DE102019107075A1

DE102019107075A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102019107075A1
Application number: DE102019107075.9A
Authority: DE
Inventors: Günther Fischer; Benjamin WILLEKE
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-09-24
Also published as: US20220003381A1; CN113574424A; WO2020187664A1; CN113574424B; US11519583B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1) und mit einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit ein Optikelement (2, 2', 2'') mit einer Lichteintrittsfläche (S1) zur Einkopplung von durch die Lichtquelle (1) emittierten Licht (5) und mit einer beabstandet zu der Lichteintrittsfläche (S1) angeordneten Lichtaustrittsfläche (S) zur Auskopplung des an der Lichteintrittsfläche (S1) eingekoppelten und in Hauptlichtführungsrichtung (H) innerhalb des Optikelementes (2, 2', 2'') geführten Lichtes (5) aufweist, wobei das Optikelement (2, 2', 2'') als ein Schichtkörper mit einer Mehrzahl von Schichten (S1, S2, ... S) ausgebildet ist, wobei zu mindestens eine Anzahl der Schichten (S1, S2,... S) jeweils Abschnitte (A, A, A, A, A, ...A) von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes (n1, n2, n3) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit ein Optikelement mit einer Lichteintrittsfläche zur Einkopplung von durch die Lichtquelle emittierten Licht und mit einer beabstandet zu der Lichteintrittsfläche angeordneten Lichtaustrittsfläche zur Auskopplung des an der Lichteintrittsfläche eingekoppelten und in Hauptlichtführungsrichtung (H) innerhalb des Optikelementes geführten Lichtes aufweist.
Aus der DE 10 2016 125 420 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle und ein derselben zugeordnetes Optikelement als Optikeinheit aufweist. Das Optikelement ist als eine Linse ausgebildet, die durch Formpressen oder Spritzgießen hergestellt ist. Die Linse weist eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche auf. Zur Vermeidung bzw. Verringerung von unerwünschten Rückreflexionen zur Lichtquelle weist die Linse zumindest auf der Lichteintrittsfläche eine Antireflexionsbeschichtung auf. Das bekannte linsenförmige Optikelement weist als brechende Fläche die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche auf. Durch Formgebung der Lichteintrittsfläche und/oder der Lichtaustrittsfläche kann eine gewünschte Brechwirkung des Optikelementes erzielt werden, so dass eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem Optikelement derart weiterzubilden, dass eine vorgegebene optische Wirkung des Optikelementes bei einfacher geometrischer Ausgestaltung des Optikelementes geschaffen wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement als ein Schichtkörper mit einer Mehrzahl von Schichten ausgebildet ist, wobei zu mindestens eine Anzahl der Schichten jeweils Abschnitte von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweisen.
Nach der Erfindung ist ein Optikelement schichtweise aufgebaut, wobei Schichten jeweils Abschnitte von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweisen, so dass der Ort der Brechung nicht nur an der zum Medium Luft angrenzenden Lichteintrittsfläche und Lichtaustrittsfläche erfolgt, sondern auch innerhalb des Optikelementes. Die Erfindung sieht nicht nur das schichtweise Brechen des Lichtes, sondern auch darüber hinaus das Brechen des Lichtes innerhalb der jeweiligen Schichten vor. Vorteilhaft kann hierdurch eine herkömmliche Linsenform des Optikelementes nachgebildet werden, wobei nach dem erfindungsgemäß als Schichtkörper ausgebildeten Optikelement die Lichteintritts- und/oder die Lichtaustrittsfläche eben ausgebildet ist. Das Optikelement kann somit eine einfache geometrische Form aufweisen. Grundgedanke der Erfindung ist es, die für die Brechung des Lichtes bei einem herkömmlichen Optikelement (Linse) erforderliche Form desselben in ein Volumen eines plattenförmigen Optikelementes zu transformieren. Vorteilhaft kann durch Wahl des Brechungsindex in Schichtabschnitten des Schichtkörpers eine vorgegebene Lichtverteilung unabhängig von der Form des Optikelementes erzeugt werden. Unterschiedliche Abbildungscharakteristika können somit mit ein und derselben Form des Optikelementes erzeugt werden. Durch die gleiche Formgebung des Optikelementes kann dieses einfach in einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung befestigt werden. Aufgrund des vorzugsweise gleichen Erscheinungsbildes hat das Design der Beleuchtungsvorrichtung einen einheitlichen Charakter.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Schichten des Schichtkörpers parallel zu der Lichteintrittsfläche und/oder der Lichtaustrittsfläche. Vorteilhaft werden hierbei die Materialien unterschiedlichen Brechungsindizes schichtweise nacheinander aufgebracht, wobei die Schichten jeweils in ihrer optischen Wirkung einer gedachten Schicht eines herkömmlich einstückig hergestellten Optikelementes entspricht. Vorteilhaft kann auf diese Weise einfach ein herkömmliches Optikelement nachgebildet werden, wobei die Formbrechungswirkung des herkömmlichen Optikelementes durch eine Materialbrechungswirkung von Abschnitten der Schichten des erfindungsgemäßen Optikelementes ersetzt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Schichten eine gleiche Schichtdicke auf. Je kleiner die Schichtdicke ist, desto größer ist die Brechwirkung der Abschnitte in den jeweiligen Schichten.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Schichtdicke der Schichten in einem Bereich zwischen 10 µm und 30 µm. Vorteilhaft kann das Optikelement einen relativ flachen Aufbau bei relativ hoher Brechwirkung aufweisen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Schichten des Optikelementes einstückig miteinander verbunden. Das Optikelement kann als einzelnes Bauteil in einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung verbaut werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Optikelement durch sequenzielles Auftragen der Schichten hergestellt. Herstellungstechnisch einfach können nacheinander mehrere Schichten aufeinander gesetzt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Optikelement durch Aufdrucken der Schichten hergestellt. Vorteilhaft können die Abschnitte der Schichten durch einzelne Punkte gebildet werden, die dann später aushärten und eine Schicht bilden. Hierdurch ist eine relativ hohe Auflösung der Schichten gewährleistet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind in Hauptlichtführungsrichtung hintereinander angeordnete Abschnitte unterschiedlicher Schichten aus Materialien unterschiedlicher Brechungsindizes ausgebildet, so dass sich die Brechungsindizes in Hauptabstrahlrichtung mindestens dreimal ändern. Vorteilhaft kann hierdurch eine Transformation bzw. Nachbildung von Linsen mit Hinterschneidungen hergestellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Abschnitte der jeweiligen Schichten matrixartig in Spalten und Zeilen, wobei die Abschnitte der Schichten jeweils die gleiche Größe aufweisen. Vorteilhaft können hierdurch matrixartig angeordnete Materialpunkte unterschiedlicher oder gleicher Brechungsindizes pro Schicht aufgetragen werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Abschnitte der jeweiligen Schichten in Hauptlichtführungsrichtung projiziert fluchtend zueinander angeordnet. Die Abschnitte der gleichen oder unterschiedlichen Brechungsindizes überdecken sich somit in Projektion auf eine Fläche/Ebene. Das Optikelement weist somit einen einfachen und regelmäßigen Aufbau auf.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Optikelement auf einem transparenten Träger aufgebracht. Der Träger ermöglicht eine ausreichende Stabilität des Optikelementes.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Träger als ein refraktiver Körper ausgebildet. Vorteilhaft kann hierdurch eine bestimmte Brechkraft vor Eintritt des Lichtes in das Optikelement eingestellt werden. Hierdurch kann insbesondere auf eine Primäroptik der Beleuchtungsvorrichtung verzichtet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtquelle und das Optikelement in einem topfförmigen Gehäuse angeordnet. Als topfförmiges Gehäuse kann hierbei jegliche Form von Gehäuse mit mindestens einer Öffnung, welches durch eine Abschlussscheibe verschlossen ist, verstanden werden. Die Optikeinheit wird hierbei ausschließlich durch das Optikelement gebildet. Gegebenenfalls kann die Abschlussscheibe eine Streuoptik aufweisen. Innerhalb des Gehäuses bildet das Optikelement das einzige optische Lichtführungsmittel.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche des Schichtkörpers eine Antireflexionsbeschichtung auf, so dass eine unerwünschte Reflexion des Lichtes in Richtung der Lichtquelle verringert bzw. vermieden wird.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Seitendarstellung einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Optikelement nach einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Seitendarstellung einer zweiten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung, bei dem das Optikelement einem herkömmlichen hinterschnittenen Optikelement entspricht,
3 eine schematische Darstellung mehrerer Schichten eines Optikelementes der Beleuchtungsvorrichtung und
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann zur Erzeugung einer Lichtverteilung dienen. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung als eine Signalleuchte zur Erzeugung einer Tagfahrlicht-, Fahrtrichtungsanzeigerlicht-, Brems-/Schlusslichtverteilung dienen.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist im Wesentlichen eine Lichtquelle 1 auf, der ein Optikelement 2 zugeordnet ist. Die Lichtquelle 1 und das Optikelement 2 sind in einem topfförmigen Gehäuse 3 angeordnet, dessen Öffnung durch eine Abschlussscheibe 4 verschlossen ist. Die Abschlussscheibe 4 kann eingefärbt, glasklar, frei von Streuoptiken oder mit Streuoptiken versehen sein.
Das Optikelement 2 bildet eine Optikeinheit, die sich innerhalb eines Innenraums des Gehäuses 3 erstreckt. Zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung ist das Optikelement 2 das einzige Bauteil innerhalb des Gehäuses 3, das zur Führung des von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichtes 5 dient.
Das Optikelement 2 ist plattenförmig als ein Schichtkörper ausgebildet, der eine Mehrzahl von Schichten S1, S2, ...S_n aufweist. Auf einer der Lichtquelle 1 zugewandten Lichteintrittsseite ist eine erste Schicht S1 als eine Lichteintrittsfläche ausgebildet, an der das Licht 5 in den Schichtkörper 2 eingekoppelt wird. Auf einer der Lichtquelle 1 abgewandten Lichtaustrittsseite ist die Schicht S_n als eine Lichtaustrittsfläche ausgebildet, an der das in den Schichtkörper 2 eingekoppelte Licht 5 und in einer Hauptlichtführungsrichtung H durch den Schichtkörper 2 geleitete Licht 5 aus dem Schichtkörper 2 ausgekoppelt wird. Sowohl die Lichteintrittsfläche S1 als auch die Lichtaustrittsfläche S_n bilden eine Grenzfläche des Schichtkörpers 2 zu dem Medium Luft. Innerhalb des Optikelementes 2 sind die benachbarten Schichten S1, S2,... S_n flächig aneinanderliegend - ohne Zwischenraum - angeordnet.
Die Schichten S1, S2,... S_n sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen jeweils in einer Ebene.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Schichten S1, S2,... S_n eine gleiche Schichtdicke ds auf. Die Schichtdicke d_S liegt in einem Bereich von 10 µm bis 30 µm, vorzugsweise liegt die Schichtdicke ds in einem Bereich von 10 µm bis 20 µm, vorzugsweise beträgt die Schichtdicke 16 µm.
Die Schichten S1, S2,... S_n des Schichtkörpers 2 sind einstückig miteinander verbunden. Die Schichten S1, S2, S_n werden nacheinander durch sequenzielles Auftragen mittels eines Materialspenders hergestellt. Hierbei werden schichtweise Materialtropfen und/oder Materialpunkte als Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm mit einem Material gleicher oder unterschiedlicher Brechungsindex abgeschieden. Sobald beispielsweise Materialtropfen oder Materialpunkte der aufgetragenen ersten Schicht S1 ausgehärtet sind, kann die weitere Schicht S2 durch Abscheiden der entsprechenden Materialtropfen bzw. Materialpunkte aufgetragen werden. Dies setzt sich weiter so fort, bis die letzte Schicht S_n aufgetragen worden ist.
Beispielsweise kann der Materialausgeber eine Druckeinheit sein, die transparentes Kunststoffmaterial gleicher oder unterschiedlicher Brechungsindizes auf die entsprechenden Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ..._Anm der jeweiligen Schichten S1, S2,...S_n abscheidet. Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, sind die Schichten S1, S2,... S_n gleichgroß ausgebildet. Sie weisen die gleiche Anzahl von matrixartig angeordneten Abschnitten A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm auf. Die Schichten S1, S2,...S_n weisen somit die gleiche Anzahl von Spalten und Zeilen von wahlweise unterschiedlicher Brechungsindizes aufweisende Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm auf. Die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm der Schichten S1, S2, S_n sind jeweils gleichgroß ausgebildet, d. h. sie weisen die gleiche Dimension auf.
Die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm der jeweiligen Schichten S1, S2, S_n sind fluchtend zueinander angeordnet, so dass sie bei Projektion in Hauptlichtführungsrichtung H des Schichtkörpers 2 fluchtend zueinander angeordnet sind bzw. sich fluchtend überdecken.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 ist das Optikelement 2 derart schichtweise mit Abschnitten A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm ausgebildet, dass es hinsichtlich der optischen Wirkung einer herkömmlichen plankonvexen Linse 30 mit in einer lichteingangsseitig angeordneten ebenen Lichteintrittsfläche 31 und einer auf der der Lichtquelle 1 abgewandten Seite angeordneten konvexen Lichtaustrittsfläche 32 entspricht. Die vorbekannte Beleuchtungsvorrichtung mit der plankonvexen Linse 30 ist in 1 seitlich versetzt zu dem Optikelement 2 angeordnet, um die Äquivalenz des Optikelementes 2 zu der plankonvexen Linse 30 deutlich zu machen.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Schichtkörper 2 gemäß 1 weist in einem der Lichtquelle 1 zugewandten Teil (Hälfte) desselben eine Mehrzahl von Schichten S1, ...S_p auf, die jeweils Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm mit einem Material eines ersten Brechungsindex n1 aufweisen (weiße Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm). In einem zur Lichtquelle 1 abgewandten Teil (Hälfte) des Schichtkörpers 2 sind Schichten S_p1 ,...S_n angeordnet, deren Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm Material des ersten Brechungsindex n1 (weiße Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm) und ein Material des zweiten Brechungsindex n2 (schwarze Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm) aufweisen. Die Verteilung der Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm des Materials des ersten Brechungsindex n1 und des zweiten Brechungsindex n2 ist so gewählt, dass die Brechung des Lichtes 5 in ein zur optischen Achse F fernen Bereich größer ist als in einem zur optischen Achse F nahen Bereich des Schichtkörpers 2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm des Materials zweiter Brechungsindex n2 einem Bereich außerhalb der Lichtaustrittsfläche 32 der plankonvexen Linse 30, während die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm des Materials erster Brechungsindex n1 einem Bereich innerhalb der plankonvexen Linse 30 entsprechen. Auf diese Weise kann einfach in Abhängigkeit von der Dimension einer herkömmlichen Linsenform auf die Verteilung der Materialpunkte bzw. Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm des Materials des ersten Brechungsindex n1 und des zweiten Brechungsindex n2 geschlossen werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das Optikelement 2 eine quaderförmige Form auf. Insbesondere verlaufen die Lichteintrittsfläche S1 und die Lichtaustrittsfläche S_n parallel und jeweils eben.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 ist ein Optikelement 2' derart ausgebildet, dass es in seiner optischen Wirkung einer konvexen Linse 40 mit Hinterschneidungen 41 entspricht. Hierzu weisen die Schichten S1, S2, ...S_n jeweils die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm unterschiedlicher Materialien der Brechungsindex n1 und n2 auf, dass in Hauptlichtführungsrichtung H die Anzahl der in einer zur optischen Achse F fernen Bereich angeordneten Abschnitte A_ij mit dem Brechungsindex n1 und n2 mindestens viermal wechselt. Beispielhaft ist in 2 eine Linie 10 dargestellt, die in Hauptlichtführungsrichtung H verläuft und sich in einem zu der optischen Achse F fernen Bereich befindet, in dem die Hinterschneidung 41 der herkömmlichen Linse 40 nachgebildet bzw. ausgebildet ist. Ausgehend von der Lichteintrittsschicht S1 ändert sich das Material bzw. der Brechungsindex n1, n2 der Abschnitte A_ij in Hauptlichtführungsrichtung H bis zur lichtaustrittsseitigen Schicht Sn viermal, wobei beispielhaft die Schichten S20, S25 und S30 dargestellt sind. Die Schicht S20 verläuft in einer Ebene, in der die herkömmliche Linse 40 die maximale radiale Ausdehnung aufweist. Sie verläuft somit in der Ebene a. Die Schicht S25 verläuft in einer Ebene b, in der die Linse 40 ihre geringste radiale Ausdehnung aufweist. Die Schicht S30 verläuft in einer Ebene c, in der die zweite maximale radiale Ausdehnung der Linse 40 angeordnet ist. Während die Schichten S20 und S30 ausschließlich Abschnitte A_ij aufweisen mit dem Brechungsindex n1, weist die Schicht S25 ausschließlich Abschnitte A_ij mit dem Brechungsindex n2 auf. Aus den Schnittpunkten der Linie 10 mit der Linse 40 wird deutlich, dass die Abschnitte A_ij in einem Bereich zwischen den Punkten 42 und 43 sowie 44 und 45 jeweils Material mit dem Brechungsindex n1 und im Bereich zwischen den Punkten 43 und 44 Brechungsindex n2 aufweisen.
Da die Linse 40 rotationssymmetrisch ausgebildet ist, ist auch die Verteilung der Abschnitte A_ij des Materials mit der ersten Brechzahl n1 und des Materials der zweiten Brechzahl n2 in dem Optikelement 2' rotationssymmetrisch zu der optischen Achse F angeordnet.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 ist ein Optikelement 2" vorgesehen, dessen Schichten S1, S2, S3... S_n jeweils Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm aufweisen, in denen Materialien mit der Brechzahl n1 (weiße Fläche) und Brechzahl n2 (schwarze Fläche) und Brechzahl n3 (schraffierte Fläche) verteilt angeordnet sind. In der 4 sind lediglich beispielhaft einige Abschnitte A dargestellt. Durch entsprechende Verteilung der Materialien der Brechzahlen n1, n2, n3 lassen sich beliebige Lichtformungen erstellen.
Es versteht sich, dass die Brechzahlen n1, n2, n3 einen unterschiedlichen Wert aufweisen.
An das Optikelement 2'' schließt sich auf der zur Lichtquelle 1 zugewandten Seite ein Träger 7 an, der vorzugsweise als ein refraktiver Körper ausgebildet ist. Seitlich an dem Träger 7 sind Halteelemente 8 (Haltemittel) angeformt, mittels derer die aus dem Optikelement 2'' und dem Träger 7 gebildete Baueinheit an dem Gehäuse 3 befestigbar ist.
Es versteht sich, dass die Optikelemente 2 und 2' gemäß den 1 und 2 ebenfalls fest mit dem Träger 7 verbunden sein können.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Optikelemente 2, 2', 2'' lichteingangs- und/oder lichtausgangsseitig mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein.
Die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm der Schichten S1, S2,...S_n bestehen jeweils aus einem transparenten Polymermaterial.
Nach sequenziellen Auftragen der Schichten S1, S2,... S_n wird das so hergestellte Optikelement 2, 2', 2'' vorzugsweise einer Wärmebehandlung (z. B. Tempern) unterzogen.
In Abhängigkeit von dem Brechungsindex n1, n2, n3 der für die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm verwendeten Materialien entstehen innerhalb des Optikelementes 2, 2', 2'' mehrfache Brechungen des Lichtes 5 Hauptlichtführungsrichtung H. Die Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm entsprechen somit herkömmlichen Linsenelementen. Das kleinste Linsenelement entspricht einem Abschnitt A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm. Weisen mehrere benachbarte Abschnitte A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm die gleiche Brechzahl n1 oder n2 oder n3 auf, hat das Linsenelement eine größere Dimension als der Abschnitt A₁₁ , A₁₂ , A₁₃, A₂₁ , A₂₂, ...A_nm. Das Optikelement 2, 2', 2'' weist somit eine Vielzahl von unterschiedlich großen Brechflächen auf, an denen eine Brechung des Lichtes 5 zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung bzw. Lichtformung bewirkt wird.
Der transparente Träger 7 ist vorzugsweise aus einem Glas- oder Polymermaterial gebildet.
Der Träger 7 kann als eine ebene glatte Platte oder mit an der Oberfläche versehenen Streuoptiken ausgebildet sein.
Die Lichtquelle 1 kann beispielsweise als eine LED-Lichtquelle ausgebildet sein.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Optikelement auch eine Vielzahl von Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen n1, n2, n3,...nn aufweisen.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Haltemittel 8 auch an dem Optikelement 2, 2', 2'' direkt angeformt sein.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2,2',2'': Optikelement
3: Gehäuse
4: Abschlussscheibe
5: Licht
7: Träger
8: Halteelement
10: Linie
30: plankonvexe Linse
31: Lichteintrittsfläche
32: Lichtaustrittsfläche
40: konvexe Linse
41: Hinterschneidung
42: Punkte
43: Punkte
44: Punkte
45: Punkte
H: Hauptlichtführungsrichtung
F: optische Achse
S1,S2,...Sn,S_p1: Schichten
A..: Abschnitte
ds: Schichtdicke
n1,n2,n3...nn: Brechzahlen
Z1,...Z_n: Zeilen
Sp1,... Sp_n: Spalten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016125420 A1 [0002]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1) und mit einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit ein Optikelement (2, 2', 2'') mit einer Lichteintrittsfläche (S1) zur Einkopplung von durch die Lichtquelle (1) emittierten Licht (5) und mit einer beabstandet zu der Lichteintrittsfläche (S1) angeordneten Lichtaustrittsfläche (S_n) zur Auskopplung des an der Lichteintrittsfläche (S1) eingekoppelten und in Hauptlichtführungsrichtung (H) innerhalb des Optikelementes (2, 2', 2'') geführten Lichtes (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2, 2', 2'') als ein Schichtkörper mit einer Mehrzahl von Schichten (S1, S2, ... S_n) ausgebildet ist, wobei zu mindestens eine Anzahl der Schichten (S1, S2,... Sn) jeweils Abschnitte (A₁₁, A₁₂, A₁₃, A₂₁, A₂₂, ...A_nm) von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes (n1, n2, n3) aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (S1, S2,... S_n) parallel zu der Lichteintrittsfläche (S1) und/oder zu der Lichtaustrittsfläche (S_n) des Optikelementes (2, 2', 2'') verlaufen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (S1, S2,... S_n) eine gleiche Schichtdicke (ds) aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (ds) in einem Bereich von 10 µm bis 30 µm liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (S1, S2,... S_n) des Optikelementes (2, 2', 2'') einstückig miteinander verbunden sind, wobei benachbarten Schichten (S1, S2,...S_n) flächig aneinanderliegen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2, 2', 2'') durch sequenzielles Auftragen der Schichten (S1, S2,...S_n) hergestellt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2, 2', 2'') durch Aufdrucken der Schichten (S1, S2,... S_n) hergestellt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Hauptlichtführungsrichtung (H) hintereinander angeordnete Abschnitte (A₁₁, A₁₂, A₁₃, A₂₁, A₂₂, ...A_nm) unterschiedliche Schichten (S1, S2,... S_n) aus Materialien unterschiedlicher Brechungsindizes (n1, n2) bestehen, so dass sich der Brechungsindex (n1, n2) der Materialien mindestens zweimal in Hauptlichtführungsrichtung (H) ändert.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (A₁₁, A₁₂, A₁₃, A₂₁, A₂₂, ...A_nm) der jeweiligen Schichten (S1, S2,...S_n) matrixartig in Spalten (Sp1, Sp2,...Sp_n) und Zeilen (Z1, Z2,... Z_n) angeordnet sind, wobei die Abschnitte (A₁₁, A₁₂, A₁₃, A₂₁, A₂₂, ...A_nm) der Schichten (S1, S2,...S_n) jeweils die gleiche Größe aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (A₁₁, A₁₂, A₁₃, A₂₁, A₂₂, ...A_nm) der Schichten (S1, S2,... S_n) in Hauptlichtführungsrichtung (H) projiziert fluchtend zueinander angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2, 2', 2'') auf einem transparenten Träger (7) aufgebracht ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) als ein refraktiver Körper ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) und das Optikelement (2, 2', 2'') in einem topfförmigen Gehäuse (3) angeordnet sind, das von einer Abschlussscheibe (4) verschlossen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (S1) und/oder die Lichtaustrittsfläche (S_n) des Schichtkörpers (2, 2', 2'') mit einer Antireflexbeschichtung versehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtkörper (2, 2', 2'') und/oder der Träger (7) Haltemittel (8) aufweist zur Befestigung an dem Gehäuse (3) der Beleuchtungsvorrichtung.