DE102019104282A1 - Lichtmodul - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Ein Umlenkabschnitt (8) umfasst eine Mehrzahl von Umlenkflächen (40-46), wobei eine jeweilige Umlenkfläche (40-46) einer Mehrzahl von Schnittkurven (38; 202, 204) folgt, welche sich aus Schnitten konzentrisch verlaufender gedachter erster Zylindermantelflächen (1402, 1404) mit konzentrisch verlaufenden gedachten zweiten Zylindermantelflächen (2402, 2404) ergeben, wobei zur Erzeugung von Paaren von Schnittkurven (38; 202, 204) für die jeweilige Umlenkfläche (40-46) die ersten Zylindermantelflächen (1402, 1404) gleich weit voneinander beabstandet sind wie die zweiten Zylindermantelflächen (2402, 2404).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
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US 2010/0091498 - Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, einen Lichtleiter zu schaffen, der es erlaubt, Licht effizient über einen großen Abstrahlwinkelbereich abzustrahlen.
- Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Beispiele finden sich in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung.
- Gemäß einem Aspekt der Beschreibung wird ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das Lichtmodul eine Lichtquelle und einen Lichtleiter umfasst, wobei der Lichtleiter umfasst: Einen Lichteinkoppelabschnitt zur Einkopplung von Licht, welches von der Lichtquelle erzeugt wird, in den Lichtleiter, einen Umlenkabschnitt mit einer Mehrzahl von Umlenkflächen, wobei eine jeweilige Umlenkfläche einer Mehrzahl von Schnittkurven folgt, welche sich aus Schnitten konzentrisch verlaufender gedachter erster Zylindermantelflächen mit konzentrisch verlaufenden gedachten zweiten Zylindermantelflächen ergeben, wobei zur Erzeugung von Paaren von Schnittkurven für die jeweilige Umlenkfläche die ersten Zylindermantelflächen gleich weit voneinander beabstandet sind wie die zweiten Zylindermantelflächen, und einen Lichtauskoppelabschnitt zur Auskopplung von Licht, welches mittels des Umlenkabschnitts umgelenkt wurde, aus dem Lichtleiter.
- Die Lichtstrahlen divergieren in einer Lotebene zu einer zweiten Zylinderachse der zweiten Zylindermantelflächen. In gedachten Ebenen, welche durch die zwei Zylinderachsen laufen, bleibt hingegen ein Kollimationsgrad der Lichtstrahlen nach dem Passieren des Umlenkabschnitts erhalten. Folglich kann die Homogenität der Lichtstärke über den Abstrahlwinkelbereich aufrechterhalten werden. Es werden also Freiheitsgrade bei der Auskopplung des Lichts geschaffen.
- Der bereitgestellte Umlenkabschnitt erzeugt vorteilhaft eine divergierende umgelenkte Lichtverteilung, womit beispielsweise ein großer Abstrahlwinkelbereich von bis zu 120° in dem Lichtauskoppelabschnitt problemlos erreicht werden kann.
- Darüber hinaus wird der Großteil des eingekoppelten Lichts insbesondere unter Totalreflexionen an Grenzflächen des Lichtleiters bis zum Lichtauskoppelabschnitt geleitet, was die Effizienz des Lichtmoduls verbessert.
- Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Lichteinkoppelabschnitt des Lichtleiters derart ausgestaltet und zu der Lichtquelle positioniert ist, dass eine über den Lichteinkoppelabschnitt eingekoppelte erste Lichtverteilung Lichtstrahlen umfasst, welche in einer ersten gedachten Lotebene einer gedachten ersten Zylinderachse der ersten konzentrischen Zylindermantelflächen divergieren und in gedachten Ebenen, welche durch die gedachte erste Zylinderachse verlaufen, kollimiert sind. Trifft diese erste Lichtverteilung auf den Umlenkabschnitt, so bleibt ein Kollimierungsgrad der umgelenkten Strahlen erhalten, und zwar in gedachten Ebenen durch eine zweite Zylinderachse der zweiten konzentrischen Zylindermantelflächen.
- Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein erster Lichtleitabschnitt zwischen dem Lichteinkoppelabschnitt und dem Umlenkabschnitt angeordnet ist, und wobei der erste Lichtleitabschnitt von Lichtleitflächen begrenzt ist, welche Lotebenen einer/der gedachten ersten Zylinderachse der ersten konzentrischen Zylindermantelflächen folgen. Vorteilhaft erhalten diese Lichtleitflächen des ersten Lichtleitabschnitts den Kollimationsgrad der Lichtstrahlen in Ebenen durch die erste Zylinderachse.
- Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein zweiter Lichtleitabschnitt zwischen dem Umlenkabschnitt und dem Lichtauskoppelabschnitt angeordnet ist, und wobei der zweite Lichtleitabschnitt von Lichtleitflächen begrenzt ist, welche Lotebenen einer gedachten zweiten Zylinderachse der zweiten konzentrischen Zylindermantelflächen folgen. Vorteilhaft wird mittels dieser Lichtleitflächen der Kollimationsgrad der umgelenkten Lichtstrahlen in Ebenen durch die zweite Zylinderachse erhalten.
- Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem zweiten Lichtleitabschnitt und dem Lichtauskoppelabschnitt ein weiterer Umlenkabschnitt und ein weiterer Lichtleitabschnitt angeordnet sind, wobei der weitere Umlenkabschnitt von Schnittkurven begrenzt wird, welche jeweils durch eine gedachte Zylindermantelfläche der gedachten zweiten Zylinderachse verlaufen, und wobei der weitere Lichtleitabschnitt versetzt parallel zu dem zweiten Lichtleitabschnitt verläuft. Vorteilhaft bleibt hierdurch die von dem Umlenkabschnitt erzeugte Ordnung bzw. Struktur innerhalb der Lichtverteilung bis zum Erreichen des Lichtauskoppelabschnitts erhalten.
- Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein/der zweiter Lichtleitabschnitt zwischen dem Umlenkabschnitt und dem Lichtauskoppelabschnitt angeordnet ist, und wobei der zweite Lichtleitabschnitt von lateralen Lichtleitflächen begrenzt ist, welche jeweils einer Ebene folgen, welche parallel zu einer/der gedachten zweiten Zylinderachse der zweiten konzentrischen Zylindermantelflächen folgt oder durch die gedachte zweite Zylinderachse verläuft. Diese lateralen Lichtleitflächen schließen den maximalen Abstrahlwinkel des Lichtmoduls in einer Lotebene zur zweiten Zylinderachse ein. Des Weiteren ermöglichen sie, dass die Homogenität der Lichtstärke bis zu dem Lichtauskoppelbereich erhalten bleibt.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Lichtauskoppelabschnitt einer weiteren gedachten Zylindermantelfläche folgt, deren gedachte Zylinderachse parallel und beabstandet zur Zylinderachse der zweiten Zylindermantelflächen ist. Der Lichtauskoppelabschnitt erscheint dem also als wenigstens sektorförmige Rundleuchte. - Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Lichtauskoppelabschnitt durch eine Mehrzahl von Streustrukturen begrenzt wird. Vorteilhaft werden die bereits divergenten Strahlen, welche am Lichtauskoppelabschnitt ankommen zusätzlich gestreut, womit sich eine diffuse Lichtabstrahlung ergibt.
- Ein weiterer Aspekt dieser Beschreibung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs umfassend das Lichtmodul gemäß dem vorigen Aspekt.
- In der Zeichnung zeigen:
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1 bis5 unterschiedliche Darstellungen eines Lichtleiters für ein Lichtmodul; und -
6 ein weiteres Beispiel eines Lichtleiters. -
1 zeigt einen Lichtleiter2 für ein Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Licht einer Lichtquelle wird über einen Lichteinkoppelabschnitt4 in einen ersten Lichtleitabschnitt6 eingekoppelt. Der erste Lichtleitabschnitt6 führt das eingekoppelte Licht unter Totalreflexionen zu einem Umlenkabschnitt8 , der das auftreffende Licht in einen zweiten Lichtleitabschnitt10 umlenkt. Das in dem zweiten Lichtleitabschnitt10 unter Totalreflexionen geführte Licht wird über einen Lichtauskoppelabschnitt12 aus dem Lichtleiter2 ausgekoppelt. - Der Lichteinkoppelabschnitt
4 ist so ausgeformt, dass sich das Licht derart in dem ersten Lichtleitabschnitt6 ausbreitet, dass sich Wellenfronten ausbilden, welche entlang von gedachten Zylindermantelflächen mit einer ersten gedachten Achse14 als Zylinderachse verlaufen. Insbesondere erzeugt der Lichteinkoppelabschnitt4 aus einer Kugelwelle, d. h. einer Lichtwelle, welche von einer Punktlichtquelle ausgeht, eine Zylinderwelle, welche von einer gedachten Achslichtquelle ausgeht. Der Umlenkabschnitt8 erzeugt aus der vorgenannten Zylinderwelle eine weitere Zylinderwelle. - Zu einem ersten Zeitpunkt verläuft die Zylinderwellenfront beispielsweise gemäß einer gedachten Zylindermantelfläche
16 und zu einem nachfolgenden Zeitpunkt gemäß einer gedachten Zylindermantelfläche18 . Der Lichteinkoppelabschnitt4 weist beispielsweise ein rotiertes Vorsatzoptikprofil auf. Die in den ersten Lichtleitabschnitt6 eingekoppelte Lichtverteilung umfasst in Ebenen, welche durch die Achse14 verlaufen, paralleles also kollimiertes Licht. In Lotebenen der Achse14 hingegen divergiert das Licht der vorgenannten Lichtverteilung. Lichtleitflächen20 und22 begrenzen den ersten Lichtleitabschnitt6 und folgen parallelen Lotebenen der Achse14 . Die Achse24 ist von der Abstrahlrichtung des Lichtauskoppelabschnitts12 abgewandt angeordnet. Die Achsen14 und24 verlaufen vorliegend lotrecht zueinander und schneiden einander. Selbstverständlich können die Achsen14 und24 auch windschief zueinander angeordnet sein. Die in dieser Beschreibung genannten Zylindermantelflächen sind Kreiszylindermantelflächen. Selbstverständlich können davon abweichend Ellipsenzylindermantelflächen verwendet werden. - In dem zweiten Lichtleitabschnitt
10 soll das von dem Umlenkabschnitt8 umgelenkte Licht in einer Lotebene einer Achse24 divergieren und in Ebenen durch die Achse24 parallelisiert bzw. kollimiert bleiben. Lichtleitflächen26 und28 einer Breitseite des zweiten Lichtleitabschnitts10 folgen parallelen Lotebenen der Achse24 . Schmalseiten des zweiten Lichtleitabschnitts10 werden durch Lichtleitflächen30 und32 begrenzt. Gedachte Zylindermantelflächen34 und36 entsprechen gedachten Wellenfronten zu unterschiedlichen Zeitpunkten, wobei die Wellenfronten von einer Linie gemäß der Achse24 ausgehen. - Eine Schnittkurve
38 ergibt sich aus einem Schnitt der gedachten Zylindermantelflächen36 und18 . Eine mittige Umlenkfläche40 des Umlenkabschnitts8 folgt der Schnittkurve38 . Das Konstruktionsprinzip der Umlenkfläche40 und von Umlenkflächen41 ,42 ,43 ,44 ,45 und46 wird nachfolgend zu2 erläutert. -
2 zeigt ein schematisches perspektivisches Bild zur Erläuterung der Konstruktion der Umlenkflächen40-46 aus1 . Eine erste Schnittkurve202 ergibt sich aus einem Schnitt einer ersten Zylindermantelfläche1402 mit einer zweiten Zylindermantelfläche2402 . Eine zweite Schnittkurve204 ergibt sich aus einem Schnitt einer dritten Zylindermantelfläche1404 mit einer vierten Zylindermantelfläche2404 . Die Zylindermantelflächen1402 und1404 sind konzentrisch zueinander angeordnet und weisen einen Abstand1406 zueinander auf. Die Zylindermantelflächen2402 und2404 sind ebenfalls konzentrisch zueinander angeordneten weisen einen Abstand2406 auf, welcher gleich dem Abstand1406 ist. Die Achse14 ist die Zylinderachse der Zylindermantelflächen1402 ,1404 . Die Achse24 ist die Zylinderachse der Zylindermantelflächen2402 und2404 . Die gedachten Zylindermantelflächen1402 ,1404 ,2402 und2404 stellen gedachte Wellenfronten dar. Für einen ersten Schnitt gemäß der Schnittkurve202 werden also beispielsweise gedachte Wellenfronten gemäß den Zylindermantelflächen1402 und2402 geschnitten. Da sich die Wellenfronten in dem Medium Kunststoff des Lichtleiters2 bewegen, legen Sie in einer gleichen Zeit die gleiche Strecke zurück. Mithin ergeben sich die gleichen Abstände1406 und2406 . Nach diesem Prinzip werden eine Mehrzahl von Schnittkurven gebildet. Durch diese Schnittkurvenschar lässt sich eine jeweilige Reflexionsfläche bestimmen. In einer Lotebene zur Achse14 ergeben sich dann divergierende Lichtstrahlen. Eine Ordnung der Lichtstrahlen in Ebenen durch die Achse14 bleibt nach der Umlenkung erhalten. So wird beispielsweise in Ebenen durch die Achse14 parallelisiertes Licht in den zweiten Lichtleitabschnitt so umgelenkt, dass dort ebenfalls parallelisiertes Licht vorliegt. -
3 zeigt den Lichtleiter2 der1 entgegen der z-Richtung. Der Lichtauskoppelabschnitt12 folgt einer Zylindermantelfläche302 mit einer zugehörigen Zylinderachse304 . Die Zylinderachse304 verläuft parallel zur Achse24 , beabstandet zur Achse24 und durch den Lichtleiter2 . Der Lichtauskoppelabschnitt12 umfasst Kissen, welche eine Längserstreckung parallel zur Achse24 aufweisen. Diese Kissen erzeugen eine Streuung lotrecht zur x-Richtung. Durch das auf den Lichtauskoppelabschnitt12 treffende divergierende Licht, kann das ausgekoppelte Licht besser gestreut werden. Selbstverständlich kann der Lichtauskoppelabschnitt12 auch andersartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann abweichend von dem Folgen der Zylindermantelfläche302 eine Freiformfläche Basis für den Lichtauskoppelabschnitt12 bilden. Auch können die Kissenstrukturen anders ausfallen, um das Licht bei der Auskopplung zu streuen. Beispielsweise können die Kissenstrukturen divergierend oder konvergierend wirken, zylindrisch ausgebildet sind, Radien umfassen oder Freiformflächen sein. Auch können Kissenreihen übereinander im Lichtauskoppelabschnitt12 angeordnet sein. Die Lichtleitflächen30 und32 verlaufen parallel zur Achse24 . Der Umlenkabschnitt8 bewirkt die Divergenz der Lichtverteilung306 im Lichtleitabschnitt10 . - Selbstverständlich können mehrere der Lichtleiter
2 nebeneinander angeordnet sein, um einen größeren Abstrahlwinkel in der Zeichenebene der3 zu realisieren. Weitergehend können diese Lichtleiter2 auch einteilig miteinander verbunden sein. -
4 zeigt den Gegenstand der1 in x-Richtung. Der Lichteinkoppelabschnitt4 folgt einer Rotationsform, um das Licht der Lichtquelle beispielsweise einer Halbleiterlichtquelle derart in den ersten Lichtleitabschnitt6 einzukoppeln, sodass die Lichtverteilung404 in der Zeichenebene und damit in einer Lotebene der Achse14 divergiert. -
5 zeigt den Gegenstand der1 entgegen der y-Richtung. Der Lichteinkoppelabschnitt4 koppelt die Strahlen so in den ersten Lichtleitabschnitt6 ein, dass sich in dem ersten Lichtleitabschnitt6 die Lichtverteilung404 ergibt, welche in Ebenen, welche durch die Achse14 verlaufen, kollimiert ist. Nach der Umlenkung der Lichtverteilung404 in dem Umlenkabschnitt8 ergibt sich die Lichtverteilung306 , welche in Ebenen, welche durch die Achse24 verlaufen, kollimiert ist, d. h. die Lichtstrahlen der Lichtverteilung sind parallelisiert. -
6 zeigt eine ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lichtleiters2 . Die Lichtquelle3 koppelt ihr Licht in den ersten Lichtleitabschnitt6 ein. Der Umlenkabschnitt8 sorgt für die Umlenkung in den zweiten Lichtleitabschnitt10 . Zwischen dem zweiten Lichtleitabschnitt10 und dem Lichtauskoppelabschnitt12 sind ein weiterer Umlenkabschnitt602 und ein weiterer Lichtleitabschnitt604 angeordnet. Der weitere Umlenkabschnitt602 wird von Schnittkurven606 ,608 ,610 und612 begrenzt, welche jeweiligen Zylindermantelflächen folgen, deren Zylinderachse mit der zweiten Achse24 aus den vorigen Figuren übereinstimmt. Der weitere Lichtleitabschnitt604 verläuft parallel und versetzt zu dem zweiten Lichtleitabschnitt10 . - In einem Beispiel wird der weitere Umlenkabschnitt
602 durch glatte Umlenkflächen begrenzt. In einem anderen Beispiel umfasst wenigstens eine der Umlenkflächen des Umlenkabschnitts602 Streustrukturen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0091498 [0002]
Claims (9)
- Ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lichtmodul eine Lichtquelle (3) und einen Lichtleiter (2) umfasst, wobei der Lichtleiter (2) umfasst: einen Lichteinkoppelabschnitt (4) zur Einkopplung von Licht, welches von der Lichtquelle (3) erzeugt wird, in den Lichtleiter (2), einen Umlenkabschnitt (8) mit einer Mehrzahl von Umlenkflächen (40-46), wobei eine jeweilige Umlenkfläche (40-46) einer Mehrzahl von Schnittkurven (38; 202, 204) folgt, welche sich aus Schnitten konzentrisch verlaufender gedachter erster Zylindermantelflächen (1402, 1404) mit konzentrisch verlaufenden gedachten zweiten Zylindermantelflächen (2402, 2404) ergeben, wobei zur Erzeugung von Paaren von Schnittkurven (38; 202, 204) für die jeweilige Umlenkfläche (40-46) die ersten Zylindermantelflächen (1402, 1404) gleich weit voneinander beabstandet sind wie die zweiten Zylindermantelflächen (2402, 2404), und einen Lichtauskoppelabschnitt (12) zur Auskopplung von Licht, welches mittels des Umlenkabschnitts (8) umgelenkt wurde, aus dem Lichtleiter (2).
- Das Lichtmodul gemäß dem
Anspruch 1 , wobei der Lichteinkoppelabschnitt (4) des Lichtleiters (2) derart ausgestaltet und zu der Lichtquelle (3) positioniert ist, dass eine über den Lichteinkoppelabschnitt (4) eingekoppelte erste Lichtverteilung (404) Lichtstrahlen umfasst, welche in einer ersten gedachten Lotebene einer gedachten ersten Zylinderachse (14) der ersten konzentrischen Zylindermantelflächen (1402, 1404) divergieren und in gedachten Ebenen, welche durch die gedachte erste Zylinderachse (14) verlaufen, kollimiert sind. - Das Lichtmodul gemäß dem
Anspruch 1 oder2 , wobei ein erster Lichtleitabschnitt (6) zwischen dem Lichteinkoppelabschnitt (4) und dem Umlenkabschnitt (8) angeordnet ist, und wobei der erste Lichtleitabschnitt (6) von Lichtleitflächen (20, 22) begrenzt ist, welche Lotebenen einer/der gedachten ersten Zylinderachse (14) der ersten konzentrischen Zylindermantelflächen (1402, 1404) folgen. - Das Lichtmodul gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei ein zweiter Lichtleitabschnitt (10) des Lichtleiters (2) zwischen dem Umlenkabschnitt (8) und dem Lichtauskoppelabschnitt (12) angeordnet ist, und wobei der zweite Lichtleitabschnitt (10) von Lichtleitflächen (26, 28) begrenzt ist, welche Lotebenen einer gedachten zweiten Zylinderachse (24) der zweiten konzentrischen Zylindermantelflächen (2402, 2404) folgen.
- Das Lichtmodul gemäß dem
Anspruch 4 , wobei zwischen dem zweiten Lichtleitabschnitt (10) und dem Lichtauskoppelabschnitt (12) ein weiterer Umlenkabschnitt (602) und ein weiterer Lichtleitabschnitt (604) angeordnet sind, wobei der weitere Umlenkabschnitt (602) von Schnittkurven begrenzt wird, welche jeweils durch eine gedachte Zylindermantelfläche der gedachten zweiten Zylinderachse (24) verlaufen, und wobei der weitere Lichtleitabschnitt (604) versetzt parallel zu dem zweiten Lichtleitabschnitt (10) verläuft. - Das Lichtmodul gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei ein/der zweiter Lichtleitabschnitt (10) zwischen dem Umlenkabschnitt (8) und dem Lichtauskoppelabschnitt (12) angeordnet ist, und wobei der zweite Lichtleitabschnitt von lateralen Lichtleitflächen (30, 32) begrenzt ist, welche jeweils einer Ebene folgen, welche parallel zu einer/der gedachten zweiten Zylinderachse (24) der zweiten konzentrischen Zylindermantelflächen (2402, 2404) folgt oder durch die gedachte zweite Zylinderachse (24) verläuft.
- Das Lichtmodul gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Lichtauskoppelabschnitt (12) einer weiteren gedachten Zylindermantelfläche (302) folgt, deren gedachte Zylinderachse (304) parallel und beabstandet zur zweiten Zylinderachse (24) der zweiten Zylindermantelflächen (2402, 2404) ist.
- Das Lichtmodul gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Lichtauskoppelabschnitt (12) durch eine Mehrzahl von Streustrukturen begrenzt wird.
- Eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs umfassend das Lichtmodul gemäß einem der vorigen Ansprüche.
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2019
- 2019-02-20 DE DE102019104282.8A patent/DE102019104282A1/de active Pending
Patent Citations (3)
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