DE102017208589B4 - Lichtleiter und Beleuchtungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Beleuchtungssystem (10) für ein Fahrzeug, umfassend:
- einen Lichtleiter (12), der einen Lichteinkopplungsbereich (14), einen Lichtleitbereich (16) und einen ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereich (18, 20) umfasst, gekennzeichnet durch
- eine erste und zweite Lichtquelle (28, 30), von denen die erste Lichtquelle (28) Licht einer ersten Wellenlänge (32) und die zweite Lichtquelle (30) Licht einer zweiten Wellenlänge (34) zu erzeugen vermag,
- dass sowohl das Licht der ersten Wellenlänge (32) als auch das Licht der zweiten Wellenlänge (34) über den Lichteinkopplungsbereich (14) einkoppelbar ist und durch den Lichtleitbereich (16) zum ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereich (18, 20) gelangt und dass der erste Lichtauskopplungsbereich (18) transmissiv für das Licht der ersten Wellenlänge (32) und undurchlässig für das Licht der zweiten Wellenlänge (34) ist und dass der zweite Lichtauskopplungsbereich (20) transmissiv sowohl für das Licht der ersten Wellenlänge (32) als auch für das Licht der zweiten Wellenlänge (34) ist, und
- dass der Lichteinkopplungsbereich (14) zumindest einen Abschnitt (46) umfasst, der teilweise undurchlässig für das Licht der ersten Wellenlänge (32) ist, wobei das Licht der ersten Wellenlänge (32) nur auf diesen Abschnitt (46) gelenkt ist und das Licht der zweiten Wellenlänge (34) zumindest auch außerhalb des Abschnitts (46) auf den Lichteinkopplungsbereich (14) gelenkt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 mit dem Beleuchtungssystem.
  • Die DE 10 2008 057 538 A1 offenbart eine Fahrzeugleuchte mit einer Kammer sowie einem Reflektor, dem mehrere Lichtquellen zugeordnet sind. Die Lichtquellen vermögen, Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erzeugen, die verschiedene Prioritäten aufweisen, wobei die Prioritäten technisch dadurch festgelegt werden, dass von einer Lichtquelle erzeugtes Licht von dem Licht einer anderen Lichtquelle überlagerbar ist. Dies wird durch Anordnung der Lichtquellen relativ zu einem Brennpunkt des Reflektors erreicht.
  • In der US 5 695 269 A ist eine Displayanordnung offenbart. Das Display soll in zwei Bereichen in unterschiedlichen Farben beleuchtet werden. Hierzu ist ein flächiger blockförmiger Lichtleiter vorgesehen, der sich hinter dem gesamten Display erstreckt und von einer ersten Lichtquelle erzeugtes Licht flächig von hinten auf das Display lenkt, so dass ein erster beleuchteter Bereich entsteht. Ein zweiter Bereich des Displays ist mit einem Farbfilter ausgestattet, das Licht der ersten Lichtquelle absorbiert, so dass dieses im zweiten Bereich nicht nach außen hin sichtbar wird. Weiterhin ist ein länglicher Lichtleiter vorgesehen, der Licht einer weiteren Lichtquelle auf den zweiten Bereich lenkt. Somit ergibt sich in dem zweiten Bereich eine Beleuchtung mit der zweiten Lichtquelle, die nach außen in Erscheinung tritt.
  • Weiterhin zeigt DE 600 34 161 T2 ein Heckleuchtensystem für ein Fahrzeug, die in Platz sparender Weise mehrere Lichtfunktionen, wie Rücklicht, oder andere Signale in vereinfachter Bauweise bereitstellt. Das Heckleuchtensystem hat einen transparenten Körper mit einer Leuchtfläche, einer Rückfläche mit einer Vielzahl reflektierender Facetten sowie einem seitlichen Eingangsabschnitt für Licht einer ersten Lichtquelle. Die Facetten leiten das Licht der ersten Lichtquelle um, so dass Beleuchtung durch die Leuchtfläche bereitgestellt wird. Das Licht einer zweiten Lichtquelle fällt auf die äußere Seite der Rückfläche, durchquert den transparenten Körper quer zur Eintrittsrichtung des Lichts der ersten Lichtquelle und tritt ebenfalls an der Leuchtfläche aus. Das Licht der ersten und zweiten Lichtquelle kann dabei durch Steuerung der Intensität hinter dem Licht der jeweils anderen Lichtquelle zurücktreten oder dieses überlagern.
  • Deutlich wird, dass bislang bekannte Beleuchtungsanordnungen den Nachteil aufweisen, dass diese zur sauberen Trennung der Lichtfunktionen stets auf eine Vielzahl von Komponenten mit teils sehr komplexen Strukturen zurückgreifen. All dies führt zu einem hohen Aufwand. Insbesondere im Fahrzeugbereich, in dem hohe Stückzahlen auftreten, führt dies zu einer Skalierung des Aufwands. Auch der für die bekannten Lösungen hohe Bauraumbedarf und das Gewicht der benötigten Komponenten stellt sich im Fahrzeugbereich als nachteilig dar. Zudem gilt es, immer strenger werdende gesetzliche Anforderungen bei der Realisierung getrennter Lichtfunktionen einzuhalten.
  • DE 10 2010 030 660 A1 offenbart ein Innenausstattungsteil für ein Fahrzeug. Ein Lichtleiterelement weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf, wobei die erste Oberfläche eine Einkopplungsfläche umfasst und einem Lichtemissionselement zugeordnet ist. Aus der zweiten Oberfläche ist das eingekoppelte Licht auskoppelbar.
  • DE 10 2006 032 373 A1 offenbart eine Leuchtenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Lichtquelle. Das Licht ist in ein transparentes Lichtleitelement einkoppelbar. Dieses durch die Lichtquelle eingekoppelte Licht ist an zwei unterschiedlichen Lichtauskopplungsbereichen des Lichtleitelementes auskoppelbar.
  • DE 10 2014 211 874 A1 offenbart eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die mindestens eine Lichtquelle und einen plattenförmigen Lichtleiter aufweist. Der Lichtleiter hat zwei gegenüberliegende zueinander beabstandete Grenzflächen und einen dazwischen ausgebildeten Lichtleitbereich. An einer der Grenzflächen ist ein Einkoppelabschnitt für das Licht ausgebildet. Um eine gewünschte Lichtfarbe zu erhalten, ist es möglich, die Lichtquelle zu dimmen.
  • DE 10 2016 200 541 A1 offenbart ein Lichtquellenmodul einer Leuchte für ein Fahrzeug, das in der Lage ist, ein Bild mit einem dreidimensionalen Muster zu realisieren. Hierzu werden eine Vielzahl von inneren Linsen stufenweise miteinander kombiniert, die mit mehreren einzeln zu- und ausschaltbaren Lichtquellen gekoppelt sind.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine alternative technische Lösung im Kontext eines Fahrzeugs zu schaffen, mit der in besonders kompakter Weise mehrere Lichtfunktionen nebeneinander erzeugbar sind, die dabei sicher voneinander getrennt sind.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für ein Fahrzeug, umfassend einen Lichtleiter, wobei der Lichtleiter einen Lichteinkopplungsbereich, einen Lichtleitbereich und einen ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereich umfasst und wobei das Beleuchtungssystem weiterhin eine erste und zweite Lichtquelle umfasst, von denen die erste Lichtquelle Licht einer ersten Wellenlänge und die zweite Lichtquelle Licht einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen vermag. Das Beleuchtungssystem der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Licht der ersten Wellenlänge als auch das Licht der zweiten Wellenlänge über den Lichteinkopplungsbereich einkoppelbar ist und durch den Lichtleitbereich zum ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereich gelangt und dass der erste Lichtauskopplungsbereich transmissiv für das Licht der ersten Wellenlänge und undurchlässig für das Licht der zweiten Wellenlänge ist und dass der zweite Lichtauskopplungsbereich transmissiv sowohl für das Licht der ersten Wellenlänge als auch für das Licht der zweiten Wellenlänge ist.
  • Das Licht der ersten und zweiten Wellenlänge kann in den Lichtleiter eingekoppelt werden, so dass außen an dem ersten Lichtauskopplungsbereich das Licht der ersten Wellenlänge als eine erste Lichtfunktion in Erscheinung tritt und an dem zweiten Lichtauskopplungsbereich Licht als Überlagerung der ersten und zweiten Wellenlänge als eine zweite Lichtfunktion in Erscheinung tritt.
  • Das Beleuchtungssystem der Erfindung bietet den Vorteil, dass bei äußerst geringer Systemkomplexität eine Vielzahl an Lichtfunktionen dicht beieinander realisierbar sind. Dabei ist eine große funktionale Sicherheit gegeben und die Flexibilität des Beleuchtungssystems ist sehr groß. Beispielsweise lassen sich einfach unterschiedliche erste und zweite Lichtquellen in Verbindung mit einem entsprechend auf die erste Wellenlänge des Lichts der ersten Lichtquelle angepassten ersten Lichtauskopplungsbereich vorsehen.
  • Als Lichtquellen kommen vorzugsweise LEDs in Betracht, da mit ihnen Licht diskreter Wellenlängen mit geringem Aufwand erzeugbar ist. Mit der ersten Lichtquelle kann vorzugsweise rotes Licht erzeugt werden und mit der zweiten Lichtquelle kann vorzugsweise gelbes Licht erzeugt werden. In einer solchen Ausführungsform kann die erste Lichtfunktion beispielsweise ein rotes Schlusslicht des Fahrzeugs sein und die zweite Lichtfunktion kann beispielsweise ein gelbliches „Blinklicht“ für einen Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs sein. Die erste und zweite Lichtquelle können natürlich auch zeitversetzt betrieben werden. Es können für unterschiedlichste Beleuchtungszwecke, zum Beispiel eine Interieurbeleuchtung, auch zusätzliche Lichtquellen vorgesehen sein, die auch Licht anderer Wellenlängen zur Realisierung anderer Farben erzeugen können. Weiß wird vorliegend nicht als Farbe angesehen.
  • Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lichteinkopplungsbereich zumindest einen Abschnitt umfasst, der teilweise undurchlässig für das Licht der ersten Wellenlänge ist, wobei das Licht der ersten Wellenlänge nur auf diesen Abschnitt gelenkt ist und das Licht der zweiten Wellenlänge zumindest auch außerhalb des Abschnitts auf den Lichteinkopplungsbereich gelenkt ist. Mit anderen Worten wird hier nur ein Anteil des insgesamt auf den Abschnitt gestrahlten Lichts der ersten Wellenlänge auch über diesen Abschnitt in den Lichtleiter eingekoppelt.
  • Dies bietet den Vorteil, dass der Anteil an in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht der ersten Wellenlänge im Verhältnis zum Anteil an Licht der zweiten Wellenlängen reduziert wird. Die Reduktion kann derart ausgelegt sein, dass das Licht der ersten Wellenlänge am zweiten Lichtauskopplungsbereich visuell hinter dem Licht der zweiten Wellenlänge zurücktritt und sich ein visueller Eindruck geprägt durch das Licht der zweiten Wellenlänge ergibt. Dabei ist es möglich, die erste und zweite Lichtquelle derart zu betreiben, dass sie Licht mit gleicher Intensität emittieren, da der Anteil des Lichts, der jeweils in den Lichtleiter eingekoppelt wird, durch den Abschnitt des Lichteinkopplungsbereichs definiert wird. Dies hat auch den Vorteil, dass der Aufwand zur Ansteuerung der Lichtquellen sinkt, da sie beispielsweise an einer gemeinsamen Energiequelle angeschlossen sein können, die eine konstante Betriebsspannung liefert. Somit sinkt der Aufwand und die Fehleranfälligkeit wird infolge abnehmender Systemkomplexität ebenfalls reduziert.
  • In weiter bevorzugter Ausgestaltung des Beleuchtungssystems der Erfindung ist vorgesehen, dass das Beleuchtungssystem weiterhin eine Steuerungseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, die erste und zweite Lichtquelle derart zu steuern, dass die erste Lichtquelle das Licht der ersten Wellenlänge mit einer geringeren Intensität abgibt als die zweite Lichtquelle das Licht der zweiten Wellenlänge abgibt. Die Steuerungseinrichtung kann dabei eine lichtquellenspezifische und fest vorgegebene Versorgungsspannung oder auch eine flexibel einstellbare Versorgungsspannung an die jeweilige Lichtquelle ausgeben. Beispielsweise ist hier sowohl die Verwendung einfacher Spannungsteiler als auch die Einbettung in eine übergeordnete Steuerung des Fahrzeugs möglich.
  • Auch dies bietet den Vorteil, dass die Intensität des Lichts der ersten Wellenlänge derart reduziert werden kann, dass das Licht der ersten Wellenlänge am zweiten Lichtauskopplungsbereich visuell hinter dem Licht der zweiten Wellenlänge zurücktritt und sich ein visueller Eindruck geprägt durch das Licht der zweiten Wellenlänge ergibt. Zusätzlich lässt sich mit der Steuerungseinrichtung ein sich am zweiten Lichtauskopplungsbereich ergebender Farbton flexibel einstellen. Dies ist mit der Steuerungseinrichtung selbst dann möglich, wenn kein Lichtleiter mit einem wie oben beschriebenen Abschnitt verwendet wird.
  • Bevorzugt liegt die erste Wellenlänge im Bereich von 612 nm bis 635 nm und die zweite Wellenlänge im Bereich von 580 nm bis 590 nm. Experimentelle Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass sich ein Schlusslicht und eine Fahrtrichtungsanzeige besonders sicher als Lichtfunktionen nebeneinander realisieren, wobei eine sichere Trennung der Lichtfunktionen gewährleistet bleibt.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Lichtleiter gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung ist und/oder ein Beleuchtungssystem gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung umfasst.
  • Der Lichtleiter umfasst einen Lichteinkopplungsbereich, einen Lichtleitbereich, einen ersten Lichtauskopplungsbereich und einen zweiten Lichtauskopplungsbereich. Der Lichtleiter der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass über den Lichteinkopplungsbereich eingekoppeltes Licht durch den Lichtleitbereich sowohl zum ersten als auch zum zweiten Lichtauskopplungsbereich gelangt und dass der zweite Lichtauskopplungsbereich transmissiv für Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Spektrums ist und dass der erste Lichtauskopplungsbereich, bis auf Licht einer ersten Wellenlänge, undurchlässig für das Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Spektrums ist.
  • Mit anderen Worten filtert der erste Lichtauskopplungsbereich das Licht aller Wellenlängen bis auf das Licht der ersten Wellenlänge aus dem den ersten Lichtauskopplungsbereich erreichenden Licht heraus und lässt nur das Licht der ersten Wellenlänge über den ersten Lichtauskopplungsbereich aus dem Lichtleiter auskoppeln. Das Licht aller anderen Wellenlängen kann über den zweiten Lichtauskopplungsbereich aus dem Lichtleiter auskoppeln. Dies gilt auch für das Licht der ersten Wellenlänge, welches den zweiten Lichtauskopplungsbereich erreicht. Der Begriff „transmissiv“ bedeutet in diesem Zusammenhang „lichtdurchlässig“.
  • Der Lichtleiter bietet den Vorteil, dass mit dem Lichtleiter mehrere Lichtfunktionen realisiert werden können, wobei die Struktur des Lichtleiters von besonders geringer Komplexität und kompakt ist. Wird beispielsweise das Licht der ersten Wellenlänge und das Licht der zweiten Wellenlänge in den Lichtleiter eingekoppelt, so wird eine erste Lichtfunktion gebildet durch das an dem ersten Lichtauskopplungsbereich austretende Licht der ersten Wellenlänge. Eine zweite Lichtfunktion wird durch eine Überlagerung des Lichts der ersten und zweiten Wellenlänge, das an dem zweiten Lichtauskopplungsbereich austritt, gebildet. Mit der Anforderung, dass das Licht jeweils mit der ersten Wellenlänge oder der zweiten Wellenlänge erzeugt werden soll, wird bei der vorliegenden Erfindung vordergründig auf eine Erzeugung unterschiedlicher Farben des jeweiligen Lichts abgezielt. Dort, wo sich das Licht der ersten Wellenlänge mit dem Licht der zweiten Wellenlänge überlagert, ergibt sich dann eine entsprechende Mischung der Farben.
  • Hinsichtlich des Begriffs der Wellenlänge ist es fachmännisch selbstverständlich, dass eine gewünschte Wellenlänge des Lichts immer nur als eine Gaußverteilung um einen Mittelwert erzeugbar ist. Wenn in dieser Anmeldung eine Eigenschaft einer Komponente auf eine bestimmte Wellenlänge hin ausgelegt ist, beispielsweise die selektive Durchlässigkeit des ersten Lichtauskopplungsbereichs für nur Licht der ersten Wellenlänge, so ist eine Abweichung von dieser Wellenlänge als Mittelwert im Sinne einer Streubreite der Gaußverteilung fachmännisch selbstverständlich erlaubt. Daher werden Begriffe wie beispielsweise „undurchlässig für Licht einer Wellenlänge“ und „im Wesentlichen undurchlässig für Licht einer Wellenlänge“ synonym verwendet. Die Streubreite beziehungsweise technische Ist-Abweichung von einer Sollvorgabe zur Erzeugung von Licht einer diskreten Wellenlänge mit bekannten technischen Mitteln liegt dabei innerhalb bekannter technischer Toleranzen.
  • Der Lichtleiter kann auch zusätzliche Lichteinkopplungsbereiche, Lichtleitbereiche oder auch Lichtauskopplungsbereiche umfassen. Sicherzustellen ist dabei, dass Licht stets zu allen Lichtauskopplungsbereichen gelangen kann, unabhängig davon, in welchen Lichteinkopplungsbereich es eingekoppelt wird. Ist beispielsweise ein dritter Lichtauskopplungsbereich vorhanden, so kann dieser wiederum nur für Licht einer Wellenlänge des sichtbaren Spektrums transmissiv ausgebildet sein, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheiden kann. Die Anzahl an realisierbaren Lichtfunktionen lässt sich so skalieren. Es können auch weitere Lichtauskopplungsbereiche vorgesehen sein, die transmissiv für das Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Spektrums sind. All dies nutzt der Fachmann selbstständig, um den erfindungsgemäßem Lichtleiter bei Bedarf flexibel auszugestalten.
  • Der Lichtleiter kann beispielsweise aus Kunststoff oder Glas hergestellt sein. Vorzugsweise wird Kunststoff verwendet, da dies den Aufwand und das Gewicht reduziert. Beispielsweise kann Polycarbonat verwendet werden. Der Lichtleiter kann beispielsweise ein Spritzgussteil sein. Der erste und zweite Lichtauskopplungsbereich kann jeweils allgemein bekannte Auskopplungsstrukturen aufweisen. Die Auskopplungsstrukturen können beispielsweise aufgedruckt, geätzt oder auch in einem Trennverfahren mit geometrisch bestimmter oder unbestimmter Schneide hergestellt sein. Beispiele sind hier Fräsen oder Schleifen. Derartig hergestellte Auskopplungsstrukturen können beispielsweise Prismen sein.
  • Die Undurchlässigkeit des ersten Lichtauskopplungsbereichs für das Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Spektrums, bis auf das Licht der ersten Wellenlänge, kann beispielsweise erreicht werden, indem der erste Lichtauskopplungsbereich mit einer selektiv lichtabsorbierenden Komponente versehen wird. Vorzugsweise ist diese ebenfalls aus Kunststoff. Beispielsweise kann die selektiv lichtabsorbierende Komponente an den Lichtleiter als Teil des ersten Lichtauskopplungsbereichs angespritzt sein. Die selektiv lichtabsorbierende Komponente kann beispielsweise eine transparent farbige Komponente sein. Beispielsweise kann eingefärbtes Polycarbonat verwendet werden. Eine transparent rote Komponente lässt beispielsweise im Wesentlichen nur rotes Licht hindurch.
  • Der Lichteinkopplungsbereich kann räumlich zusammenhängend oder auch verteilt sein. In bevorzugter Ausgestaltung des Lichtleiters der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lichteinkopplungsbereich zumindest einen Abschnitt umfasst, der teilweise undurchlässig für das Licht der ersten Wellenlänge ist. Mit anderen Worten kann hier nur ein Anteil eingestrahlten Lichts der ersten Wellenlänge in den Lichtleiter eingekoppelt werden.
  • Dies bietet den Vorteil, dass der Anteil an in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht der ersten Wellenlänge im Verhältnis zum Anteil an Licht anderer Wellenlängen konstruktionsimmanent reduziert werden kann. Beispielsweise kann das Licht der ersten Wellenlänge anteilig oder auch nur auf diesen Abschnitt gelenkt werden und das Licht anderer Wellenlängen beispielsweise auf diesen Abschnitt und zusätzlich auf einen anderen Abschnitt oder auch nur auf den anderen Abschnitt gelenkt werden. Dies ermöglicht auch eine Abstimmung einer resultierenden Wellenlänge des Lichts, das an dem zweiten Lichtauskopplungsbereich als Überlagerung des Lichts der ersten Wellenlänge mit dem Licht anderer Wellenlängen ausgekoppelt wird. Somit ist eine deutliche visuelle beziehungsweise farbliche Abgrenzung des an dem ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereich ausgekoppelten Lichts möglich, so dass sich scharf getrennte Lichtfunktionen realisieren lassen.
  • Der Lichteinkopplungsbereich des Lichtleiters weist in dem Abschnitt zumindest bereichsweise eine schwarze Beschichtung auf.
  • Dies bietet den Vorteil, dass einfach und flexibel festgelegt werden kann, wie groß die Undurchlässigkeit für das Licht der ersten Wellenlänge sein soll. Eine schwarze Beschichtung ist zudem am effizientesten, wenn es um absorbierende Eigenschaften geht.
  • Der Lichtleiter ist ein Flächenlichtleiter, der an einer Stirnfläche den ersten Lichtauskopplungsbereich aufweist und an einer Seitenfläche den zweiten Lichtauskopplungsbereich aufweist.
  • Der Lichtleiter kann dann eine oder mehrere Symmetrieachsen haben. Der Lichtleiter kann beispielsweise eine Gestalt ähnlich einem Vierkantprofil, Rundprofil oder L-Profil haben. Der Fachmann wählt aus diesen und anderen bekannten Formen selbstständig aus, je nachdem, welches Strukturteil er begehrt. Ein Beispiel wäre hier ein Strukturteil zur Bildung eines Schlusslichts mit integriertem Fahrtrichtungsanzeiger für ein Fahrzeug. Der Flächenlichtleiter eignet sich besonders gut zur Realisierung einer Fahrzeugleuchte. Der Flächenlichtleiter ist aufgrund seiner relativ einfachen Geometrie auch mit besonders geringem Aufwand herstellbar. Die Stirnfläche des Flächenlichtleiters eignet sich beispielsweise hervorragend zur Realisierung eines Schlusslichts als erste Lichtfunktion. Hierfür kann die Stirnfläche im Wesentlichen undurchlässig für Licht aller Wellenlängen, außer rotem Licht, ausgebildet sein. Die Seiten- oder auch Mantelfläche des Flächenlichtleiters eignet sich beispielsweise hervorragend zur Realisierung einer weiteren Lichtfunktion, wie einem Fahrtrichtungsanzeiger. Auf diese Möglichkeit wird weiter unten noch näher eingegangen.
  • Der erste Lichtauskopplungsbereich und der zweite Lichtauskopplungsbereich umfassen zumindest eine gemeinsame Kante. Mit anderen Worten können die Stirnfläche und die Seitenfläche unmittelbar aneinander angrenzen.
  • Hierdurch können die erste und eine weitere Lichtfunktion unmittelbar nebeneinander realisiert werden, wobei der Aufbau des Lichtleiters dennoch von geringer Komplexität und einfach herstellbar ist.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung betrifft, mit der unterschiedliche Lichtfunktionen in einer kompakten und von geringer Komplexität geprägten technischen Lösung vereint sind. Dies wird erreicht, indem Licht unterschiedlicher Wellenlängen in den Lichtleiter einkoppelbar ist und Licht einer ersten Wellenlänge und Licht einer zweiten Wellenlänge dann an unterschiedlichen Lichtauskopplungsbereichen selektiv ausgekoppelt werden kann. Dies wird ermöglicht, indem ein Lichtauskopplungsbereich für das Licht einer Wellenlänge undurchlässig gestaltet wird und ein anderer Lichtauskopplungsbereich transparent gestaltet ist.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Beleuchtungssystem mit dem Lichtleiter und ein Kraftfahrzeug mit dem Beleuchtungssystem beziehungsweise dem Lichtleiter.
  • Die verschiedenen, in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter;
    • 2 einen Lichteinkopplungsbereich eines erfindungsgemäßen Lichtleiters und
    • 3 bis 5 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem 10 mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter 12. Der Lichtleiter 12 umfasst einen Lichteinkopplungsbereich 14, einen Lichtleitbereich 16 sowie einen ersten Lichtauskopplungsbereich 18 und einen zweiten Lichtauskopplungsbereich 20. Der Lichtleiter 12 ist hier ein Flächenlichtleiter 22. Der Flächenlichtleiter 22 weist eine Stirnfläche 24 und eine Seitenfläche 26 auf. Der erste Lichtauskopplungsbereich 18 ist an der Stirnfläche 24 vorgesehen und der zweite Lichtauskopplungsbereich 20 ist an der Seitenfläche 26 vorgesehen.
  • Das Beleuchtungssystem 10 weist ferner eine erste Lichtquelle 28 und eine zweite Lichtquelle 30 auf. Die erste und zweite Lichtquelle 28, 30 sind derart vor dem Lichteinkopplungsbereich 14 angeordnet, dass von ihnen emittiertes Licht in den Lichtleiter 12 eingekoppelt wird. Die erste und zweite Lichtquelle 28, 30 sind in der vorliegenden Ansicht hintereinanderliegend, also in die Bildebene hineinversetzt, gezeigt. Daher sind sie hier nicht individuell dargestellt. Die erste Lichtquelle 28 vermag Licht einer ersten Wellenlänge 32 zu emittieren. Die zweite Lichtquelle 30 vermag Licht einer zweiten Wellenlänge 34 zu emittieren. Vorliegend hat das Licht der ersten Wellenlänge 32 die Farbe Rot und das Licht der zweiten Wellenlänge 34 die Farbe Gelb. Die erste Lichtquelle 28 und die zweite Lichtquelle 30 umfassen in dem vorliegenden Beispiel jeweils eine LED.
  • In der in 1 gezeigten oberen Ansicht ist lediglich die zweite Lichtquelle 30 aktiv beziehungsweise emittiert Licht der zweiten Wellenlänge 34. Dieses Licht gelangt über den Lichteinkopplungsbereich 14 in den Lichtleiter 16 und wird an dessen innenliegenden Flächen 36 durch Totalreflexion in Richtung des ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereichs 18, 20 geleitet. Wenn das Licht der zweiten Wellenlänge 34 den zweiten Lichtauskopplungsbereich 20 erreicht, wird dieses aus dem Lichtleiter 12 in die Umgebung ausgekoppelt. Der zweite Lichtauskopplungsbereich 20 ist hierfür transmissiv für das Licht der zweiten Wellenlänge 34. Vorliegend ist der zweite Lichtauskopplungsbereich 20 transmissiv für Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Spektrums. Hierfür weist der zweite Lichtauskopplungsbereich 20 ein transparentes Erscheinungsbild auf. Der Lichtleiter 12 ist aus Polycarbonat in einem Spritzgussverfahren gefertigt. Der zweite Lichtauskopplungsbereich 20 weist hier nicht dargestellte Lichtauskopplungsstrukturen auf, durch welche der zweite Lichtauskopplungsbereich 20 sich von der übrigen Seitenfläche 26 unterscheidet.
  • Der erste Lichtauskopplungsbereich 18 des Lichtleiters 12 ist hingegen nicht durchlässig für das Licht der zweiten Wellenlänge 34. Vorliegend ist der erste Lichtauskopplungsbereich 18 selektiv durchlässig nur für das Licht der ersten Wellenlänge 32. Dies ist dadurch erreicht, dass der Lichtleiter 12 im Bereich des ersten Lichtauskopplungsbereichs 18 eine selektive lichtabsorbierende Komponente 38 aufweist. Diese ist im vorliegenden Fall ein Rotpassfilter 40.
  • Der Rotpassfilter 40 ist aus rot eingefärbtem Kunststoff (beispielsweise Polycarbonat) in einem Spritzgussverfahren an die Stirnfläche 24 des Lichtleiters 12 angespritzt. Dies hat zur Folge, dass - wie in der oberen Ansicht in 1 gezeigt - das Licht der zweiten Wellenlänge 34 an dem Rotpassfilter 40 absorbiert wird. Somit ergibt sich gemäß der oberen Ansicht in 1 eine erste Lichtfunktion, in der gelbes Licht der zweiten Wellenlänge 34 lediglich an der Seitenfläche 26 ausgekoppelt wird und kein Licht an der Stirnfläche 24 ausgekoppelt wird.
  • In der in 1 gezeigten mittleren Ansicht ist lediglich die erste Lichtquelle 28 aktiv und emittiert Licht der ersten Wellenlänge 32. Dieses gelangt über den Lichteinkopplungsbereich 14 in den Lichtleiter 12 und wird ebenfalls an dessen innenliegenden Flächen 36 in Richtung des ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereichs 18, 20 geleitet. Da das Licht der ersten Wellenlänge 32 rotes Licht ist, kann dieses Licht durch den Rotpassfilter 40 hindurchtreten und so über die Stirnfläche 24 aus dem Lichtleiter 12 ausgekoppelt werden. Der zweite Lichtauskopplungsbereich 20 ist wie bereits gesagt transmissiv für das Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Spektrums, so dass das Licht der zweiten Wellenlänge 32 auch am zweiten Lichtauskopplungsbereich 20 aus dem Lichtleiter 12 ausgekoppelt werden kann. Somit ergibt sich gemäß der in 1 gezeigten mittleren Ansicht eine zweite Lichtfunktion, in der rotes Licht sowohl an der Stirnfläche 24 als auch an der Seitenfläche 26 ausgekoppelt wird.
  • In der in 1 gezeigten unteren Ansicht sind sowohl die erste Lichtquelle 28 als auch die zweite Lichtquelle 30 aktiv. Die erste Lichtquelle 28 emittiert Licht mit der ersten Wellenlänge 32 und die zweite Lichtquelle 30 emittiert Licht mit der zweiten Wellenlänge 34. Das Licht der ersten und zweiten Wellenlänge 32, 34 wird über den Lichteinkopplungsbereich 14 in den Lichtleiter 12 eingekoppelt. Das Licht der ersten und zweiten Wellenlänge 32, 34 wird wiederum an den innenliegenden Flächen 36 des Lichtleiters 12 in Richtung des ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereichs 18, 20 geleitet. An dem zweiten Lichtauskopplungsbereich 20 wird sowohl das Licht der ersten als auch der zweiten Wellenlänge 32, 34 aus dem Lichtleiter 12 ausgekoppelt. Ein Teil des von den Lichtquellen 28, 30 in den Lichtleiter 12 eingekoppelten Lichts gelangt auch zum ersten Lichtauskopplungsbereich 18, der unmittelbar benachbart zum zweiten Lichtauskopplungsbereich 20 angeordnet ist und mit diesem eine gemeinsame Kante 27 aufweist, an der die Stirnfläche 24 an die Seitenfläche 26 grenzt. Das gelbe Licht der zweiten Wellenlänge 34 wird, wie auch in der oberen Ansicht in 1 gezeigt, von dem Rotpassfilter 40 absorbiert und kann diesen daher nicht durchdringen. Das rote Licht der ersten Wellenlänge 32 hingegen wird durch den Rotpassfilter 40 hindurch aus dem ersten Lichtauskopplungsbereich 18 aus dem Lichtleiter 12 ausgekoppelt. Somit ergibt sich gemäß der unteren Ansicht der 1 eine dritte Lichtfunktion, in der an der Stirnfläche 24 rotes Licht der ersten Wellenlänge 32 ausgekoppelt wird und an der Seitenfläche 26 eine Mischung beziehungsweise Interferenz aus rotem und gelbem Licht der ersten Wellenlänge 32 und der zweiten Wellenlänge 34 ausgekoppelt wird.
  • Weiterhin in der unteren Ansicht in 1 gezeigt ist, dass das Beleuchtungssystem 10 eine Steuerungseinrichtung 42 umfasst. Die Steuerungseinrichtung 42 ist ausgebildet, die erste und zweite Lichtquelle 28, 30 hinsichtlich ihrer Betriebsleistungen anzusteuern. Dadurch wird erreicht, dass die erste Lichtquelle 28 das Licht der ersten Wellenlänge 32 mit einer geringeren Intensität abgibt als die zweite Lichtquelle 30 das Licht der zweiten Wellenlänge 34 abgibt. Die Steuerungseinrichtung 42 kann hierzu beispielsweise einen einfachen und hier nicht dargestellten Spannungsteiler umfassen, der die erste und zweite Lichtquelle 28, 30 mit einer jeweils individuellen konstanten Betriebsspannung versorgt. Diese jeweilige Betriebsspannung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass die Intensität des Lichts der zweiten Wellenlänge 34 gegenüber der des Lichts der ersten Wellenlänge 32 ausreichend erhöht ist, so dass das an der Seitenfläche 26 im zweiten Lichtauskopplungsbereich 20 ausgekoppelte Licht, also die Interferenz aus dem Licht der ersten und zweiten Wellenlänge 32, 34, hinsichtlich seiner optischen Erscheinung von dem Licht der zweiten Wellenlänge 34 und somit der Farbe Gelb dominiert ist. Dieser Effekt lässt sich auch damit beschreiben, dass die Interferenz eine resultierende Wellenlänge 44 hervorbringt, deren Licht der Farbe Gelb ähnlich ist. Die resultierende Wellenlänge 44 ist gegenüber der zweiten Wellenlänge 34, dadurch dass diese mit der ersten Wellenlänge 32 superponiert ist, also erhöht, so dass sich im optischen Erscheinungsbild des Lichts der resultierenden Wellenlänge 44 trotz der Überlagerung eine deutlich erkennbare gelbe Farbe ergibt.
  • Der Lichteinkopplungsbereich 14 kann zur Unterstützung dieses Effekts oder auch in einer alternativen Ausführung zur Erzielung dieses Effekts, wie in 2 beschrieben, weiterführend ausgebildet sein.
  • 2 zeigt den Lichteinkopplungsbereich 14 des erfindungsgemäßen Lichtleiters 12 aus 1 in einer alternativen oder auch ergänzenden Ausführungsform. 2 zeigt den Lichteinkopplungsbereich 14 des hier nicht weiter dargestellten Lichtleiters 12. Gezeigt ist ferner die erste Lichtquelle 28 und die zweite Lichtquelle 30. Der Lichtleiter 12 beziehungsweise dessen Lichteinkopplungsbereich 14 umfasst einen Abschnitt 46, der für das Licht der ersten Wellenlänge 32 teilweise undurchlässig ist. Dies ist vorliegend durch eine bereichsweise schwarze Beschichtung 47, beispielsweise schwarze Partikel, erreicht. Die erste Lichtquelle 28 lenkt ihr Licht der ersten Wellenlänge 32 ausschließlich in diesen Abschnitt 46. Die zweite Lichtquelle 30 lenkt ihr Licht der zweiten Wellenlänge 34 sowohl in den Abschnitt 46 als auch in einen Bereich des Lichteinkopplungsbereichs 14, der außerhalb des Abschnitts 46 liegt. Hierdurch wird, angedeutet durch die gestrichelte Linie des Lichts der ersten Wellenlänge 32, nur ein Teil des Lichts der ersten Wellenlänge 32 in den Lichtleiter 12 eingekoppelt. Das Licht der zweiten Wellenlänge 34 hingegen wird ohne zusätzliche Einschränkungen in den Lichtleiter 12 eingekoppelt. Selbst, wenn die erste und zweite Lichtquelle 28, 30 mit derselben Betriebsspannung betrieben werden beziehungsweise die gleiche Intensität hinsichtlich ihres emittierten Lichts der jeweiligen Wellenlänge erzeugt wird, gelangt nur ein Teil der Intensität des Lichts der ersten Wellenlänge 32 durch den Abschnitt 46 des Lichteinkopplungsbereichs 14 in den Lichtleiter 12. Somit dominiert das Licht der zweiten Wellenlänge 34 gegenüber dem Licht der ersten Wellenlänge 32, sobald das Licht der ersten und der zweiten Wellenlänge 32, 34 in den Lichtleiter 12 eingekoppelt worden ist. Dies ist in der gezeigten Ausführungsform konstruktionsimmanent gewährleistet. Diese Variante kann auch mit der angesprochenen Steuerungseinrichtung 42 kombiniert werden.
  • Die 3 bis 5 zeigen ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 48 mit einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem 10. 3 zeigt das Kraftfahrzeug 48 in einer Rückansicht, 4 in einer Draufansicht, 5 in einer seitlichen Ansicht.
  • In 3 ist das Kraftfahrzeug 48 mit dem Beleuchtungssystem 10 gezeigt, welches ein Schlusslicht mit Fahrtrichtungsanzeiger 50 in Kombination bildet. Die Schlusslichtfunktion wird an der Stirnfläche 24 realisiert. Der Fahrtrichtungsanzeiger wird als „Blinklichtfunktion“ an der Seitenfläche 26 realisiert. Wenn der Fahrtrichtungsanzeiger inaktiv ist, wird über die Seitenfläche 26 zusätzlich ein Teil der Schlusslichtfunktion wegen der seitlichen Abstrahlung geringerer sichtbarer Intensität erzeugt und bildet somit eine Art Ambientelicht an der Seitenfläche 26 aus. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die jeweiligen Bezugszeichen teilweise in der linken Hälfte und teilweise in der rechten Hälfte des Kraftfahrzeugs 48 gezeigt. Unterhalb des Kraftfahrzeugs 48 ist ein Flächenlichtleiter 22 gezeigt, der eine Gestalt aufweist, die sich zur Realisierung des hier beschriebenen Beleuchtungssystems 10 als Schlusslicht mit Fahrtrichtungsanzeiger 50 besonders gut eignet. Dieser Flächenlichtleiter 22 weist im Wesentlichen eine L-Form auf und eignet sich so besonders gut, ein Schlusslicht entgegen einer Vorwärtsfahrtrichtung abzustrahlen und ein „Blinklicht“ zur Fahrtrichtungsanzeige zur jeweiligen Seite hin abzustrahlen.
  • Natürlich kann der Lichtleiter 12 auch andere Formen aufweisen und zur Realisierung anderer Lichtfunktionen verwendet werden.
  • In 5 ist angedeutet, dass sich die Gestalt des Lichtleiters nicht auf eine L-Form beschränkt, sondern dass diese beispielsweise auch quaderartig oder rundhohlprofilartig sein kann. Der Fachmann wählt die ihm sinnvoll erscheinende Gestalt anhand der zu realisierenden Lichtfunktion und anhand des Fahrzeugs aus.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Beleuchtungssystem
    12
    Lichtleiter
    14
    Lichteinkopplungsbereich
    16
    Lichtleitbereich
    18
    erster Lichtauskopplungsbereich
    20
    zweiter Lichtauskopplungsbereich
    22
    Flächenlichtleiter
    24
    Stirnfläche
    26
    Seitenfläche
    27
    gemeinsame Kante
    28
    erste Lichtquelle
    30
    zweite Lichtquelle
    32
    erste Wellenlänge
    34
    zweite Wellenlänge
    36
    innenliegende Flächen
    38
    selektiv lichtabsorbierende Komponente
    40
    Rotpassfilter
    42
    Steuerungseinrichtung
    44
    resultierende Wellenlänge
    46
    Abschnitt
    47
    schwarze Beschichtung
    48
    Kraftfahrzeug
    50
    Schlusslicht mit Fahrtrichtungsanzeiger

Claims (3)

  1. Beleuchtungssystem (10) für ein Fahrzeug, umfassend: - einen Lichtleiter (12), der einen Lichteinkopplungsbereich (14), einen Lichtleitbereich (16) und einen ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereich (18, 20) umfasst, gekennzeichnet durch - eine erste und zweite Lichtquelle (28, 30), von denen die erste Lichtquelle (28) Licht einer ersten Wellenlänge (32) und die zweite Lichtquelle (30) Licht einer zweiten Wellenlänge (34) zu erzeugen vermag, - dass sowohl das Licht der ersten Wellenlänge (32) als auch das Licht der zweiten Wellenlänge (34) über den Lichteinkopplungsbereich (14) einkoppelbar ist und durch den Lichtleitbereich (16) zum ersten und zweiten Lichtauskopplungsbereich (18, 20) gelangt und dass der erste Lichtauskopplungsbereich (18) transmissiv für das Licht der ersten Wellenlänge (32) und undurchlässig für das Licht der zweiten Wellenlänge (34) ist und dass der zweite Lichtauskopplungsbereich (20) transmissiv sowohl für das Licht der ersten Wellenlänge (32) als auch für das Licht der zweiten Wellenlänge (34) ist, und - dass der Lichteinkopplungsbereich (14) zumindest einen Abschnitt (46) umfasst, der teilweise undurchlässig für das Licht der ersten Wellenlänge (32) ist, wobei das Licht der ersten Wellenlänge (32) nur auf diesen Abschnitt (46) gelenkt ist und das Licht der zweiten Wellenlänge (34) zumindest auch außerhalb des Abschnitts (46) auf den Lichteinkopplungsbereich (14) gelenkt ist.
  2. Beleuchtungssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (10) weiterhin eine Steuerungseinrichtung (14) umfasst, die ausgebildet ist, die erste und zweite Lichtquelle (28, 30) derart zu steuern, dass die erste Lichtquelle (28) das Licht der ersten Wellenlänge (32) mit einer geringeren Intensität abgibt als die zweite Lichtquelle (30) das Licht der zweiten Wellenlänge (34) abgibt.
  3. Kraftfahrzeug (48), umfassend ein Beleuchtungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2.
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