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Die Erfindung betrifft Beleuchtungseinrichtungen für ein Kfz (Kraftfahrzeug) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Auslegung und Herstellung einer Abdeckscheibe für eine solche Beleuchtungseinrichtung.
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Derartige Beleuchtungseinrichtungen sind dazu ausgelegt, zumindest eine Hauptlichtfunktion bereitzustellen. Diese Hauptlichtfunktion wird durch den gewünschten Einsatzzweck der Beleuchtungseinrichtung charakterisiert. Beispielsweise stellt ein Kfz-Scheinwerfer als Hauptlichtfunktion ein Abblendlicht und/oder ein Fernlicht bereit. Eine Blinkleuchte weist als Hauptlichtfunktion z.B. ein Blinksignallicht auf, eine Rückleuchte z.B. ein Bremslicht, usw.
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Zusätzlich zu der genannten Hauptlichtfunktion sollen mit Kfz-Beleuchtungseinrichtungen oftmals auch bestimmte Zusatzausleuchtungen bereitgestellt werden und/oder gesetzlich vorgeschriebene Anforderungen an die Sichtbarkeit der Beleuchtungseinrichtung im Betriebszustand erfüllt werden. Üblicherweise geht es darum, zusätzlich zu der Hauptlichtfunktion einen Anteil von Licht in eine seitlich oder vertikal abweichende Richtung umzulenken. Die Eigenschaften der abzugebenden Lichtverteilungen ergeben sich oftmals aus gesetzlichen Anforderungen oder auch aus gestalterischen Überlegungen. Diese zusätzlichen Lichtverteilungen werden im vorliegenden Zusammenhang unter dem Begriff „Zusatzlichtfunktion“ zusammengefasst. Die vorliegend betrachteten Beleuchtungseinrichtungen sind dazu eingerichtet, eine Hauptlichtfunktion und wenigstens eine hiervon abweichende Zusatzlichtfunktion bereitzustellen.
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Die diskutierten Kfz-Beleuchtungseinrichtungen umfassen in der Regel verschiedene optische Bauteile, die sich in verschiedene funktionale Typen einreihen lassen. Insbesondere umfasst eine Kfz-Beleuchtungseinrichtung eine Lichtquelle und eine der Lichtquelle im Strahlengang nachgeordnete Optik. Diese Optik dient dazu, eine geeignete Lichtverteilung zu erzeugen, mit welcher die gewünschte Lichtfunktion gespeist werden kann. Die Optik selbst kann komplex aufgebaut sein und beispielsweise Primäroptik und Sekundäroptik umfassen, mittels welchen die gewünschte Lichtverteilung zur Bereitstellung der Hauptlichtfunktion erzeugt werden.
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Ferner umfasst eine Kfz-Beleuchtungseinrichtung in der Regel eine Abdeckscheibe, welche die Optiken und Lichtquellen gegenüber der Außenwelt abtrennt. Insbesondere ist die Abdeckscheibe dasjenige optische Bauteil, welches eine optische Öffnung des Gehäuses abdeckt und insofern die äußere Grenze der Beleuchtungseinrichtung darstellt.
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Die Lichtverteilung der jeweiligen Hauptlichtfunktion tritt durch einen Bereich der Abdeckscheibe aus der Beleuchtungseinrichtung aus. Dieser Bereich wird im Folgenden als Hauptdurchstrahlbereich der Abdeckscheibe bezeichnet. Der Hauptdurchstrahlbereich ist derjenige Bereich der Abdeckscheibe, der von der Lichtverteilung der Hauptlichtfunktion direkt durchstrahlt wird. Die Abdeckscheibe erstreckt sich jedoch meist noch über den jeweiligen Hauptdurchstrahlbereich hinaus und weist insofern außerdem einen sogenannten Nebendurchstrahlbereich auf. Auch durch den Nebendurchstrahlbereich treten Teile der Lichtverteilung aus dem Inneren der Beleuchtungseinrichtung nach außen. Die Abdeckscheibe und insbesondere der Nebendurchstrahlbereich spielt im Allgemeinen für die optischen Eigenschaften nur eine untergeordnete Rolle. Allerdings ist auch der Nebendurchstrahlbereich der Abdeckscheibe bei Blick auf das Kraftfahrzeug sichtbar und prägt daher das Design mit.
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Bei der Gestaltung der Beleuchtungseinrichtungen und insbesondere der Abdeckscheiben sind einige Anforderungen zu berücksichtigen, die auf die Besonderheiten im Kfz-Fahrzeugbau zurückzuführen sind. Einerseits ist die Abdeckscheibe von außen unmittelbar sichtbar und hat somit wesentlichen Einfluss auf den visuellen Eindruck, den ein Betrachter von der Beleuchtungseinrichtung erhält. Da die Beleuchtungseinrichtung ihrerseits das Design eines Kraftfahrzeugs stark prägt, wird im Fahrzeugbau großen Wert auf das Design der Beleuchtungseinrichtung gelegt. Dementsprechend sind Designvorgaben zu berücksichtigen. Außerdem werden die Beleuchtungseinrichtungen in der Regel im Eckbereich eines Kraftfahrzeugs eingebaut, oftmals mit starker Pfeilung und/oder Neigung zur Fahrzeug-Mittellängsachse. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist die Fahrzeugkarosserie teilweise voluminös um die Beleuchtungseinrichtung herum aufgebaut oder überragt die Beleuchtungseinrichtung in bestimmten Abschnitten. Insofern ist es problematisch, eine Zusatzlichtfunktion mit Lichtumlenkung in einen Seitenbereich des Kfz bereitzustellen.
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Zur Ablenkung von Licht in Seitenbereiche ist es grundsätzlich bekannt, einer optisch weitgehend funktionslosen Abdeckscheibe eine optische Funktion dahingehend zu geben, dass ein gewisser Anteil des Lichts in eine Zusatzlichtverteilung abgelenkt wird. So beschreibt beispielsweise die
DE 102 05 050 A1 eine Abdeckscheibe mit einem stetig eingepassten und prismenartigen Umlenkelement, welches Licht in eine Nebenabstrahlrichtung umlenkt. Die
DE 40 21 987 C2 beschreibt eine Abdeckscheibe mit regelmäßig angeordneten Streuoptiken im zentralen Hauptdurchstrahlbereich der Abdeckscheibe, um die Hauptstrahlfunktion zu beeinflussen.
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Diese Ausgestaltungen belegen oft einen großen Bereich der Abdeckscheibe. Ausgedehnte Strukturierungen der Abdeckscheibe sind jedoch im Hinblick auf Designvorgaben oft unerwünscht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kfz-Beleuchtungseinrichtung neben der Hauptlichtfunktion auch eine Zusatzlichtfunktion bereitzustellen, welche insbesondere eine seitliche oder vertikale Ablenkung von Licht beinhaltet, wobei ein möglichst einheitlicher optischer Eindruck erhalten werden soll und Designvorgaben möglichst frei umgesetzt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, welche zur Abgabe einer Austrittslichtverteilung ausgebildet ist, die eine Hauptlichtfunktion und wenigstens eine davon abweichende Zusatzlichtfunktion bereitstellt.
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Die Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Lichtquelle zur Emission von Licht sowie eine Strahlformoptik zur Umformung des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes in eine primäre Lichtverteilung. Die primäre Lichtverteilung bezeichnet diejenige Lichtverteilung, die vor Austritt aus der Beleuchtungseinrichtung innerhalb der Beleuchtungseinrichtung vorliegt. Letztendlich speist die primäre Lichtverteilung die Austrittslichtverteilung und weist vorzugsweise im Wesentlichen bereits die gewünschten Eigenschaften der Hauptlichtfunktion auf.
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Die Beleuchtungseinrichtung umfasst außerdem eine transparente, und die Beleuchtungseinrichtung zur Umgebung hin abgrenzende Abdeckscheibe, durch welche im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung Licht aus der Beleuchtungseinrichtung austritt. Die Abdeckscheibe weist einen Hauptdurchstrahlbereich und einen Nebendurchstrahlbereich auf. Insofern ist die Abdeckscheibe in den Hauptdurchstrahlbereich und den Nebendurchstrahlbereich aufgeteilt. Die Aufteilung ist dabei derart, dass die Hauptlichtfunktion im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen (insbesondere vollständig) von solchem Licht der primären Lichtverteilung gespeist wird, welches durch den Hauptdurchstrahlbereich austritt. Die Abdeckscheibe weist außerdem eine Ablenkstruktur auf, welche dazu ausgebildet ist, einen kleinen Anteil der primären Lichtverteilung zur Bereitstellung der Zusatzlichtfunktion abzulenken.
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Die Ablenkstruktur umfasst mehrere diskrete Strukturelemente (insbesondere mindestens drei), wobei jedes der Strukturelemente dazu ausgebildet ist, einen Anteil des Lichts der primären Lichtverteilung in eine bestimmte Ablenkrichtung abzulenken, welche dem Strukturelement jeweils zugeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass sich einige oder alle der Ablenkrichtungen jeweils paarweise voneinander unterscheiden.
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Die Hauptlichtfunktion ist diejenige Lichtfunktion, welche durch den Einsatzzweck der Beleuchtungseinrichtung vorgegeben ist. In die Hauptlichtfunktion geht ein Großteil der Energie und Intensität der primären Lichtverteilung über. Die Zusatzlichtfunktion wird durch eine Lichtverteilung bereitgestellt, welche abweichende Eigenschaften aufweist, beispielsweise eine Seitenausleuchtung oder ein Signallicht. Die Eigenschaften der Zusatzlichtverteilung sind oftmals gesetzlich vorgegeben. Bei der Beleuchtungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um Leuchten oder Scheinwerfer.
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Der Hauptdurchstrahlbereich ist vorzugsweise mittig in der Abdeckscheibe angeordnet. Vorzugsweise verläuft eine optische Achse der Beleuchtungseinrichtung durch den Hauptdurchstrahlbereich. Der wenigstes eine Nebenabstrahlbereich ist insbesondere gegenüber dem Hauptdurchstrahlbereich lateral versetzt.
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Die Zusatzlichtfunktion wird somit durch die Strukturelemente erzeugt, welche an der Abdeckscheibe selbst und damit am peripheren Rand der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Daher kann die Lichtverteilung der Zusatzlichtfunktion auch dann abgelegene Raumbereiche erreichen, wenn die Beleuchtungseinrichtung mit starker Pfeilung und/oder Neigung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist.
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Die gesamte Zusatzlichterteilung ergibt sich als Überlagerung des abgelenkten Lichts der Strukturelemente. Somit weist die Ablenkstruktur gute Toleranzeigenschaften im Hinblick auf die Präzision der einzelnen Strukturelemente auf, was eine zuverlässige Herstellbarkeit der Abdeckscheibe, beispielsweise im Spritzgussverfahren, ermöglicht.
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Die Mehrzahl der Strukturelemente sind diskret und vorzugsweise beabstandet voneinander ausgebildet. In ihrer Gesamtheit bilden die Strukturelemente ein optisches Profil der Abdeckscheibe. Insbesondere ist denkbar, dass die verschiedenen Strukturelemente voneinander beabstandet sind und daher an designmäßig günstigen Positionen angeordnet werden können. Da diskrete Streuoptiken mit individuell vorgegebener Ablenkrichtung vorgesehen sind, können die Strukturelemente selbst klein und räumlich eingegrenzt sein. Dadurch kann der durch die Strukturelemente beeinflusste Bereich der Abdeckscheibe klein gehalten werden, was die optische Effizienz der Beleuchtungseinrichtung erhöht und die Gestaltungsfreiheit vergrößert.
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Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, die Strukturelemente nur in solchen Bereichen der Abdeckscheibe anzuordnen, in welchen eine Ablenkung von Licht optisch effizient möglich ist und die Zusatzlichtfunktion in die gewünschten Raumbereiche gelangt. Wenn beispielsweise bei einer Einbaulage mit starker Pfeilung Licht in einen Seitenbereich umgelenkt werden soll, so können die Strukturelemente in einem entsprechenden, lateralen Abschnitt der Abdeckscheibe konzentriert sein. In diesem Fall ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die Hauptlichtfunktion im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt, da die Hauptlichtfunktion durch den Hauptdurchstrahlbereich der Abdeckscheibe durchtritt.
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Vorzugsweise ist die Beleuchtungseinrichtung derart ausgelegt, dass die Lichtverteilung der Hauptlichtunktion im räumlichen Mittel in eine Hauptabstrahlrichtung abgegeben wird, welche im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeuglängsachse oder zu einer Fahrzeugmittellängsebene verläuft. Die Lichtverteilung der Zusatzlichtfunktion wird vorzugsweise im räumlichen Mittel in eine Nebenabstrahlrichtung abgegeben, wobei die Nebenabstrahlrichtung schräg zur Hauptabstrahlrichtung verläuft. Beispielsweise weist die Nebenabstrahlrichtung schräg zur Fahrzeugmittellängsebene hin oder schräg von der Fahrzeugmittellängsebene weg, um seitliche Zusatzausleuchtungen zu ermöglichen. Vorteilhaft kann auch sein, wenn die Nebenabstrahlrichtung vertikal zur Hauptabstrahlrichtung geneigt ist, beispielsweise um Anforderungen an die Sichtbarkeit von Oben zu erfüllen.
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Die Beleuchtungseinrichtung umfasst insbesondere ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum einschließt und eine optische Austrittsöffnung aufweist, durch welches die Austrittslichtverteilung aus dem Gehäuseinnenraum austreten kann. Die transparente Abdeckscheibe deckt dabei insbesondere diese Austrittsöffnung ab. Die Lichtquelle sowie die Strahlformoptik sind vorzugsweise im Gehäuseinnenraum angeordnet. Insofern füllt die primäre Lichtverteilung nur Bereiche im Gehäuseinnenraum aus und speist die nach Austritt durch die Abdeckscheibe vorliegende Austrittslichtverteilung. Insofern bildet die Abdeckscheibe die optische Grenzfläche der Beleuchtungseinrichtung zur Außenwelt. Die Strukturelemente sind somit im Bereich der äußeren optischen Grenzfläche der Beleuchtungseinrichtung angeordnet und erlauben somit eine Ablenkung auch unter großen seitlichen Ablenkungswinkeln.
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Das Gehäuse ist insbesondere derart ausgebildet, dass eine Einbauorientierung und eine Einbauposition in einer Fahrzeugkarosserie definiert sind, z.B. durch geeignete Marker oder Anlageabschnitte. Dadurch wird die Lage und Orientierung des Hauptdurchstrahlbereichs und des Nebendurchstrahlbereichs relativ zum Fahrzeug festgelegt. Denkbar ist, dass der Hauptdurchstrahlbereich mittig in der Abdeckscheibe vorgesehen und derart ausgebildet ist, dass ein großer Anteil des Lichts entlang einer Fahrzeuglängsachse abgegeben wird (Hauptabstrahlrichtung). Dabei kann die Abdeckscheibe aber auch geneigt zur Fahrzeuglängsachse orientiert sein, wie dies bei Einbausituationen mit starker Pfeilung und/oder Neigung üblich ist. Der Nebenabstrahlbereich ist oftmals ein lateraler Bereich oder Randbereich der Abdeckscheibe. In diesen Bereich fällt oft nur ein kleinerer Anteil der primären Lichtverteilung.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ablenkstruktur derart ausgebildet, dass für jeweils verschiedene Strukturelemente die jeweils zugeordneten Ablenkrichtungen voneinander abweichen. Insofern kann für jedes einzelne Strukturelement eine individuelle Ablenkrichtung vorgesehen sein, welche von anderen Ablenkrichtungen abweicht. Dies erlaubt es, die Strukturelemente an designmäßig günstige Positionen zu verteilen, da sich die gesamte Zusatzlichtfunktion aus den Beiträgen der einzelnen Strukturelemente zusammensetzt.
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Zur Realisierung bestimmter, teilweise gesetzlich vorgegebener Lichtwerte sind verschiedene Ablenkrichtungen in vertikaler Richtung und/oder in horizontaler Richtung zu erzeugen. Dabei treten Ablenkrichtungen in der Horizontalen von bis zu 20° nach links und rechts und 5° und/oder 10° nach oben bzw. nach unten auf. Die Ablenkrichtungen können untereinander derart voneinander abweichen, dass sie einen Winkel von 5° bis 20°, insbesondere ca. 10°, miteinander einschließen. Zusätzlich zu diesen Anforderungen muss die Signalfunktion in der Regel über einen größeren Winkelbereich erkennbar sein. Bei einer Signallichtfunktion können Öffnungswinkel des Lichtkegels der Austrittslichtverteilung von bis zu 125° erforderlich sein. Nach einem weiteren Aspekt können also einzelne Ablenkrichtungen auch größere Winkel miteinander einschließen.
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Für beispielhaft genannte Blinkleuchten überdecken die horizontalen Richtungskomponenten der Lichtverteilung der Hauptlichtfunktion z.B. einen Bereich von -20° bis +20° und die vertikalen Richtungskomponenten z.B. einen Bereich von -10° bis +10° in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung. Um dabei vorgegebene Anforderungen an die Sichtbarkeit zu erfüllen, liegen die horizontalen Richtungskomponenten der Ablenkrichtungen vorzugsweise in einem Bereich von -80° und +45° in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung. Die vertikalen Komponenten der Ablenkrichtungen liegen vorzugsweise in einem Bereich von -15 Grad und +15° in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung (z.B. negative Winkel nach vertikal unten, positive Winkel nach vertikal oben).
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Vorzugsweise sind sämtliche Strukturelemente in dem Nebendurchstrahlbereich angeordnet. Insofern ist der Hauptdurchstrahlbereich vorzugsweise frei von Strukturelementen ausgebildet. Die Ablenkstruktur liegt somit nicht im Hauptdurchstrahlbereich und ist daher kompakt im Nebendurchstrahlbereich (z.B. in einem seitlichen Bereich) lokalisiert. Dadurch kann der Einfluss auf das Design der Beleuchtungseinrichtung minimiert werden. Dies ist insbesondere bei Frontscheinwerfern vorteilhaft, welche einen starken Einfluss auf den Gesamteindruck haben, der durch die Fahrzeugfront vermittelt wird. Der Nebendurchstrahlbereich ist regelmäßig gerade derjenige Bereich, welcher von den Orten aus sichtbar ist, in welche die Beiträge der Zusatzlichtfunktion hin abgelenkt werden sollen. Beispielsweise kann für eine Rückleuchte erforderlich sein, dass bei Blick auf die Fahrzeugseite ebenfalls eine leuchtende Kontur erkennbar ist, wobei die Hauptlichtfunktion (z.B. Bremslicht) nur oder vorrangig von hinten sichtbar sein soll. Die Anordnung der Strukturelemente ausschließlich im Nebendurchstrahlbereich hat außerdem den Vorteil, dass eine Beeinträchtigung der Hauptlichtfunktion, beispielsweise durch Verdunklung einzelner Bereiche, vermieden werden kann.
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Zur weiteren Ausgestaltung ist die Abdeckscheibe derart ausgebildet, dass sich Hauptdurchstrahlbereich und Nebendurchstrahlbereich nicht überlappen. Vorzugsweise sind die beiden Bereiche disjunkt ausgebildet sind. Damit bleibt das Design des Hauptdurchstrahlbereichs gänzlich unbeeinträchtigt.
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Die Ablenkstruktur kann mehrere Strukturbereiche von gruppiert angeordneten Strukturelementen umfassen, wobei die verschiedenen Strukturbereiche vorzugsweise disjunkt, nicht miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind. In jedem der Strukturbereiche können dann vorzugsweise mehrere Strukturelemente vorgesehen sein. Damit lassen sich auch komplexe Zusatzlichtfunktionen und vergleichsweise hohe Intensitäten der Zusatzlichtfunktionen erzielen. Solche Ausgestaltungen sind insbesondere bei Blinklichtern vorteilhaft. Denkbar ist dann beispielsweise, dass die Ablenkrichtungen in den verschiedenen Strukturbereichen jeweils entlang unterschiedlicher Vorzugsrichtungen ausgerichtet sind.
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Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Strukturelemente linienartig ausgebildet sind, was beispielsweise in der Art einer Furche oder als gratartige Erhebung. Diese Ausgestaltungen ergeben sich durch das nachfolgend noch näher beschriebene Verfahren zur Herstellung der Strukturelemente.
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Um die Strukturelemente geeignet zu definieren, wird vorzugsweise für jedes Strukturelement ein Startpunkt im Nebendurchstrahlbereich definiert, wobei an dem Startpunkt ausreichend Licht zur Verfügung stehen muss und wobei sich das jeweilige Strukturelement dann ausgehend von diesem Startpunkt erstreckt, vorzugsweise linienartig. Dieses Vorgehen ermöglicht eine Auslegung und Berechnung der Strukturelemente entsprechend der gewünschten optischen Eigenschaften. Beispielsweise wird der Startpunkt gemeinsam mit einer jeweils gewünschten Ablenkrichtung vorgegeben. Nach Festlegung weiterer Parameter (z.B. geometrische Beschränkungen wie Höhe oder Breite der Ablenkstruktur) kann dann der Strahlverlauf im Material der Abdeckscheibe berechnet werden und es ergibt sich ein Verlauf für das jeweilige Strukturelement. Insbesondere kann durch eine geeignete Auslegung der lokalen Oberfläche oder Grenzfläche der Strukturelemente ein Strahlverlauf in Ablenkrichtung erfolgen. In der Regel führt dies zu einem charakteristischen, gewellten oder schlangenlinienartigen Verlauf der Strukturelemente auf der Abdeckscheibe. Die Strukturelemente sind vorzugsweise lichtstreuend ausgebildet und/oder derart als Verdickung oder Verjüngung des Materials der Abdeckscheibe ausgebildet, dass sich lokal eine Veränderung des optischen Weges durch die Abdeckscheibe ergibt. Dies kann beispielsweise durch eine gratartige oder nutartige Ausgestaltung im transparenten Material der Abdeckscheibe erzielt werden. Das Material der Abdeckscheibe ist in der Regel ein transparentes, optisches Material, dem sich ein Brechungsindex zuordnen lässt, so dass eine Veränderung der durchstrahlten Strecke zu einer Veränderung des optischen Weges führt.
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Vorzugsweise kommen räumlich oder flächig ausgedehnte Lichtquellen zum Einsatz, z.B. Leuchtdioden (LEDs) oder LED-Matrizen oder Wendel-Lichtquellen. In diesem Sinne erstreckt sich eine derartige Lichtquelle insbesondere entlang einer Richtung (linienartige Ausdehnung) oder entlang zweier Richtungen (flächige Ausdehnung) und weist dementsprechend eine Ausdehnung auf, wobei die Strukturelemente dann entlang der Ausdehnung der Lichtquelle an der Abdeckscheibe angeordnet sind. Insbesondre sind die oben angesprochenen Startpunkte für die jeweiligen Strukturelemente entlang der Ausdehnung der Lichtquelle angeordnet. Die Startpunkte können gemäß einer weiteren Ausgestaltung auch in Abhängigkeit von Geometriedaten und/oder Strahlungseigenschaften weiterer optischer Bauteile im Zustand der Bestrahlung durch die Lichtquelle positioniert werden. Solche weiteren optischen Bauteile können z.B. ein Reflektor und/oder eine Vorsatzoptik sein, bzw. eine im Strahlengang der Lichtquelle nachgeordnete Optik.
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Zur vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein Anteil der Strukturelemente oder alle Strukturelemente innerhalb eines definierten Flächenbereichs der Abdeckscheibe zusammengefasst angeordnet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Flächenbereich erhaben oder vertieft gegenüber der umgebenden Fläche der Abdeckscheibe ausgebildet ist. Ein solcher Flächenbereich ist vorzugsweise mit einer einfach geschlossenen Linie umrandet und vollständig mit den Strukturelementen ausgefüllt. Der Flächenbereich mit Strukturelementen ist vorzugsweise in dem Nebenstrahlbereich angeordnet, insbesondere in einem Randbereich der Abdeckscheibe.
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Zur weiteren Ausgestaltung sind die Strukturelemente an der Innenseite der Abdeckscheibe, d.h. an der dem Gehäuseinnenraum zugewandten Oberfläche der Abdeckscheibe, angeordnet. Dadurch können Beschädigungen oder Verschmutzungen vermieden werden. Bei derartigen Ausgestaltungen kann die Außenseite der Abdeckscheibe mit einer Lackierung versehen und veredelt werden und es wird vermieden, dass Strukturierungen mit dem Lack ausgefüllt und beeinträchtigt werden. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass die Strukturelemente an der Außenseite angeordnet sind, d.h. an der dem Gehäuseinnenraum abgewandten Seite der Abdeckscheibe. Dadurch kann eine stärkere Umlenkung von Licht in seitliche Bereiche erreicht werden. Da die Strukturelemente insbesondere die beschriebene linienartige Struktur aufweisen, können Lacke besser von der Struktur ablaufen, als dies bei bekannten Kissenoptiken oder Keilstrukturen der Fall ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckscheibe für eine Beleuchtungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art. Diese Abdeckscheibe weist eine optische Ablenkstruktur zur Ablenkung von die Abdeckscheibe durchstrahlenden Lichtanteilen auf. Das Verfahren umfasst dabei zunächst die Bereitstellung eines Datensatzes, welcher eine Raumform (insbesondere die Geometrie der Außenhülle) eines Rohlings einer Abdeckscheibe sowie eine Einbauorientierung und ein Einbauposition der Abdeckscheibe in einem Kraftfahrzeug repräsentiert. Vorzugsweise repräsentiert der Datensatz auch Strahlungseigenschaften einer Lichtquelle, welche in der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist und die gewünschte Lichtverteilung speist. Weiter vorteilhaft repräsentiert der Datensatz auch Geometriedaten und/oder Strahlungseigenschaften weiterer optischer Bauteilen der Beleuchtungseinrichtung im Zustand der Bestrahlung durch die Lichtquelle (insbesondere Reflektor und/oder Vorsatzoptik, bzw. allgemein der im Strahlengang der Lichtquelle nachgeordneten Optik). Gemäß den Verfahren werden mehrere beabstandete Startpunkte auf der Abdeckscheibe vorgesehen. Darüber hinaus wird für jeden Startpunkt eine zugeordnete Ablenkrichtung vorgegeben. Vorzugsweise werden auch weitere Parameter wie Materialdicke oder Materialeigenschaften der Abdeckscheibe vorgegeben.
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Gemäß den Verfahren erfolgt für jeden Startpunkt eine Berechnung eines weiteren Datensatzes, welcher eine Form eines sich von dem Startpunkt erstreckenden und auf oder in der Abdeckscheibe verlaufenden Strukturelements repräsentiert. Das Strukturelement ist dabei derart ausgelegt, dass bei Vorliegen einer Einbausituation in der Beleuchtungseinrichtung die von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen einen Strahlengang durch die Abdeckscheibe hindurch aufweisen und nach Durchstrahlen der Abdeckscheibe in die jeweilige Ablenkrichtung verlaufen. Schließlich erfolgt eine materielle Ausformung der Abdeckscheibe gemäß der Raumform des Rohlings und gemäß den Formen der Strukturelemente, beispielsweise durch Erzeugung einer entsprechend ausgeformten Spritzgussform und Spritzguss der vollständigen Abdeckscheibe in dieser Spritzgussform.
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Mit diesen Verfahren wird eine Abdeckscheibe für eine Beleuchtungseinrichtung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen hergestellt. Die im Zusammenhang mit der Beleuchtungseinrichtung beschriebenen Merkmale können somit auch zur Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens dienen. Beispielsweise verlaufen die Strukturelemente ausgehend von den Startpunkten vorzugsweise linienartig, nutartig, gratartig, mit gewellter Struktur usw.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren weiter erläutert.
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Es zeigen:
- 1: skizzierte Darstellung einer Kfz-Beleuchtungseinrichtung mit Einbausituation in einem Kraftfahrzeug;
- 2: skizzierte Draufsicht auf die Abdeckscheibe einer Beleuchtungseinrichtung gemäß 1 mit Blickrichtung entgegen der Hauptabstrahlrichtung;
- 3: Draufsicht auf eine Ausgestaltungsmöglichkeit für eine Abdeckscheibe; und
- 4: Detailansicht auf die Ablenkstruktur der Abdeckscheibe.
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In den Figuren und in der folgenden Beschreibung sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt eine Kfz-Beleuchtungseinrichtung 100 in skizzierter Darstellung, die ein Gehäuse 110 aufweist, welches einen Gehäuseinnenraum 112 von der Umgebung abtrennt und eine optische Austrittsöffnung 114 zur Abgabe einer Austrittslichtverteilung aufweist. Die optische Austrittsöffnung ist durch eine transparente Abdeckscheibe 116 abgedeckt.
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In dem Gehäuseinnenraum 112 ist eine Lichtquelle 118 zur Abgabe von Licht angeordnet, die vorzugsweise an einer Wandung des Gehäuses 110 gehaltert ist. Zur Umformung des von der Lichtquelle 118 abgegebenen Lichtes in eine primäre Lichtverteilung im Gehäuseinnenraum 112 ist eine Strahlformoptik 120 vorgesehen. Diese Strahlformoptik 120 kann komplex aufgebaut sein und mehrere Teiloptiken (z.B. Primäroptik, Sekundäroptik) aufweisen und ist in der 1 nur skizziert dargestellt.
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Die Beleuchtungseinrichtung 100 ist in einer Karosserie (skizziert mit Bezugszeichen 122) in einem nicht näher dargestellten Kraftfahrzeug eingebaut, beispielsweise in einem Eckbereich des Kraftfahrzeugs, d.h. seitlich versetzt zu einer vertikalen Fahrzeug-Längsebene 124.
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Die Beleuchtungseinrichtung 100 ist zur Abgabe einer Austrittslichtverteilung ausgebildet, welche einerseits eine Hauptlichtfunktion und andererseits eine Zusatzlichtfunktion bereitstellt. Die Hauptlichtfunktion zeichnet sich durch eine Lichtverteilung aus, die sich im räumlichen Mittel vorzugsweise um eine Hauptabstrahlrichtung 126 konzentriert. Die Zusatzlichtfunktion zeichnet sich durch eine Lichtverteilung aus, welche sich im räumlichen Mittel um eine Nebenabstrahlrichtung 128 konzentriert. Im dargestellten Beispiel verläuft ein Großteil der Abdeckscheibe 116 nicht senkrecht zu der Fahrzeuglängsebene 124 und nicht senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung 126. Vielmehr erstreckt sich die Oberfläche der Abdeckscheibe 116 bereichsweise stark geneigt, so dass die Beleuchtungseinrichtung 100 eine starke Pfeilung bezüglich der Karosserie 122 aufweist.
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Die 2 zeigt eine Ansicht auf die Abdeckscheibe 116 entgegen der Hauptabstrahlrichtung 126 in 1. Die Abdeckscheibe 116 weist einen Hauptdurchstrahlbereich 130 und einen hiervon separaten und disjunkten Nebendurchstrahlbereich 132 auf. Der Hauptdurchstrahlbereich 130 zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtverteilung der Hauptlichtfunktion nahezu ausschließlich durch solches Licht der primären Lichtverteilung im Gehäuseinnenraum 112 gespeist wird, welches durch den Hauptdurchstrahlbereich 130 nach außen durchgestrahlt wird. Die Lichtverteilung der Hauptlichtfunktion breitet sich dann wie erläutert im räumlichen Mittel, vorzugsweise um die Hauptabstrahlrichtung herum, konzentriert aus.
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Ein Teil der primären Lichtverteilung im Gehäuseinnenraum 112 trifft jedoch auf den Nebendurchstrahlbereich 132 der Abdeckscheibe 116.
Die Abdeckscheibe 116 weist eine Mehrzahl von skizziert dargestellten diskreten Strukturelementen 134 auf. Die Strukturelemente 134 zeigen einen charakteristischen, schlangenlinienartigen und/oder wellenlinienartigen Verlauf auf der Abdeckscheibe 116 und sind vorzugsweise als gratartige Erhebungen und/oder nutartige Vertiefungen ausgebildet. Insgesamt bilden die mehreren Strukturelemente 134 eine Ablenkstruktur 136, welche Licht der im Gehäuseinnenraum 112 vorliegenden primären Lichtverteilung zur Bereitstellung der Zusatzlichtfunktion ablenken.
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Für jedes der Strukturelemente 134 ist eine individuelle Ablenkrichtung 138 definiert. Die Ablenkrichtungen 138 der verschiedenen Strukturelemente 134 konzentrieren sich im räumlichen Mittel insbesondere um die Nebenabstrahlrichtung 128 herum.
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Grundsätzlich kann die Ablenkstruktur 136 in mehrere separate Strukturbereiche 140 unterteilt sein, in welchen die Strukturelemente gruppiert angeordnet sind. Ein weiterer Strukturbereich ist ebenfalls mit dem Bezugszeichen 140 gekennzeichnet und ist in der oberen linken Ecke der Abdeckscheibe angeordnet.
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Die 3 zeigt eine Ausgestaltung einer Abdeckscheibe 116, bei welcher ein Strukturbereich 140 als definierter Flächenbereich 142 der Abdeckscheibe ausgebildet ist, in welchem ein Anteil der Strukturelemente zusammengefasst angeordnet sind.
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Wie in der Detaildarstellung gemäß 4 erkennbar, sind die Strukturelemente 134 dadurch in dem Flächenbereich 142 zusammengefasst, dass der Flächenbereich 142 im Vergleich zur umgebenden Oberfläche 144 der Abdeckscheibe 116 vertieft ist.
Die Strukturelemente sind als charakteristische, wellenlinienartig verlaufende, gratartige Erhebungen ausgebildet. Die Strukturelemente 134 weisen dabei eine Oberflächengestaltung auf, die derart gewählt ist, dass Licht, welches ein jeweiliges Strukturelement 134 durchstrahlt, in die zugeordnete Ablenkrichtung 136 abgelenkt wird.
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Die Form und der Verlauf des jeweiligen Strukturelements 134 kann simulationstechnisch und computergestützt dadurch ermittelt werden, dass jeweils ein Startpunkt 146 für ein bestimmtes Strukturelement 134 auf der Abdeckscheibe vorgegeben wird und außerdem die gewünschte Ablenkrichtung definiert wird. Unter Zuhilfenahme weiterer Parameter (z.B. geometrischer Randbedingungen für das jeweilige Strukturelement 134) ergibt sich eine mögliche Ausgestaltung und ein möglicher Formerlauf für das betrachtete Strukturelement 134.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10205050 A1 [0008]
- DE 4021987 C2 [0008]
