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Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
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Lichtmodule, welche flache Lichtleiter umfassen, sind allgemein bekannt. Die
DE 10 2014 218 991 A1 offenbart beispielsweise eine Leuchte für ein Kraftfahrzeug mit einem transparenten Leuchtkörper, der eine lang gestreckte Lichtaustrittsfläche aufweist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe könnte beispielsweise dahingehend formuliert werden, als dass die Bauhöhe der Leuchte verringert werden soll, um eine schmalere Lichtaustrittsfläche zu realisieren.
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Gemäß einem Aspekt dieser Beschreibung wird ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Lichtmodul umfasst: Eine Lichtquelle; eine Vorsatzoptik, welche dazu ausgebildet ist, von der Lichtquelle stammendes Licht in Form eines Lichtbündels, welches in einer ersten Ebene divergiert und in einer zu der ersten Ebene lotrecht stehenden zweiten Ebene konvergiert und/oder kollimiert, abzustrahlen; und einen sich in der ersten Ebene erstreckenden flachen Lichtleiter, in welchen wenigstens ein Teil des von der Vorsatzoptik abgestrahlten Lichtbündels eingekoppelt wird.
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Das vorgeschlagene Lichtmodul ermöglicht durch das in der zweiten Ebene konvergierende und/oder kollimierenden Lichtbündel eine dünne Ausführung des Lichtleiters, der der ersten Ebene folgt. Das in der zweiten Ebene konvergierende und/oder kollimierende Lichtbündel sorgt dafür, dass das Lichtbündel entlang einer Schmalseite des Lichtleiters in diesen eingekoppelt wird, um so die Lichtausbeute zu erhöhen. In gleichem Zuge werden die Toleranzanforderungen bezüglich der Anordnung der Lichtquelle verringert.
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Insbesondere kann durch das bereitgestellte Lichtmodul ein Lichtauskoppelabschnitt des Lichtleiters realisiert werden, der bei hoher Leuchtstärke gleichzeitig schmaler ausgestaltet werden kann. Damit kann eine linienförmige Abstrahlfläche des Lichtleiters bereitgestellt werden.
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Mithin ermöglicht das vorgeschlagene Lichtmodul eine genauere Einstellung der Leuchtdichte bei der Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass eine Außenkontur eines der Vorsatzoptik zugewandten Lichteinkoppelabschnitts des Lichtleiters in einem Schnitt gemäß der ersten Ebene konvex ausgebildet ist. Diese konvexe Ausbildung der Außenkontur des Lichteinkoppelabschnitts des Lichtleiters bewirkt vorteilhaft, dass der Öffnungswinkel eines im Lichtleiter geführten Lichtbündels im Vergleich zum Öffnungswinkel des eingekoppelten Lichtbündels in der ersten Ebene verringert wird. Insbesondere lässt sich eine Kollimation von in dem Lichtleiter geführten Licht erreichen.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Außenkontur des der Vorsatzoptik zugewandten Lichteinkoppelabschnitts des Lichtleiters einer zur ersten Ebene lotrecht verlaufenden Fläche folgt. Vorteilhaft ermöglicht diese Ausbildung des Lichteinkoppelabschnitts eine größere Toleranz bei der Fertigung des Lichtmoduls und stellt gleichzeitig die Einkopplung eines Großteils des von der Vorsatzoptik abgestrahlten Lichtbündels sicher.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorsatzoptik das abgestrahlte Lichtbündel entlang einer Brennkurve fokussiert, welche zu der Außenkontur des der Vorsatzoptik zugewandten Lichteinkoppelabschnitts des Lichtleiters im Wesentlichen gleich weit beabstandet ist oder im Wesentlichen durch die Außenkontur des Lichteinkoppelabschnitts verläuft. Durch die Fokussierung entlang dieser Brennkurve trifft das von der Vorsatzoptik abgestrahlte Lichtbündel mit einer Strahlverteilung auf den Lichteinkoppelabschnitt des Lichtleiters auf, welche in zur ersten Ebene lotrechten Schnitten entlang des Lichteinkoppelabschnitts zumindest ähnlich ist. Dies ermöglicht folglich eine gleichmäßige Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik sich entlang einer Längserstreckung der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik zu ihrer Mitte hin verjüngt. Diese Verjüngung der Außenkontur der Lichtaustrittsfläche bewirkt, dass sich das von der Vorsatzoptik abgestrahlte Strahlenbündel zur Mittenlängsachse des Lichtmoduls hin verjüngt. Nach Einkopplung in den Lichtleiter lässt sich damit die Divergenz des entlang eines Lichtauskoppelabschnitts des Lichtleiters austretenden Lichtbündels einstellen beispielsweise vergleichmäßigen.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Krümmung einer konvexen Außenkontur der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik in der ersten Ebene geringer ist als eine zweite Krümmung der konvexen Außenkontur der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik in der zweiten Ebene, und wobei eine Lichteintrittsfläche der Vorsatzoptik eine im Vergleich mit der ersten oder zweiten Krümmung geringere Krümmung aufweist oder plan ausgebildet ist.
Vorteilhaft wird hierdurch die Divergenz des aus der Vorsatzoptik austretenden Lichtbündels in der ersten Ebene und die Konvergenz und/oder Kollimation des Lichtbündels in der zweiten Ebene erreicht.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichteintrittsfläche der Vorsatzoptik, die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik und der Lichteinkoppelabschnitt des Lichtleiters derart aufeinander abgestimmt sind, dass in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht entlang einer Hauptausbreitungsrichtung im Lichtleiter kollimiert. Vorteilhaft lässt sich dieses kollimierte Licht dazu verwenden, um bei einer Auskopplung ein gleichmäßig ausgeleuchtetes Erscheinungsbild zu erreichen.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Lichtleiter einen dem Lichteinkoppelabschnitt abgewandten schmalseitigen Lichtauskoppelabschnitt umfasst. Durch die schmalseitigen Lichtauskoppelabschnitte wird das von der Lichtquelle stammende Licht ausgekoppelt.
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Ein weiterer Aspekt dieser Beschreibung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend das Lichtmodul nach einem der vorstehenden Beispiele.
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Ein weiterer Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend die Beleuchtungseinrichtung nach dem vorstehenden Aspekt.
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In den Figuren zeigen:
- 1, 2a eine jeweilige Ausführungsform eines Lichtmoduls in schematischer perspektivischer Ansicht;
- 3 und 4 eine Ausführungsform des Lichtmoduls in einer jeweiligen schematischen Schnittansicht; und
- 5 eine Ausführungsform des Lichtmoduls in einer schematischen Schnittansicht.
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1 zeigt in schematischer perspektivischer Ansicht ein Lichtmodul 2 in einer Ausführungsform, wobei das Lichtmodul 2 zu einer Anordnung in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Das Lichtmodul 2 umfasst eine Lichtquelle 4, eine Vorsatzoptik 6 und einen Lichtleiter 8. Die Lichtquelle 4 ist beispielsweise eine auf einer nicht gezeigten Leiterplatte angeordnete Halbleiterlichtquelle. Die Lichtquelle 4 strahlt eine erste Lichtverteilung ab, welche zumindest teilweise auf eine Lichteintrittsfläche 10 der Vorsatzoptik 6 trifft. Die Vorsatzoptik 6 ist vorliegende als Linse ausgebildet und folglich auch als Linse bezeichenbar. Alternativ kann die Vorsatzoptik auch mehrere Einkoppelflächen, einen einzigen Umlenkabschnitt und eine gemeinsame Auskoppelfläche umfassen. Die Vorsatzoptik 6 umfasst einen Optikkörper 12 und eine Lichtaustrittsfläche 14, welche das von der Lichtquelle 4 stammende Licht in Form eines Lichtbündels 16 in Richtung des Lichtleiters 8 abstrahlt. Ein von der Lichtquelle 4 stammender Lichtstrahl wird also über die Lichteintrittsfläche 10 eingekoppelt und verlässt die Vorsatzoptik 6 ohne eine Umlenkung bzw. Reflexion innerhalb des Optikkörpers 12 über die Lichtaustrittsfläche 14.
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Das zweite Lichtbündel 16 wird über einen Lichteinkoppelabschnitt 18 des Lichtleiters 8 in diesen eingekoppelt. Das in den Lichtleiter 8 eingekoppelte Licht wird über einen Lichtleitabschnitt 20 zu einem Lichtauskoppelabschnitt 22 geleitet und dort aus dem Lichtleiter 8 auskoppelt.
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Der Lichtleiter 8 ist flach ausgebildet und im Wesentlichen in einer ersten Ebene xy angeordnet. Der Lichteinkoppelabschnitt 18 und Lichtauskoppelabschnitt 22 sind an Schmalseiten des Lichtleiters 8 angeordnet. Lichtleitflächen 24 und 26 des Lichtleitabschnitts 20 sind parallel zueinander angeordnet und auch parallel zu der ersten Ebene xy angeordnet. Die Lichtquelle 4, die Vorsatzoptik 6 und der Lichtleiter 8 liegen auf einer gemeinsamen Mittenlängsachse 30. Eine Hauptausbreitungsrichtung des Lichts in dem Lichtleiter 8 ist beispielsweise parallel zu der Mittenlängsachse 30.
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Selbstverständlich kann die Lichtverteilung im Lichtleiter 8 auch nicht kollimiert sein. Ein von der Vorsatzoptik 6 stammender Lichtstrahl wird also über den Lichteinkoppelabschnitt 16 eingekoppelt und verlässt den Lichtleiter 8 nach mehreren Reflexionen an den Lichtleitflächen 24 und 26 über den Lichtauskoppelabschnitt 22.
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Die Vorsatzoptik 6 ist so ausgebildet, dass das abgestrahlte Lichtbündel 16 in der ersten Ebene xy divergiert und dass das abgestrahlte Lichtbündel 16 in einer zweiten Ebene, welche lotrecht zur ersten Ebene xy verläuft, konvergiert und/oder kollimiert. Die zweite Ebene ist beispielsweise eine Ebene xz. Die Vorsatzoptik 6 fokussiert das Lichtbündel 16 entlang einer Brennkurve 32, welche in einer Fläche liegt, welche äquidistant zu der Kontur des Lichteinkoppelabschnitts 18 verläuft. Im vorliegenden Beispiel liegt die Brennkurve 32 zwischen der Vorsatzoptik 6 und dem Lichtleiter 8. In einem weiteren Beispiel liegt die Brennkurve innerhalb des Lichtleiters 8. In einem weiteren Beispiel ist die Brennkurve im Unendlichen angeordnet. Die Krümmung der Lichtaustrittsfläche 14 ist in der ersten Ebene xy geringer als in der zweiten Ebene wie beispielsweise der Ebene xz. Die Lichteintrittsfläche 10 ist plan ausgebildet.
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Die Vorsatzoptik 6 und der Lichtleiter 8 unterscheiden sich beispielsweise durch deren Abmessungen. So ist der Lichtleiter 8 entlang der Mittenlängsachse größer dimensioniert als die Vorsatzoptik 6. Die Lichteintrittsfläche 10 und die Lichtaustrittsfläche 14 der Vorsatzoptik 6 sind so ausgebildet und nur so weit voneinander beabstandet, dass der größte Teil des über die Lichteintrittsfläche 10 in die Vorsatzoptik 6 eingekoppelten Lichts ohne eine Reflexion innerhalb der Vorsatzoptik 6 diese wieder über die Lichtaustrittsfläche 14 verlässt. Der Lichteinkoppelabschnitt 18 und der Lichtauskoppelabschnitt 22 des Lichtleiters 8 sind so ausgebildet und so weit voneinander beabstandet, dass der größte Teil des über den Lichteinkoppelabschnitt 18 in den Lichtleiter 8 eingekoppelten Lichts unter mehrfacher interner Totalreflexion innerhalb des Lichtleiters 8 geführt wird und den Lichtleiter 8 über den Lichtauskoppelabschnitt 22 verlässt. In der Vorsatzoptik 6 gibt es mindestens ein Lichtbündel, bei dem alle Strahlen die optisch wirksamen Flächen in einer festgelegten Reihenfolge durchlaufen. Andere Lichtbündel in der Vorsatzoptik 6 können über andere Flächen laufen. Benachbarte Strahlen eines Lichtbündels beim Lichteintritt sind nach dem Durchlaufen der Vorsatzoptik 6 immer noch benachbart. Bei dem Lichtleiter 8 hingegen geht diese Nachbarschaftsbeziehung zwischen den Strahlen verloren. Die Strahlen können entweder direkt vom Lichteintrittsbereich zum Lichtaustrittsbereich gelangen oder über mindestens einer interne Totalreflexion an den Lichtleitflächen 24 und 26 den Lichtleiter 8 durchqueren.
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2a zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung das Lichtmodul 2 in einer Ausführungsform, wobei die Vorsatzoptik 6 eine Anzahl von Lichtaustrittsflächen 14a, 14b und 14c umfasst. Korrespondierend hierzu umfasst der Lichtleiter 8 eine Anzahl von Lichteinkoppelabschnitten 18a, 18b und 18c. In 2a ist in nicht gezeigter Form entgegen der x-Richtung eine zugehörige Lichtquelle hinter der jeweiligen der Lichtaustrittsflächen 14a bis 14c angeordnet, wobei als Lichtquellen bevorzugt LED vorgeschlagen werden, die in einer Ebene parallel zur yz Ebene angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von LEDs beispielsweise auf einem gemeinsamen Schaltungsträger angeordnet sind. Sowohl die Vorsatzoptik 6 als auch der Lichtleiter 8 sind einstückig ausgeführt. Der Lichtleiter 8 weist vorliegend den gemeinsamen Lichtauskoppelabschnitt 22 zu den Lichteinkoppelabschnitten 18a-18c auf, der eine Kissen- oder Zylinder-förmige Strukturierung zur Lichtstreuung aufweist. Die den Lichteinkoppelabschnitten 18a-18c zugeordneten Lichtleiterbereiche weisen in x-Richtung eine unterschiedliche Ausdehnung auf. Der Lichtauskoppelabschnitt 22 weist im Betrieb aber trotzdem über die gesamte länge eine gleichmäßige Helligkeit auf. Selbstverständlich können auch die Lichtaustrittsflächen 14a bis 14c bzw. die Lichteinkoppelabschnitte 18a bis 18c entlang ihrer Außenkontur streuende Strukturen aufweisen. Die Außenkontur des jeweiligen Lichteinkoppelabschnitts 18a bis 18c ist in der ersten Ebene xy konvex ausgebildet. Die Außenkontur des jeweiligen Lichteinkoppelabschnitts 18a bis 18c liegt jeweils in einer zur ersten Ebene xy lotrecht verlaufenden Fläche.
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Die Orientierung der Längserstreckung der Lichtaustrittsfläche 14b und der Längserstreckung des Lichteinkoppelabschnitts 18b stimmen überein und sind vorliegend parallel zur y-Achse. In der Längserstreckung der Lichtaustrittsfläche 14b verjüngt sich dieser zu seiner Mitte hin. Vorliegend wird die Lichtaustrittsflächen 14b zu ihrer Mitte hin durch eine Innenkante 34b begrenzt, welche durch einen Schnitt der gedachten Austrittsfläche mit einem Zylinder mit einer Mittenlängsachse 36b erzeugt wird.
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2b zeigt eine schematische Draufsicht entgegen der x-Richtung auf die Lichtaustrittsfläche 14a aus 2a. Die wirksame Lichtaustrittsfläche 14a umfasst eine distale Zunahme einer Breite lotrecht zur Längserstreckung entlang einer Längsachse 15a bzw. eine proximale Verjüngung der Breite lotrecht zur Längserstreckung entlang der Längsachse 15a.
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3 zeigt das Lichtmodul 2 in einer Ausführungsform in einem Schnitt gemäß der ersten Ebene xy. Der gemeinsame Lichtleiter 8 umfasst zwei Lichteinkoppelabschnitte 18d und 18e. Einem jeweiligen der Lichteinkoppelabschnitte 18d und 18e ist die Vorsatzoptik 6d oder 6e zugeordnet, welche Licht ausgehend von der jeweiligen Lichtquelle 4d und 4e in das Lichtbündel 16d und 16e umwandelt. Die Lichteintrittsfläche 10d, die Lichtaustrittsfläche 14d und der Lichteinkoppelabschnitt 18d sind so aufeinander abgestimmt, dass in den Lichtleiter 8 eingekoppeltes Licht entlang der Hauptausbreitungsrichtung H und in der ersten Ebene xy kollimiert. Der Lichtauskoppelabschnitt 22 ist vorliegend gestuft ausgeführt und umfasset etwa lotrecht zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtete Flächen, kann aber selbstverständlich auch anders ausgeführt sein.
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4 zeigt das Lichtmodul 2 aus 3 in einem Schnitt gemäß einer Ebene xz. Die Krümmung der Lichtaustrittsfläche 14d in der zweiten Ebene xz ist im Vergleich mit der Krümmung der Lichtaustrittsfläche 14d in der ersten Ebene xy stärker. Die stärkere Krümmung der Lichtaustrittsfläche 14d der Vorsatzoptik 6 in der zweiten Ebene xz bewirkt die Fokussierung des Lichtbündels 16d in einem Bereich 402 vor dem Lichteinkoppelabschnitt 18d des Lichtleiters 8 mit der gedachten Brennkurve 32. Der Lichteinkoppelabschnitt 18d folgt einer Fläche, welche lotrecht zur ersten Ebene xy ist.
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5 zeigt in einer schematischen Schnittansicht das Lichtmodul 2. Ein aus dem Lichtleiter 8 durch den Lichtausstrittsbereich austretendes Lichtbündel 28 weist eine entlang der Schmalseite des Lichtleiters 8 im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Lichtstärke auf. Damit eignet sich die Lichtleiteranordnung auch als Lichtquelle für höhere Lichtaustrittsbereiche. Das Lichtbündel 46 durchläuft dabei eine plankonvexe Zylinderlinse 48. Eine Lichteintrittsfläche 49 und/oder eine Lichtaustrittsfläche 50 der Zylinderlinse 48 ist mit Strukturen, beispielsweise gestuften Frenseloptiken, versehen. Wegen der insgesamt größeren Bauhöhe kann auch die Vorsatzoptik höher ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014218991 A1 [0002]
