Effizienz aufweisen. Des Weiteren ist es für Fahrzeughersteller äußerst vorteilhaft, wenn Lichtquellen und/oder Module, wie beispielsweise das ADB-System, als möglichst kleines, leichtes, helles, kostengünstiges und vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltetes Modul ausgebildet sind, womit der Fahrzeughersteller eine hohe Flexibilität hinsichtlich eines Designs des Fahrzeugs hat und Kosten, Gewicht, etc. sparen kann.Basically, it is necessary for vehicles that their headlights have the highest possible efficiency. Furthermore, it is extremely advantageous for vehicle manufacturers if light sources and / or modules, such as the ADB system, are designed as small as possible, light, bright, cost-effective and device-simple module, with which the vehicle manufacturer a high flexibility in terms of a design of Vehicle has and can save costs, weight, etc.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lichtleiter, eine Optik, ein Beleuchtungssystem und einen Scheinwerfer zu schaffen, die vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig ausgestaltet sind und eine hohe Effizienz aufweisen.The object of the present invention is to provide a light guide, an optic, a lighting system and a headlamp, which are designed device technology simple and inexpensive and have high efficiency.
Die Aufgabe hinsichtlich des Lichtleiters wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Optik gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11, hinsichtlich des Beleuchtungssystems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 und hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.The object with regard to the light guide is achieved according to the features of claim 1, with regard to the optics according to the features of claim 11, with regard to the illumination system according to the features of
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Lichtleiter mit einer Einkoppelfläche und einer Auskoppelfläche vorgesehen. Zum Führen einer über die Einkoppelfläche eingekoppelten Strahlung hin zur Auskoppelfläche ist zwischen den Flächen ein Lichtführungsabschnitt vorgesehen. Mit Vorteil ist die Einkoppelfläche derart ausgestaltet, dass diese eine über die Einkoppelfläche eingekoppelte Strahlung lenkt.According to the invention, a light guide is provided with a coupling-in surface and a coupling-out surface. For guiding a radiation coupled in via the coupling surface toward the coupling-out surface, a light guiding section is provided between the surfaces. Advantageously, the coupling-in surface is designed such that it directs a radiation coupled in via the coupling-in surface.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass die durch den Lichtleiter hindurch geführte Strahlung nicht allein durch den Lichtführungsabschnitt geformt ist, sondern zusätzlich über die Einkoppelfläche geformt werden kann. Somit kann die Strahlung über die Einkoppelfläche an die Bedürfnisse der Lichtformung angepasst werden. Mit anderen Worten kann auf vorrichtungstechnisch einfache und kostengünstige Weise eine zusätzliche Lichtformung über die Einkoppelfläche erfolgen, um die Effizienz des Lichtleiters zu erhöhen.This solution has the advantage that the radiation guided through the light guide is not formed solely by the light guide section, but can additionally be formed via the coupling surface. Thus, the radiation can be adapted via the coupling surface to the needs of light shaping. In other words, can be done on device technology simple and cost-effective manner, an additional light shaping on the coupling surface to increase the efficiency of the optical fiber.
Vorzugsweise weist die Einkoppelfläche eine von einer Ebene abweichende Form zur Lenkung der über die Einkoppelfläche eingekoppelten Strahlung auf.The coupling-in surface preferably has a shape deviating from a plane for guiding the radiation coupled in via the coupling-in surface.
Es kann festgestellt werden, dass mit dem erfindungsgemäßen Lichtleiter zum einen eine Effizienzerhöhung ermöglich ist und zum anderen die Lichtverteilung und somit beispielsweise eine Homogenisierung der durch den Lichtleiter hindurch tretenden Strahlung über die Einkoppelfläche beeinflussbar ist.It can be stated that with the light guide according to the invention on the one hand an increase in efficiency is possible and on the other hand the light distribution and thus, for example, a homogenization of the radiation passing through the light guide can be influenced via the coupling surface.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Einkoppelfläche derart ausgestaltet sein, dass die eingekoppelte Strahlung zumindest teilweise oder vollständig hin zur optischen Hauptachse des Lichtleiters geführt ist. Die Strahlung innerhalb des Lichtleiters kann auf diese Weise näher an die optische Hauptachse über die Einkoppelfläche gebrochen werden, womit ein Winkel zwischen der Strahlung oder den Lichtstrahlen und einer Mantelfläche des Lichtführungsabschnitts flacher wird. Somit wird ein Auftreffen der Strahlung auf die Mantelfläche oder Seitenflächen des Lichtführungsabschnitts flacher. Dies führt wiederum dazu, dass mehr Strahlung innerhalb des Lichtleiters verbleibt und nicht durch dessen Mantelfläche nach außen austritt. Somit kann mehr Strahlung über die Auskoppelfläche ausgekoppelt werden. Insbesondere kann somit auch Strahlung, die über größere Winkel in die Einkoppelfläche eingekoppelt wird, sicher zur Auskoppelfläche geführt werden.In a further embodiment of the invention, the coupling-in surface can be configured such that the coupled-in radiation is guided at least partially or completely towards the main optical axis of the optical waveguide. The radiation inside the optical waveguide can thus be refracted closer to the main optical axis via the coupling-in surface, whereby an angle between the radiation or the light rays and a lateral surface of the light-guiding section becomes flatter. Thus, an impact of the radiation on the lateral surface or side surfaces of the light guide section becomes flatter. This in turn means that more radiation remains within the light guide and does not escape through the lateral surface to the outside. Thus, more radiation can be decoupled via the decoupling surface. In particular, thus can also Radiation, which is coupled via larger angles in the coupling surface, safely guided to the decoupling surface.
Vorrichtungstechnisch einfach kann die Einkoppelfläche linsenartig ausgebildet sein, um die eingekoppelte Strahlung zu lenken.In terms of device technology, the coupling-in surface can be designed like a lens in order to direct the injected radiation.
Denkbar ist auch, die Einkoppelfläche gekrümmt auszubilden. Insbesondere kann eine konvexe Einkoppelfläche vorgesehen sein. Die gekrümmte Ausgestaltung oder die gekrümmte Ausgestaltung in Form einer konvexen Einkoppelfläche hat den Vorteil, dass hierdurch eine gewisse Linsenwirkung auf vorrichtungstechnisch einfache Weise umgesetzt ist, womit die eingekoppelte Strahlung in den Lichtführungsabschnitt hinein fokussiert werden kann.It is also conceivable to form the coupling surface curved. In particular, a convex coupling surface can be provided. The curved configuration or the curved configuration in the form of a convex coupling surface has the advantage that in this way a certain lens effect is implemented in a device-technically simple manner, with which the coupled-in radiation can be focused into the light guide section.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt ein Krümmungsradius der Einkoppelfläche zwischen 0,8 mm und 4 mm. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Bereich äußerst hohe Effizienzsteigerungen ermöglicht sind. Weiter vorzugsweise beträgt der Krümmungsradius etwa 1,85 mm. Des Weiteren ist denkbar, einen Krümmungsradius von etwa 1 mm vorzusehen.In a further embodiment of the invention, a radius of curvature of the coupling surface is between 0.8 mm and 4 mm. It has been shown that extremely high efficiency increases are possible in this area. More preferably, the radius of curvature is about 1.85 mm. Furthermore, it is conceivable to provide a radius of curvature of about 1 mm.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Einkoppelfläche, insbesondere zumindest abschnittsweise, eine Oberfläche eines Kugelsegments oder eines Kugelabschnitts bilden. An diesem kann sich der Lichtführungsabschnitt anschließen. Somit kann mit einer vergleichsweise einfachen Geometrie die vorteilhafte Strahlungsführung der Einkoppelfläche umgesetzt werden. Eine Höhe des Kugelsegments liegt beispielsweise zwischen 0,001 mm und 0,199 mm. In diesem Bereich ist mit deutlichen Effizienzsteigerungen des Lichtleiters zu rechnen, insbesondere bei einem Krümmungsradius von etwa 1,85 mm. Besonders bevorzugt kann die Höhe des Kugelsegments zwischen 0,05 mm und 0,15 mm liegen, was zu einem Effizienzgewinn von über 2 % führen kann. Weiter vorzugsweise beträgt die Höhe des Kugelsegments etwa 0,1 mm. Ein Krümmungsradius kann durch folgende Formel gegeben sein: R=((d/2)^2+H^2)/2*H, wobei H die Höhe des Kugelsegments ist und d der Durchmesser einer kreisrunden Basisfläche des Kugelsegments.In a further embodiment of the invention, the coupling surface, in particular at least in sections, form a surface of a spherical segment or a spherical segment. This can be followed by the light guide section. Thus, the advantageous radiation guidance of the coupling surface can be implemented with a comparatively simple geometry. A height of the ball segment is for example between 0.001 mm and 0.199 mm. Significant increases in the efficiency of the light guide are to be expected in this area, in particular with a radius of curvature of approximately 1.85 mm. More preferably, the height of the ball segment can be between 0.05 mm and 0.15 mm, which can lead to an efficiency gain of over 2%. Further preferably, the height of the ball segment is about 0.1 mm. A radius of curvature may be given by the formula: R = ((d / 2) ^ 2 + H ^ 2) / 2 * H, where H is the height of the sphere segment and d is the diameter of a circular base area of the sphere segment.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Einkoppelfläche, insbesondere zumindest abschnittsweise, kegelförmig - also insbesondere ohne Krümmungsradius - ausgestaltet sein. Es hat sich gezeigt, dass, zusätzlich zur Effizienzsteigerung, durch die kegelförmige Ausgestaltung eine maximale Lichtintensität vergleichsweise hoch ist.In a preferred embodiment of the invention, the coupling surface, in particular at least in sections, cone-shaped - ie in particular without radius of curvature - be designed. It has been shown that, in addition to the increase in efficiency, a maximum light intensity is comparatively high due to the conical design.
Um die Lichtformung weiter zu verbessern, ist denkbar, dass die Einkoppelfläche mehrere Krümmungen aufweist. Beispielsweise kann die Einkoppelfläche asphärisch ausgebildet sein. Des Weiteren ist denkbar, dass die Einkoppelfläche, insbesondere zumindest abschnittsweise, als Polynom höherer Ordnung ausgebildet ist, wobei dies in unterschiedlichen Raumrichtungen vorliegen kann. Alternativ ist auch denkbar, um die Lichtformung flexibel auszubilden, dass die Einkoppelfläche als Freiformfläche ausgebildet ist.In order to further improve the light shaping, it is conceivable that the coupling-in surface has a plurality of bends. For example, the coupling-in surface can be designed aspherically. Furthermore, it is conceivable that the coupling-in surface, in particular at least in sections, is designed as a polynomial of higher order, wherein this may be present in different spatial directions. Alternatively, it is also conceivable to design the light shaping flexibly, that the coupling-in surface is designed as a free-form surface.
Vorzugsweise hat die Einkoppelfläche einen rechteckigen oder elliptischen oder freiförmigen Umfang.Preferably, the coupling surface has a rectangular or elliptical or free-shaped extent.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Einkoppelfläche, insbesondere etwa, rotationssymmetrisch ausgebildet sein, um eine Strahlung möglichst homogen einzukoppeln. Denkbar ist auch, die Einkoppelfläche, insbesondere etwa, symmetrisch bezüglich einer Ebene auszubilden, wobei in der Ebene beispielsweise die optische Hauptachse des Lichtleiters angeordnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Einkoppelfläche keine Symmetrie aufweist, um die eingekoppelte Strahlung flexibel zu formen. Außerdem ist denkbar, dass die Einkoppelfläche nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist oder eine andere Symmetrie hat.In a further embodiment of the invention, the coupling surface, in particular approximately, be rotationally symmetrical to couple a radiation as homogeneous as possible. It is also conceivable to form the coupling surface, in particular approximately, symmetrically with respect to a plane, wherein in the plane, for example, the main optical axis of the light guide is arranged. Alternatively it can be provided that the coupling-in surface has no symmetry in order to flexibly form the coupled-in radiation. It is also conceivable that the coupling-in surface is not rotationally symmetrical or has another symmetry.
Mit Vorteil hat der Lichtleiter, wie vorstehend bereits angeführt, eine Mantelfläche, über welche die in den Lichtleiter eingekoppelte Strahlung, insbesondere durch totale Reflexion, geführt werden kann.Advantageously, the light guide, as already stated above, a lateral surface over which the injected into the light guide radiation, in particular by total reflection, can be performed.
Eine Querschnittsfläche des Lichtführungsabschnitts ist beispielsweise eckig ausgestaltet. Weiterhin ist denkbar, dass die Mantelfläche des Lichtführungsabschnitts als Kegelstumpf oder Pyramidenstumpf ausgebildet ist. Ist die Mantelfläche pyramidenstumpfförmig ausgebildet, so kann sie eine Vielzahl von, insbesondere etwa, ebenen, den Pyramidenstumpf bildende Mantelabschnitte haben.A cross-sectional area of the light guide section is designed, for example, as angular. Furthermore, it is conceivable that the lateral surface of the light guide section is formed as a truncated cone or truncated pyramid. If the lateral surface is designed in the shape of a truncated pyramid, then it can have a multiplicity of, in particular approximately, planar, the truncated pyramid forming shell sections.
Vorzugsweise hat der Lichtführungsabschnitt einen, insbesondere etwa, kreiszylindrischen Eintrittsabschnitt, der die Einkoppelfläche aufweist. Der weitere Lichtführungsabschnitt kann sich dann ausgehend von dem Eintrittsabschnitt in einer Richtung weg von der Einkoppelfläche verbreitern. Der Eintrittsabschnitt kann somit als Übergangsabschnitt zwischen der Einkoppelfläche und dem weiteren Lichtführungsabschnitt vorgesehen sein, der beispielsweise pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist. Zwischen dem Eintrittsabschnitt und dem weiteren Lichtführungsabschnitt kann eine Stufe mit einer Stufenfläche vorgesehen sein, die in Richtung der Einkoppelfläche weist. Diese Stufenfläche kann beispielsweise als Anschlagsfläche dienen, die sich an einem weiteren Element abstützen kann, um beispielsweise eine Ausdehnung des Lichtleiters aufgrund einer Temperaturerhöhung zu begrenzen.Preferably, the light guide section has a, in particular approximately, circular-cylindrical inlet section, which has the coupling-in surface. The further light guide section can then widen, starting from the inlet section, in a direction away from the coupling-in surface. The inlet section can thus be used as a transition section between the coupling surface and the further light guide section be provided, which is formed, for example, a truncated pyramid. Between the inlet section and the further light guide section, a step may be provided with a step surface facing in the direction of the coupling surface. This step surface can for example serve as a stop surface, which can be supported on a further element, for example, to limit an expansion of the light guide due to an increase in temperature.
Erfindungsgemäße ist eine Optik, insbesondere für eine Matrix-Lichtquelle, vorgesehen, die eine Mehrzahl von Lichtleitern gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte aufweist. Diese können jeweils für zumindest eine Strahlungsquelle, insbesondere für eine Licht emittierende Diode (LED) vorgesehen sein. Die Effizienz der Optik ist somit durch die Lichtformung über die Einkoppelfläche auf vorrichtungstechnisch einfache Weise äußerst hoch.According to the invention, an optical system, in particular for a matrix light source, is provided, which has a plurality of optical waveguides according to one or more of the preceding aspects. These can each be provided for at least one radiation source, in particular for a light-emitting diode (LED). The efficiency of the optics is thus very high by the light shaping on the coupling surface on device technology simple way.
Vorzugsweise sind die Einkoppelflächen von zumindest zwei Lichtleitern unterschiedlich. Somit kann die über die Lichtleiter eingekoppelte Strahlung durch die Lichtformung über die unterschiedlichen Einkoppelflächen flexibel ausgebildet werden. Insbesondere können die Einkoppelflächen von zumindest zwei Lichtleitern derart ausgestaltet sein, dass eine unterschiedliche Lichtverteilung der Strahlung der Lichtleiter aufgrund der Einkoppelflächen vorliegt. Hierdurch können bestimmte Bereiche der Optik hinsichtlich der Lichtverteilung effizienter ausgebildet sein. So können beispielsweise in einem mittigen Bereich der Optik hohe Lichtintensitäten und seitlich geringere Lichtintensitäten vorliegen. Denkbar ist auch, beispielsweise im mittigen Bereich der Optik, die Lichtintensität zu erhöhen und seitlich oder am Rand eine geringere Lichtintensität und dafür eine höhere Effizienz vorzusehen.Preferably, the coupling surfaces of at least two light guides are different. Thus, the coupled via the light guide radiation can be formed flexible by the light shaping on the different coupling surfaces. In particular, the coupling surfaces of at least two light guides can be designed such that a different light distribution of the radiation of the light guides is present due to the coupling surfaces. As a result, certain areas of the optics can be designed more efficiently with regard to the light distribution. For example, high light intensities and laterally lower light intensities may be present in a central area of the optics. It is also conceivable to increase the light intensity, for example in the central area of the optics, and to provide a lower light intensity laterally or at the edge, and therefore a higher efficiency.
Vorzugweise sind die Einkoppelflächen von zumindest zwei Lichtleitern derart ausgestaltet, dass eine unterschiedliche maximale Lichtintensität der Strahlungen der Lichtleiter aufgrund der Einkoppelflächen vorliegt. Die vorstehend angeführten Ausführungen sind für zumindest zwei Lichtleitern vorgesehen, wobei denkbar ist, diese Ausführungen für eine Vielzahl von Lichtleitern oder für einen Teil der Lichtleiter oder für alle Lichtleiter der Optik vorzusehen.Preferably, the coupling surfaces of at least two optical fibers are designed such that a different maximum light intensity of the radiation of the optical fibers is present due to the coupling surfaces. The above-mentioned embodiments are provided for at least two optical fibers, it being conceivable to provide these embodiments for a plurality of optical fibers or for a part of the optical fibers or for all optical fibers of the optics.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest ein innerer Lichtleiter oder ein Lichtleiter mittig der Optik, insbesondere im Bereich der optischen Hauptachse, vorgesehen sein. Des Weiteren kann zumindest ein äußerer Lichtleiter oder zumindest ein Lichtleiter seitlich angeordnet sein. Vorzugsweise kann dann der zumindest eine innere oder mittige Lichtleiter über die Einkoppelfläche die durch diese hindurch tretende Strahlung derart formen, dass deren, insbesondere maximale, Lichtintensität höher als die Lichtintensität des zumindest einen äußeren oder seitlichen Lichtleiters ist. Die Strahlungsmenge einer durch eine jeweilige Einkoppelfläche hindurch tretende Strahlung kann dabei, insbesondere etwa, gleich sein.In a further embodiment of the invention, at least one inner light guide or a light guide in the center of the optics, in particular in the region of the main optical axis, may be provided. Furthermore, at least one outer light guide or at least one light guide can be arranged laterally. Preferably, the at least one inner or central optical waveguide can then form the radiation passing through it via the coupling surface in such a way that its, in particular maximum, light intensity is higher than the light intensity of the at least one outer or lateral optical waveguide. The amount of radiation passing through a respective coupling surface radiation may, in particular, be the same.
Der Lichtleiter oder die Lichtleiter sind vorzugsweise aus optisch transparenten Materialien ausgebildet, wie beispielsweise Glas, Silion oder PolymethylmethacrylatPolymethylmethacrylat (PMMA).The light guide or the light guides are preferably formed of optically transparent materials, such as glass, silion or polymethyl methacrylate polymethyl methacrylate (PMMA).
Die Lichtleiter können, insbesondere ausgangsseitig, über einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt der Optik verbunden sein. Dieser kann eine von der Lichtleitern wegweisende Austrittsfläche für die aus den Lichtleitern austretende Strahlung haben. Vorzugsweise sind die Lichtleiter vorrichtungstechnisch einfach einstückig mit dem Verbindungsabschnitt verbunden. Die Lichtleiter können, insbesondere einseitig, vom Verbindungsabschnitt wegkragen. Optische Hauptachsen der Lichtleiter erstrecken sich beispielsweise, insbesondere etwa, im Parallelabstand zueinander. Des Weiteren ist denkbar, eine Vielzahl von Lichtleitern vorzusehen, die beispielsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind. Mittig der Optik, insbesondere im Bereich der optischen Hauptachse, können Lichtleiter in zumindest zwei Zeilen oder zwei Reihen oder matrixartig angeordnet sein. In einer jeweiligen Zeile sind vorzugsweise zumindest zwei Lichtleiter vorgesehen. Eine jeweilige Zeile kann somit zumindest zwei Spalten von Lichtleitern aufweisen. Seitlich der Reihen der Lichtleiter können Lichtleiter einreihig angeordnet sein. Beispielsweise erstrecken sich die Reihen im Einsatz der Optik, beispielsweise bei einem Fahrzeug, in Vertikalrichtung.The light guides can, in particular on the output side, be connected via a common connection section of the optical system. This can have an exit surface pointing away from the light guides for the radiation emerging from the light guides. Preferably, the optical fibers are simply connected in one piece with the connecting section. The light guides can, in particular on one side, wegkragen from the connecting portion. Main optical axes of the light guides extend for example, in particular approximately, at a parallel distance from each other. Furthermore, it is conceivable to provide a multiplicity of light guides, which are arranged, for example, symmetrically to one another. In the center of the optics, in particular in the region of the main optical axis, optical fibers can be arranged in at least two rows or two rows or in a matrix-like manner. At least two light guides are preferably provided in a respective row. A respective row can thus have at least two columns of optical fibers. Laterally of the rows of optical fibers, optical fibers may be arranged in a single row. For example, the rows extend in the use of the optics, for example in a vehicle, in the vertical direction.
Erfindungsgemäß ist ein Beleuchtungssystem mit einer Optik gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen, wobei dieser eine Sekundäroptik nachgeschaltet ist. Das Beleuchtungssystem kann eine Mehrzahl von Strahlungsquellen aufweisen, deren emittierbare Strahlungen über die Einkoppelflächen in die Optik einkoppelbar sind.According to the invention, an illumination system with an optical system according to one or more of the preceding aspects is provided, wherein this is followed by a secondary optics. The illumination system may have a plurality of radiation sources, the emissive radiation of which can be coupled into the optics via the coupling surfaces.
Erfindungsgemäß ist ein Scheinwerfer mit einer Optik insbesondere gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte oder mit einem Beleuchtungssystem insbesondere gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte oder mit einem Lichtleiter insbesondere gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen.According to the invention, a headlamp with an optic, in particular according to one or more of the preceding aspects, or with a lighting system, in particular according to one or more of preceding aspects or with a light guide in particular according to one or more of the preceding aspects.
Der Scheinwerfer ist beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nicht-autonomes oder teilautonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.The headlight is used for example in a vehicle. The vehicle may be an aircraft or a waterborne vehicle or a land vehicle. The land-based vehicle may be a motor vehicle or a rail vehicle or a bicycle. Particularly preferably, the vehicle is a truck or a passenger car or a motorcycle. The vehicle may further be configured as a non-autonomous or semi-autonomous or autonomous vehicle.
Weitere Anwendungsbereiche für den Scheinwerfer können eine Effektivbeleuchtung, eine Entertainmentbeleuchtung, eine Architainmentbeleuchtung, eine Allgemeinbeleuchtung, eine medizinische und therapeutische Beleuchtung, eine Gartenbau-Beleuchtung sein.Further applications for the headlamp may be effective lighting, entertainment lighting, architainment lighting, general lighting, medical and therapeutic lighting, horticultural lighting.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der Begriff „etwa“ bedeuten, dass beispielsweise eine Toleranz von 5 % vorgesehen ist.In the present invention, the term "about" may mean that, for example, a tolerance of 5% is provided.
Eine Licht emittierende Diode (LED) oder Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein und eine LED bilden oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf einer Platine (z.B. FR4, Metallkernplatine, etc.) befestigt sein („CoB“ = Chip on Board). Die mindestens eine LED kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, beispielsweise mit mindestens einer Fresnel-Linse oder einem Kollimator. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von AlInGaN oder InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Alternativ kann die lichtemittierende Komponente eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung sein. Denkbar ist auch eine OLED-Leuchtschicht oder mehrere OLED-Leuchtschichten oder einen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellenlängen der lichtemittierenden Komponenten können im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die lichtemittierenden Komponenten können zusätzlich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein. Bevorzugt emittieren die LED-Chips weißes Licht im genormten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie, beispielsweise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter.A light emitting diode (LED) or light emitting diode may be in the form of at least one individually packaged LED or in the form of at least one LED chip having one or more light emitting diodes. Multiple LED chips may be mounted on a common substrate ("submount") and form an LED or may be mounted individually or collectively on, for example, a circuit board (e.g., FR4, metal core board, etc.) ("CoB" = chip on board). The at least one LED can be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, for example with at least one Fresnel lens or a collimator. Instead of or in addition to inorganic LEDs, for example based on AlInGaN or InGaN or AlInGaP, it is generally also possible to use organic LEDs (OLEDs, for example polymer OLEDs). The LED chips can be directly emitting or have an upstream phosphor. Alternatively, the light emitting component may be a laser diode or a laser diode array. It is also conceivable to provide an OLED luminescent layer or a plurality of OLED luminescent layers or an OLED luminescent region. The emission wavelengths of the light emitting components may be in the ultraviolet, visible or infrared spectral range. The light-emitting components may additionally be equipped with their own converter. Preferably, the LED chips emit white light in the standardized ECE white field of the automotive industry, for example realized by a blue emitter and a yellow / green converter.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
-
1 in einer perspektivischen Darstellung eine Beleuchtungssystem mit zwei Optiken gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 in einer perspektivischen Darstellung eine Optik mit einer Vielzahl von Lichtleitern, -
3a bis3c jeweils einen Abschnitt eines Lichtleiters mit einer Einkoppelfläche in einem jeweiligen Ausführungsbeispiel, -
4 einen Effizienzgewinn und eine Effizienz eines Lichtleiters in Abhängigkeit von der geometrischen Ausgestaltung der Einkoppelfläche, -
5 einen Lichtstrom und eine Lichtintensität in Abhängigkeit von der geometrischen Ausgestaltung der Einkoppelfläche
-
1 in a perspective view of a lighting system with two optics according to an embodiment, -
2 in a perspective view of an optical system with a plurality of optical fibers, -
3a to3c each a portion of a light guide with a coupling surface in a respective embodiment, -
4 an efficiency gain and an efficiency of a light guide as a function of the geometric configuration of the coupling surface, -
5 a luminous flux and a light intensity as a function of the geometric configuration of the coupling surface
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Vorzugsweise ist die Einkoppelfläche
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Des Weiteren ist gemäß
Gemäß
Gemäß
Die Krümmungsradien und Höhen der Einkoppelflächen
Offenbart ist ein Lichtleiter, insbesondere für eine Optik, mit einer Einkoppelfläche und einer Auskoppelfläche. Die Einkoppelfläche hat hierbei eine von einer planaren Fläche abweichende Form.Disclosed is a light guide, in particular for optics, with a coupling surface and a decoupling surface. The coupling surface in this case has a shape deviating from a planar surface.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Claims (15)
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