DE102018120120A1

DE102018120120A1 - Beleuchtungsvorrichtung mit hohem Wirkungsgrad und hoher Gleichmäßigkeit

Info

Publication number: DE102018120120A1
Application number: DE102018120120.6A
Authority: DE
Inventors: Glenn McCarter; Justin F. Lumley
Original assignee: Varroc Lighting Systems sro
Current assignee: Varroc Lighting Systems sro
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2019-02-28
Also published as: US10838137B2; US20190064423A1

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst einen langgestreckten Lichtleiter, einen Reflektor und einen volumetrischen Diffusor. Der langgestreckte Lichtleiter ist mit einem nicht kreisförmigen Profil versehen, das entlang einer langgestreckten Splinekurve geschwungen ist, die einer Form eines Leuchtenfachs des Fahrzeugs eng folgt. Licht pflanzt sich nach dem Prinzip einer internen Totalreflexion entlang der Länge des Lichtleiters aus und wird über prismatische Optiken in Richtung des Diffusors gelenkt. Der Reflektor bildet einen Kanal um den Lichtleiter und lenkt gestreutes Licht in Richtung des volumetrischen Diffusors um. Der Lichtleiter und der Reflektor beleuchten zusammen die Oberfläche des volumetrischen Diffusors, welche Licht in ein Strahlmuster transmittiert, um eine gleichmäßig erleuchtete Beleuchtungsvorrichtung vorzusehen.

Description

HINTERGRUND
Diese Anmeldung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung und insbesondere auf eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug und noch spezieller auf eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Lichtleiter.
Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere für Fahrzeuge, weisen viele strenge Anforderungen, insbesondere in Bezug auf Beleuchtungswirkungsgrad und - gleichmäßigkeit, besonders für Park-, Blinker-, Fahr- und Signaturleuchten auf, welche häufig um spezifische Fahrzeugmerkmale wie etwa Scheinwerfer, Rückleuchten oder andere innere oder äußere Fahrzeugmerkmale integriert sind und oft als ein integraler Bestandteil der Herstellungs-/Modell-/Marken-ldentifizierung und des Styling für ein Fahrzeug genutzt werden.
Neuerdings nutzen diese Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere für Fahrzeuge, mehrere beabstandete LED-Lampen. Ein Nachteil davon ist, dass die Lampenbefestigungen für diese Vorrichtungen einen verspiegelten Reflektor erfordern können, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, eine Lichtverteilung zu spreizen und gleichmäßig auszubilden. Aufgrund der als einzelne Punkte ausgebildeten LED-Lichtquellen ist es auch schwierig, eine Beleuchtungswirkung einer gleichmäßigen Oberfläche über die gesamte Oberfläche der Leuchte zu liefern. Eine gleichmäßige Lichtverteilung zu erzielen kann mehrere, texturierte Linsenfilter und Diffusoren, die vor der LED-Lichtquelle positioniert sind, oder viele zusätzliche LED-Quellen mit engem Abstand erfordern. Dies wiederum hat Lichtverluste und einen geringeren Beleuchtungswirkungsgrad der damit verbundenen Vorrichtung zur Folge.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere Beleuchtungsvorrichtungen für Fahrzeuge, mit hohem Wirkungsgrad und hoher Gleichmäßigkeit vorzusehen, die die oben erwähnten Probleme vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform wird eine Beleuchtungsvorrichtung wie etwa eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug offenbart. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen langgestreckten Lichtleiter, einen Reflektor und einen volumetrischen Diffusor. Der langgestreckte Lichtleiter ist mit einem nicht kreisförmigen Profil versehen, das entlang einer langgestreckten Splinekurve geschwungen ist, die einer Form eines Leuchtenfachs eines Fahrzeugs eng folgt. Das nicht kreisförmige Profil des langgestreckten Lichtleiters liegt an jedem beliebigen Punkt senkrecht zu Splinekurve. Die Oberflächen des Lichtleiters ermöglichen, dass sich Licht nach dem Prinzip einer internen Totalreflexion entlang einer Länge des Lichtleiters fortpflanzt. Der langgestreckte Lichtleiter ist mit prismatischen Optiken versehen, die angeordnet sind, um Licht senkrecht zur optischen Austrittsoberfläche des Lichtleiters in die Oberfläche des volumetrischen Diffusors zu lenken, die Licht in ein Strahlmuster transmittiert. Der Reflektor ist zumindest teilweise um den langgestreckten Lichtleiter angeordnet und erstreckt sich entlang der langgestreckten Splinekurve. Der Reflektor weist eine reflektierende Basiswand, eine reflektierende erste Seitenwand und eine reflektierende zweite Seitenwand, jeweils von den gegenüberliegenden Enden der Basiswand ausgehend, auf, die zusammen einen reflektierenden Kanal definieren. Die reflektierende erste Seitenwand und die reflektierende zweite Seitenwand definieren eine der Basiswand gegenüberliegende Lichtaustrittsöffnung. Der volumetrische Diffusor ist über der Lichtaustrittsöffnung angeordnet und erstreckt sich entlang der langgestreckten Splinekurve. Der Reflektor und der volumetrische Diffusor kapseln den langgestreckten Lichtleiter ein.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Beleuchtungsvorrichtung wie etwa eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug offenbart. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen langgestreckten Lichtleiter, der sich entlang einer langgestreckten Splinekurve erstreckt. Der langgestreckte Lichtleiter umfasst einen axial verlaufenden Austrittsoberflächenteil und einen axial verlaufenden Reflexionsteil. Der Reflexionsteil ist dafür konfiguriert, einen axialen Lichtstrahl durch den Austrittsoberflächenteil radial nach außen zu reflektieren. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst auch einen Reflektor, der den Lichtleiter umschließt, und einen volumetrischen Diffusor, der dafür konfiguriert ist, den Lichtstrahl durchzulassen und oder zu streuen. Der Reflektor weist eine reflektierende Basiswand und ein Paar im Wesentlichen gegenüberliegende reflektierende Seitenwände, von gegenüberliegenden Enden der reflektierenden Basiswand ausgehend, auf, die zusammen einen reflektierenden Kanal definieren. Die Seitenwände definieren eine der Basiswand gegenüberliegende Lichtaustrittsöffnung. Der Reflektor ist vom volumetrischen Diffusor umgeben, der über der Lichtaustrittsöffnung angeordnet ist. Der axiale Lichtstrahl wird durch die Lichtaustrittsöffnung und den volumetrischen Diffusor nach außen gelenkt. Der langgestreckte Lichtleiter kann eine Vielzahl langgestreckter Lichtleiterteile umfassen, die jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, und umfasst ferner eine Vielzahl von Lichtquellen. Zumindest eine der Vielzahl von Lichtquellen ist mit dem ersten Ende der Lichtleiterteile optisch gekoppelt.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
Figurenliste
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung wird besonders herausgestellt und in den Ansprüchen am Ende der Patentschrift eindeutig beansprucht. Die vorhergehenden und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, in welchen:

1A eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug wie hierin offenbart ist;
1B eine perspektivische Ansicht einer erleuchteten Beleuchtungsvorrichtung von 1A ist;
2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Reflektors und eines Lichtleiters wie hierin offenbart ist;
3 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Lichtleiters wie hierin offenbart ist;
4A und 4B schematische Querschnittsansichten einer Ausführungsform eines Lichtleiters und Gehäuses mit einer Blende und einem Reflektor wie hierin offenbart sind;
5 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Lichtleiters und eines Gehäuses mit einer Blende und einem Reflektor wie hierin offenbart ist;
6 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Lichtleiters und eines Gehäuses mit einer Blende und einem Reflektor wie hierin offenbart ist;
7 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Lichtleiters und eines Gehäuses mit einer Blende und einem Reflektor wie hierin offenbart ist;
8 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Lichtleiters und Gehäuses mit einer Blende und einem Reflektor wie hierin offenbart ist; und
9 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Blende, einem Lichtleiter und einem Reflektor wie hierin offenbart ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend nun auf 1A, 1B - 9, wobei die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen, ohne selbige zu beschränken, beschrieben wird, wird eine Beleuchtungsvorrichtung 10 offenbart.
Bezug nehmend 1A kann die Beleuchtungsvorrichtung 10 in jeder beliebigen geeigneten Anwendung genutzt werden und ist insbesondere gut geeignet zur Verwendung in einer Fahrzeugbeleuchtung einschließlich einer Beleuchtung für Kraftfahrzeuge, Seefahrzeuge, Luftfahrzeuge und dergleichen. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 ist insbesondere gut geeignet für die Verwendung als eine äußere Leuchte oder dekorative Beleuchtung für die oben erwähnten Fahrzeuge. In einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 10 einen Scheinwerfer, eine Rückleuchte, Seitenleuchte oder Spiegelleuchte oder eine andere äußere oder innere funktionale oder dekorative Beleuchtung eines Kraftfahrzeugs. In einer Ausführungsform umgibt die Beleuchtungsvorrichtung 10 konfigurationsgemäß einen Fahrzeugscheinwerfer oder umgibt diesen teilweise und schafft eine Parkleuchte, Blinkerleuchte, Fahrleuchte oder Signaturleuchte. Wie hierin verwendet, kann eine Signaturleuchte eine andere Beleuchtung als eine gesetzlich vorgeschriebene Fahrzeugbeleuchtung umfassen, die genutzt wird, um einen besonderen Teil oder ein besonderes Merkmal des Fahrzeugs hervorzuheben. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung liefert ein gleichmäßiges oder homogenes Erscheinungsbild, wie in 1B gezeigt ist.
Bezug nehmend auf 2, 3, 4A und 4B umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 10 einen langgestreckten Lichtleiter 20, einen Reflektor 30 und einen volumetrischen Diffusor 40.
Der langgestreckte Lichtleiter 20 kann ein Freiform-Lichtleiter sein, der sich entlang einer langgestreckten Splinekurve 22 erstreckt und ein nicht kreisförmiges Profil aufweist. Das nicht kreisförmige Profil des langgestreckten Lichtleiters 20 ist entlang der langgestreckten Splinekurve 22 so geschwungen, dass das nicht kreisförmige Profil an jedem beliebigen Punkt senkrecht zur langgestreckten Splinekurve 22 liegt.
Der langgestreckte Lichtleiter 20 hat eine Länge (l) und einen Durchmesser (d) oder eine Dicke (t) für Lichtleiter mit nicht kreisförmigem Querschnitt. Der Lichtleiter 20 kann jede beliebige gewünschte Länge bis zu 1 m oder mehr aufweisen. Der Lichtleiter 20 kann jeden beliebigen gewünschten Durchmesser oder Größe mit Gesamtabmessungen innerhalb des Bereichs von 5 - 12 mm oder größer aufweisen. Lichtleiter mit kleinem Durchmesser sind sehr vorteilhaft, da sie ermöglichen, dass die Größe der anderen, hierin beschriebenen zugeordneten Komponenten reduziert wird. Der Durchmesser des Lichtleiters 20 kann fest oder variabel sein und zum Beispiel entlang der Länge des Lichtleiters variieren. Der Lichtleiter 20 kann jede beliebige gewünschte Form einschließlich verschiedener gerader oder gekrümmter Formen aufweisen.
Der Lichtleiter 20 umfasst einen axial verlaufenden Austrittsoberflächenteil 24 und einen axial verlaufenden Reflexionsteil 26. Der Austrittsoberflächenteil 24 und der Reflexionsteil 26 ermöglichen einen Lichtstrahl, der nach dem Prinzip der internen Totalreflexion über eine oder entlang einer Länge des langgestreckten Lichtleiters 20 fortgepflanzt wird.
Der Austrittsoberflächenteil 24 ist mit einem nicht kreisförmigen Oberflächenprofil (wenn er im Querschnitt, wie in 4 - 6 gezeigt, betrachtet wird) vorgesehen, das sich entlang der langgestreckten Splinekurve 22 erstreckt. Der Austrittsoberflächenteil 24 des Lichtleiters 20 ist dem volumetrischen Diffusor 40 zugewandt. Ein Teil eines Lichtstrahls, der sich durch den Lichtleiter 20 fortpflanzt, kann durch den Austrittsoberflächenteil 24 austreten und in Richtung des volumetrischen Diffusors 40 gelenkt werden.
Der Reflexionsteil 26 geht vom Austrittsoberflächenteil 24 aus und ist einer Oberfläche des Reflektors 30, z.B. der Basiswand 32, zugewandt. Der Reflexionsteil 26 ist mit einer Vielzahl prismatischer Optiken 28 versehen, die entlang einer Länge des Reflexionsteils 26 verlaufen. Die Vielzahl prismatischer Optiken 28 ist angeordnet, um einen Teil des Lichtstrahls, der senkrecht zum Austrittsoberflächenteil 24 ist, radial nach außen durch den Austrittsoberflächenteil 24 und in Richtung des volumetrischen Diffusors 40 zu lenken.
Die Vielzahl prismatischer Optiken 28 umfasst eine Vielzahl axial beabstandeter lateraler prismatischer oder prismenartiger Erhebungen oder Zähne, wobei jeder Zahn eine erste Facette f1 und eine zweite Facette f2, die von der ersten Facette f1 ausgeht, in einem vorbestimmten Winkel zwischen Facetten aufweist. Die Zähne können mit einem gewünschten Zahnabstand (s), einem gewünschten Winkel zwischen Facetten oder einer gewünschten Steigung (engl. pitch) oder Tiefe (dh) bemessen sein, um die gewünschte Lichtverteilung zu erhalten, welche eine variable Steigung und/oder Tiefe umfassen kann, einschließlich einer Steigung und/oder Tiefe, die entlang der Länge variieren.
Wie in 3 gezeigt ist, wird ein gewünschter Winkel zwischen Facetten f1, f2 oder der Abstand (s) oder die Tiefe (dh) der Zähne der Vielzahl prismatischer Optiken 28 so ausgewählt, dass Licht 50 von einer Lichtquelle 52 durch eine Facette f1 oder f2 eines Zahns der Vielzahl prismatischer Optiken 28 in Richtung des Austrittsoberflächenteils 24 reflektiert werden kann (z.B. reflektiertes Licht 54) oder den Lichtleiter 20 verlässt und in Richtung einer Oberfläche des Reflektors 30 und nach, um oder jenseits des langgestreckten Lichtleiters 20 reflektiert wird (z.B. recyceltes bzw. zurückgeworfenes Licht 56), so dass das Licht 50, das reflektierte Licht 54 und das zurückgeworfene Licht 56 zusammen in Richtung des Austrittsoberflächenteils 24 gerichtet sind. Außerdem kann eine Distanz (dt), die zwischen dem Austrittsoberflächenteil 24 und einer Spitze der prismatischen Optiken 28 oder dem Reflexionsteil 26 gemessen wird, im Wesentlichen größer als die Tiefe (dh) der Zähne der prismatischen Optiken 28 sein. Der Reflektor 30 ist von dem langgestreckten Lichtleiter 20 in einer Distanz beabstandet, die annähernd das Doppelte oder Zweifache der Distanz (dt) des langgestreckten Lichtleiters 20 ist.
In zumindest einer Ausführungsform kann der Reflexionsteil 26 des Lichtleiters 20 eine reflektierende Folie umfassen, die auf dem Lichtleiter 20 angeordnet und dem Austrittsoberflächenteil 24 gegenüberliegend angeordnet ist.
Der langgestreckte Lichtleiter 20 kann aus einem Material mit einem Brechungsindex geschaffen sein, der so ausgewählt wird, dass er mit dem Austrittsoberflächenteil 24 und dem Reflexionsteil 26 dahingehend zusammenwirkt, ein internes Totalreflexionsvermögen von (Lichtstrahlen oder einem Lichtstrahl) des Lichts 50, das von der Lichtquelle 52 in den Lichtleiter 20 transmittiert wird, in Bezug auf die Umgebung einer Beleuchtungsvorrichtung 10 wie etwa Luft oder Wasser zu ermöglichen. Der langgestreckte Lichtleiter 20 kann aus einem Material oder einem optischen Element mit einer Durchlässigkeit von 90 % oder mehr, 92 % oder mehr oder 95 % oder mehr geschaffen sein.
Der Lichtleiter 20 kann aus einem optisch durchlässigen Material geschaffen sein, das für ein internes Totalreflexionsvermögen ausgestaltet ist. In zumindest einer Ausführungsform besteht der langgestreckte Lichtleiter 20 aus einem optischen durchlässigen Glas- oder Polymermaterial. Das optisch durchlässige Glas- oder Polymermaterial kann zum Beispiel verschiedene Silika- bzw. Quarz- oder Silikat-, Fluorzirkonat-, Fluoroaluminat- und Chalcogenid-Gläser und verschiedene optisch transparente Polymere umfassen, einschließlich verschiedener Silikone, Fluorpolymer (z.B. (Poly(perfluorbutenylvinylether)), Acryl (PA) und (PMMA), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC), Polyester (PE), Polyimid (PI), Polyetherimid (PEI), zyklisches Olefincopolymer (COC), zyklisches Olefinpolymer (COP) und Sulfone (z.B. PPSU, PESU, PSU, PES) und einschließlich verschiedener amorpher Polymere.
Bezug nehmend auf 4A und 4B - 6 kapseln der Reflektor 30 und der volumetrische Diffusor 40 den Lichtleiter 20 ein oder umgeben ihn zumindest teilweise. Der Reflektor 30 kann im Wesentlichen u-förmig sein, kann im Wesentlichen c-förmig sein oder kann eine optisch abgeleitete Form (z.B. parabolische Form, elliptische Form, sphärisch geformt oder als Freiform ausgeformt) aufweisen, wenn er im Querschnitt wie etwa in 2, 4A, 4B, 5 und 6 betrachtet wird. Der Reflektor 30 ist angeordnet, um das Licht 50, das aus dem Lichtleiter 20 nicht durch den Austrittsoberflächenteil 24 entweicht, d.h. zurückgeworfenes Licht 56, für eine gleichmäßigere Lichtsammlung zurück in Richtung des volumetrischen Diffusors 40 zu reflektieren, umzulenken oder zurückzuwerfen, um die Beleuchtungsvorrichtung 10 mit Licht mit hoher Gleichmäßigkeit mit einer nicht direktionalen Lichtverteilung vorzusehen.
Der Reflektor 30 ist dafür konfiguriert, eine Fahrzeugleuchte wie etwa einen Scheinwerfer teilweise zu umgeben. In zumindest einer Ausführungsform kann der Reflektor 30 eine geschlossene Form aufweisen.
Der Reflektor 30 kann langgestreckt sein und erstreckt sich, oder ist geschwungen, so entlang der langgestreckten Splinekurve 22, dass der Reflektor 30 dem langgestreckten Lichtleiter 20 folgt. Der Reflektor 30 kann als ein weißer Reflektor, ein silberfarbiger Reflektor, ein silberfarbiger/weißer Reflektor oder dergleichen konfiguriert sein. Der Reflektor 30 kann aus jedem beliebigen geeigneten Kanalmaterial geschaffen sein, einschließlich verschiedener technischer thermoplastischer und thermohärtender Polymermaterialien und insbesondere Polymermaterialien, die für ein Spritzgussverfahren konfiguriert sind. Beispiele umfassen Polypropylen (PP), Polyurethan (PUR), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Polyamid (PA), Polystyrol (TS), Polyethylen (PE), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PET), und Acrylnitrilstyrolacrylat (A-SA).
In zumindest einer Ausführungsform umfasst der Reflektor 30 eine Basiswand 32, eine von einem ersten Ende der Basiswand 32 ausgehende erste Seitenwand 34 und eine zweite Seitenwand 36, die von einem zweiten Ende der Basiswand 32 ausgeht und der ersten Seitenwand 34 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Reflektor 30 kann jede beliebige gewünschte Größe und Form aufweisen und wird im Allgemeinen vorteilhafterweise basierend auf der die Länge und den Durchmesser einschließenden Größe des Lichtleiters 20 ausgewählt. Wie in 4A und 4B gezeigt ist, ist der Reflektor 30 als ein im Wesentlichen c-förmiger oder u-förmiger reflektierender Kanal ausgebildet.
Die erste Seitenwand 34 kann eine erste Länge L1 aufweisen, die zwischen einem Ende der ersten Seitenwand 34 und der Basiswand 32 gemessen wird. Die zweite Seitenwand 36 kann zwischen einem Ende der zweiten Seitenwand 36 und der Basiswand 32 gemessene eine zweite Länge L2 aufweisen. Die erste Länge L1 ist geringer als die zweite Länge L2, so dass ein Ende der ersten Seitenwand 34 näher zur Basiswand 32 als die zweite Seitenwand 36 angeordnet ist, wie in 4A gezeigt ist.
Ein Ende des Reflektors 30 definiert ein Montageelement 38, wie in 2 und 9 gezeigt ist. Das Montageelement 38 definiert einen Durchlass, der angeordnet ist, um eine Ende des langgestreckten Lichtleiters 20 zu halten. Das Montageelement 38 ist mit einem Flansch versehen, der zumindest ein Montageloch definiert, das angeordnet ist, um den Reflektor 30 mit der Fahrzeugstruktur oder einer anderen Komponente der Beleuchtungsvorrichtung 10 zu verbinden.
Der langgestreckte Lichtleiter 20 ist mit zumindest einer der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 des langgestreckten Reflektors 30 wirksam verbunden. Der langgestreckte Lichtleiter 20 oder zumindest eine der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 des langgestreckten Reflektors 30 ist mit einem Verbindungselement versehen, das den langgestreckten Lichtleiter 20 mit zumindest einer der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 des langgestreckten Reflektors 30 wirksam verbindet. Das Verbindungselement ist von einer Öffnung 62 beabstandet, die durch zumindest eine der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 definiert wird. Das Verbindungselement kann als ein Aufhängungselement, eine Lasche, eine Schiene, ein Clip, ein Finger, ein Vorsprung, eine Klemme oder andere Aufhängungsmerkmale ausgestaltet sein, die in zumindest eine der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 des langgestreckten Reflektors 30 oder in den Lichtleiter 20 oder in beide von ihnen eingesetzt oder geformt sind.
Die Basiswand 32, die erste Seitenwand 34 und die zweite Seitenwand 36 können aus einem reflektierenden Polymer oder Kunststoff geschaffen sein oder können mit einer reflektierenden Beschichtung oder reflektierenden Folie versehen sein, die auf Oberflächen der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 aufgebracht ist, die dem Lichtleiter 20 zugewandt sind, so dass die Basiswand 32 eine reflektierende Basiswand ist, die erste Seitenwand 34 eine reflektierende erste Seitenwand ist und die zweite Seitenwand 36 eine reflektierende zweite Seitenwand ist. Die reflektierenden Seitenwände der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36, die dem Lichtleiter 20 zugewandt sind, definieren einen reflektierenden Kanal 70. Der reflektierende Kanal 70 ist im Wesentlichen u-förmig. Der langgestreckte Lichtleiter 20 ist zumindest teilweise von dem reflektierenden Kanal 70 umgeben. Der langgestreckte Lichtleiter 20 ist innerhalb des reflektierenden Kanals 70 angeordnet oder aufgehängt. Der langgestreckte Lichtleiter 20 ist innerhalb des reflektierenden Kanals 70 aufgehängt. Der Lichtleiter 20 ist näher zu der Basiswand 32 als dem volumetrischen Diffusor 40 positioniert.
Wie in 3 und 4B - 6 gezeigt ist, kann Licht (z.B. zurückgeworfenes Licht 56), das aus dem Lichtleiter 20 von dem oder durch den Reflexionsteil 26 oder von einem Übergangsbereich, der zwischen dem Reflexionsteil 26 und dem Austrittsoberflächenteil 24 des Lichtleiters 20 angeordnet ist, entweicht oder austritt, gegen eine reflektierende Oberfläche von zumindest einer der Basiswand 32, der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 reflektieren und den Lichtleiter 20 umgehen, und das zurückgeworfene Licht 56 wird in Richtung des volumetrischen Diffusors 40 gelenkt.
Enden der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36, die nahe dem volumetrischen Diffusor 40 angeordnet sind, definieren eine Lichtaustrittsöffnung 72, die der Basiswand 32 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Reflektor 30 ist von dem volumetrischen Diffusor 40 so umschlossen, dass der volumetrische Diffusor 40 über der Lichtaustrittsöffnung 72 angeordnet und von zumindest einer der ersten Seitenwand 34 und der zweiten Seitenwand 36 beabstandet ist. In zumindest einer Ausführungsform greift der volumetrische Diffusor 40 an einem Ende der zweiten Seitenwand 36 an. Die Lichtaustrittsöffnung 72 kann so gewinkelt sein, dass der volumetrische Diffusor 40 in Richtung der Basiswand 32 angewinkelt ist.
Der volumetrische Diffusor 40 ist so angeordnet, dass er durch das Licht 50, das reflektierte Licht 54 und das zurückgeworfene Licht 56 angestrahlt bzw. erleuchtet wird. Der volumetrische Diffusor 40 kann ein Streumedium nutzen, um das Licht 50, das reflektierte Licht 54 und das zurückgeworfene Licht 56 weiter zu streuen, um eine gleichmäßig erleuchtete Beleuchtungsvorrichtung 10 zu schaffen, wie in 1B gezeigt ist. Überdies ergibt die Kombination der Lichtquellen (z.B. des Lichts 50, des reflektierten Lichts 54 und des zurückgeworfenen Lichts 56) einen hohen Wirkungsgrad; z.B. tritt im Wesentlichen das gesamte Licht durch die Lichtaustrittsöffnung 72 der Beleuchtungsvorrichtung 10 aus.
Der volumetrische Diffusor 40 erstreckt sich entlang der langgestreckten Splinekurve 22. Der volumetrische Diffusor 40 ist mit einem Profil versehen, das entlang der langgestreckten Splinekurve 22 so geschwungen ist, dass das Profil an jedem beliebigen Punkt senkrecht zur langgestreckten Splinekurve 22 liegt.
Der volumetrische Diffusor 40 kann aus einem volumetrischen Diffusormaterial geschaffen sein, das die Polymere einschließt, die oben als optisch durchlässige Polymere aufgelistet wurden. Der volumetrische Diffusor 40 kann aus einem Material geschaffen sein, das eingeschlossene Gasblasen oder Licht reflektierende Partikel enthält. Der Grad an Diffusionsvermögen oder Streuvermögen, der durch den volumetrischen Diffusor 40 geliefert wird, ist auswählbar und kann von einem Diffusionsvermögen Null (d.h. optisch transparente Materialien) bis zu einem sehr hohen Grad an Diffusionsvermögen, einschließlich in einer Ausführungsform einem Diffusionsvermögen von 50 % oder mehr des einfallenden Lichts und in einer anderen Ausführungsform 75 % oder mehr des einfallenden Lichts, reichen.
Schlechthin kann der volumetrische Diffusor 40 dafür konfiguriert sein, einfallendes Licht (0 % Diffusionsvermögen) oder ein diffuses Licht (für Diffusionsvermögen ungleich Null) durchzulassen oder zu emittieren.
Der volumetrische Diffusor 40 ist, wie in 4A und 4B dargestellt ist, einer äußeren Linse 76 zugewandt und von ihr beabstandet. Die äußere Linse 76 kann eine transparente Linse sein, die sich über den langgestreckten Lichtleiter 20, den Reflektor 30, den volumetrischen Diffusor 40 und eine langgestreckte Blende 80 erstreckt und von diesen beabstandet ist.
Wie in 1A, 1B, 4B und 4B - 9 dargestellt ist, ist die langgestreckte Blende 80 mit dem volumetrischen Diffusor 40 und/oder dem Reflektor 30 kombiniert oder wirksam verbunden. In zumindest einer Ausführungsform sind die langgestreckte Blende 80 und der Reflektor 30 als eine einzige Komponente ausgebildet.
Bezug nehmend auf 4A und 4B - 9 umfasst die langgestreckte Blende 80 einen ersten Blendenteil 82 und einen zweiten Blendenteil 84, der vom ersten Blendenteil 82 ausgeht. Der volumetrische Diffusor 40 ist mit zumindest einem des ersten Blendenteils 82 und des zweiten Blendenteils 84 wirksam verbunden.
Der erste Blendenteil 82 erstreckt sich über der ersten Seitenwand 34 und ist von ihr beabstandet, wie in 4A und 4B gezeigt ist. Der erste Blendenteil 82 ist mit dem volumetrischen Diffusor 40, wie in 5 - 9 dargestellt ist, wirksam verbunden. Der erste Blendenteil 82 kann die erste Seitenwand 34 des Reflektors 30 definieren, wie in 5 gezeigt ist. In zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich ein Element 86 über einen Abschnitt des ersten Blendenteils 82. Der erste Blendenteil 82 definiert die erste Seitenwand 34 des Reflektors 30 und kann an der Basiswand 32 und dem ersten Blendenteil 82 anliegen, und der erste Blendenteil 82, die Basiswand 32 und die zweite Seitenwand 36 definieren den reflektierenden Kanal 70, wie in 5, 7 und 8 gezeigt ist.
Der erste Blendenteil 82 und der zweite Blendenteil 84 sind jeweils direkt mit dem volumetrischen Diffusor 40 verbunden, wie in 6, 8 und 9 gezeigt ist. Der zweite Blendenteil 84 kann, wie in 4A, 4B und 5 gezeigt ist, sich über die zweite Seitenwand 36 erstrecken und von ihr beabstandet sein. Der zweite Blendenteil 84 kann die zweite Seitenwand 36 des Reflektors 30 definieren. Der zweite Blendenteil 84 greift an einem Verlängerungselement 88 an, das von der zweiten Seitenwand 36 ausgeht, wie in 6 - 8 gezeigt ist. Das Verlängerungselement 88 definiert einen Anschlag, der durch eine erste Oberfläche 88a und eine zweite Oberfläche 88b definiert ist, die von der ersten Oberfläche 88a ausgeht. Das Element 86 kann sich auch um Abschnitte des ersten Basisabschnitts 82 und des zweiten Basisabschnitts 84 erstrecken.
Die langgestreckte Blende 80 mit dem volumetrischen Diffusor 40 und zumindest ein Abschnitt der ersten Seitenwand 34 und/oder der zweiten Seitenwand 36 des Reflektors 30 können wie etwa durch Spritzgussverfahren, Co-Formen oder ein Zwei-Schuss-Spritzgussverfahren als eine einzige Komponente oder in eine solche ausgebildet werden. Die langgestreckte Blende 80 mit dem volumetrischen Diffusor 40 und zumindest ein Abschnitt der ersten Seitenwand 34 und/oder der zweiten Seitenwand 36 des Reflektors 30 können als separate Komponenten ausgebildet und durch mechanische, physikalische oder chemische Verbindungsverfahren oder -mittel kombiniert werden.
Wie in 2 und 9 gezeigt ist, ist die Lichtquelle 52 optisch an ein Ende des Lichtleiters 20 gekoppelt. Die Lichtquelle 52 erstreckt sich in den Durchlass des Montageelements 38 und ist mit dem Montageelement 38 verbunden. Die Lichtquelle 52 und alle anderen Lichtquellen, auf die hierin verwiesen wird, können jede beliebige geeignete Lichtquelle sein, einschließlich einer optischen Faser, einer Glühlampe, einer Gasentladungs-(z.B. Xenon-)Lampe, einer lichtemittierenden Diode (LED) oder dergleichen. Die Lichtquelle 52 kann eine LED-Lichtquelle mit einer Vielzahl von LEDs sein, die einander benachbart angeordnet sind. Die Vielzahl von LEDs kann jede beliebige gewünschte Anzahl von LEDs und konkreter 1 - 10 LEDs oder noch konkreter 1 - 5 LEDs umfassen. Die Vielzahl von LEDs kann dafür konfiguriert sein, Licht der gleichen Farbe oder Wellenlänge zu emittieren, oder kann alternativ dafür konfiguriert sein, Licht verschiedener Farben oder Wellenlängen zu emittieren.
Die Lichtquelle 52 oder irgendeine der Lichtquellen, auf die hierin verwiesen wird, kann mittels optischer Verbinder oder Verbindungsstellen, wie etwa verschiedener mechanischer Verbindungsstellen oder chemischer Verbindungsstellen und einschließlich einer einfachen Befestigung der Lichtquelle 52 in unmittelbarer Nähe zum Ende des Lichtleiters 20, optisch an den Lichtleiter 20 gekoppelt sein. Dies schließt eine Befestigung der Lichtquelle 52 in oder innerhalb von Taschen, Kanälen, Vertiefungen oder anderen Merkmalen ein, die in das Montageelement 38 oder ein Ende des Lichtleiters 20 so ausgebildet sind, dass der Lichtleiter 20 die Lichtquelle 52 umgibt oder umschließt. Dies kann auch die Einbeziehung eines optisch transparenten Klebstoffs oder Versiegelungsmittels einschließen, das die Lichtquelle und ein Ende des Lichtleiters umgibt oder umschließt.
Die Lichtquelle 52 enthält eine integrierte Leiterplatte 90 wie etwa eine LED-Leiterplatte. Die integrierte Leiterplatte 90 ist mit der Lichtquelle 52 wirksam verbunden und ist mit dem Montageelement 38 wirksam verbunden.
Eine erste Lichtquelle kann mit einem ersten Ende des Lichtleiters 20 verbunden sein, und eine zweite Lichtquelle kann mit einem zweiten Ende des Lichtleiters 20 verbunden sein. Die Lichtquellen, die an gegenüberliegenden Enden des Lichtleiters 20 verbunden sind, ermöglichen die Erhöhung der Lichtintensität und/oder Lichtgleichmäßigkeit des abgegebenen Lichtstrahls.
Die Lichtquelle 10 ist angeordnet, um einen diffusen Lichtstrahl mit hohem Wirkungsgrad und hoher Gleichmäßigkeit oder Homogenität wie in 1B veranschaulicht zu liefern, wobei eine Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 10 erleuchtet ist, um die Gleichmäßigkeit einer Beleuchtung zu veranschaulichen. In zumindest einer Ausführungsform beträgt die Lichtausbeute zumindest 30 %. In zumindest einer Ausführungsform beträgt die Verteilung einer gleichmäßigen Luminanz weniger als 3:1, egal ob ein Lichtleiter aus einem einzigen Element, eine Vielzahl von Lichtleitern oder ein Lichtleiter mit einer Vielzahl von Lichtleiterabschnitten oder -elementen, die wirksam miteinander verbunden sind, genutzt wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung 10 kann jede beliebige gewünschte Länge und Breite, wie hierin beschrieben wurde, einschließlich einer Breite, die entlang der Länge variiert, sowie jede beliebige gewünschte Form aufweisen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform kann zum Beispiel die Beleuchtungsvorrichtung einen Rahmen oder eine Einfassung für andere Beleuchtungsvorrichtungen des Fahrzeugs, wie etwa einen Frontscheinwerfer oder eine Rückleuchte des Fahrzeugs, vorsehen.
Die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung 10, die den Lichtleiter 20, den Reflektor 30 und die langgestreckte Blende 80 umfassen, können durch ein Kunststoffspritzgussverfahren in hoher Stückzahl geschaffen werden und können in einer Ausführungsform durch ein Ein-Schuss-Spritzgussverfahren in hohen Stückzahlen geschaffen werden. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 reduziert die Anzahl erforderlicher Lichtquellen (z.B. 1 - 4) gegenüber Entwürfen nach dem Stand der Technik, die viele einzelne Punktquellen-LEDs in einer gegebenen Vorrichtung verwenden, wodurch vorteilhafte Kosten erreicht werden, wenn sie beispielsweise in Lumen pro Euro gemessen werden.
Obgleich die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit nur einer beschränkten Anzahl von Ausführungsformen im Detail beschrieben worden ist, versteht es sich ohne weiteres, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die vorliegende Offenbarung modifiziert werden, um jede beliebige Anzahl von Varianten, Änderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen einzubeziehen, die zuvor hierin nicht beschrieben wurden, welche aber dem Umfang der Erfindung entsprechen. Obgleich verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, versteht es sich außerdem, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen oder verschiedenen Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Demgemäß soll die vorliegende Offenbarung nicht als durch die vorhergehende Beschreibung beschränkt angesehen werden.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: einen langgestreckten Lichtleiter, der sich entlang einer langgestreckten Splinekurve erstreckt; einen Reflektor, der zumindest teilweise um den langgestreckten Lichtleiter angeordnet ist und sich entlang der langgestreckten Splinekurve erstreckt, wobei der Reflektor eine reflektierende Basiswand, eine reflektierende erste Seitenwand und eine reflektierende zweite Seitenwand aufweist, die sich jeweils von den gegenüberliegenden Enden der Basiswand weg erstrecken und zusammen einen reflektierenden Kanal definieren, wobei die reflektierende erste Seitenwand und die reflektierende zweite Seitenwand eine der Basiswand gegenüberliegende Lichtaustrittsöffnung definieren; und einen volumetrischen Diffusor, der über der Lichtaustrittsöffnung angeordnet ist und sich entlang der langestreckten Splinekurve erstreckt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der langgestreckte Lichtleiter innerhalb des reflektierenden Kanals zwischen den Seitenwänden angeordnet und näher zu der Basiswand als dem volumetrischen Diffusor angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reflektor angeordnet ist, um Licht, das aus dem Lichtleiter entweicht, in Richtung des volumetrischen Diffusors umzulenken.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der langgestreckte Lichtleiter innerhalb des reflektierenden Kanals mittels eines Verbindungselements aufgehängt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der langgestreckte Lichtleiter mit dem Verbindungselement versehen ist und mit zumindest einer der Basiswand, der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand wirksam verbunden ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Verbindungselement durch zumindest eine der Basiswand, der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand definiert ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Verbindungselement mit dem langgestreckten Lichtleiter nahe einem Reflexionsteil des langgestreckten Lichtleiters verbunden ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein langgestreckter Lichtleiter einen Austrittsoberflächenteil mit einem nicht kreisförmigen Oberflächenprofil umfasst, der dem volumetrischen Diffusor zugewandt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der langgestreckte Lichtleiter einen Reflexionsteil umfasst, der dem Austrittsoberflächenteil gegenüberliegend angeordnet und der Basiswand zugewandt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Reflexionsteil des Lichtleiters eine Vielzahl prismatischer Optiken und/oder einen Reflektor umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine langgestreckte Blende, die mit dem volumetrischen Diffusor wirksam verbunden ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die langgestreckte Blende von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand beabstandet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die langgestreckte Blende einen ersten Blendenteil und einen zweiten Blendenteil umfasst, der sich von dem ersten Blendenteil erstreckt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der erste Blendenteil die erste Seitenwand des Reflektors definiert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der erste Blendenteil sich über die erste Seitenwand des Reflektors erstreckt und von ihr beabstandet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zweite Blendenteil sich über die zweite Seitenwand des Reflektors erstreckt und von ihr beabstandet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zweite Blendenteil die zweite Seitenwand des Reflektors definiert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Lichtquelle, die an ein Ende des Lichtleiters optisch gekoppelt ist, wobei die Lichtquelle eine Vielzahl von einander benachbart angeordneten LEDs aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei ein Ende des Reflektors ein Montageelement definiert, das angeordnet ist, um ein Ende des langgestreckten Lichtleiters festzuhalten.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei sich die Lichtquelle in einen Durchlass des Montageelements erstreckt.