DE102019116965A1

DE102019116965A1 - Ein Licht leitendes optisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102019116965A1
Application number: DE102019116965.8A
Authority: DE
Inventors: Jan Martoch; Nitesh Shah
Original assignee: Varroc Lighting Systems sro
Current assignee: Po Lighting Czech SRO Cz
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2020-01-02
Also published as: CZ2018305A3; US10787111B2; CZ307956B6; US20190389364A1

Abstract

Das Licht leitende optische System umfasst mindestens eine Lichtquelle (2) und einen Lichtleiter (1) zum Bündeln und Leiten von Lichtstrahlen (10), die durch eine Lichtquelle (2) emittiert werden, wobei der Lichtleiter (1) auf seiner Hinterseite (13) eine Streuungsfläche (4) und auf einer gegenüberliegenden Vorderseite (14) eine Ausgangsfläche (3) für den Austritt von Lichtstrahlen (10) umfasst, die durch die Streuungsfläche (4) gestreut werden. Die Streuungsfläche (4) umfasst erste Streuungselemente (5), die konfiguriert sind, um Lichtstrahlen (10), die auf die ersten Streuungselemente (5) fallen, aus dem Lichtleiter (1) in etwa in einer vorbestimmten ersten Ausgangsrichtung (p) zu streuen, um eine erste Leuchtfunktion zu erfüllen, und ein zweites Streuungselement (6), das konfiguriert ist, um Lichtstrahlen (10), die auf das das zweite Streuungselement (6) fallen, aus dem Lichtleiter (1) in etwa in einer vorbestimmten zweiten Ausgangsrichtung (d) zu streuen, die von der ersten Ausgangsrichtung (p) abweicht, um die zweite Leuchtfunktion zu erfüllen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Licht leitendes optisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das einen Lichtleiter umfasst, der mit streuenden optischen Elementen ausgestattet ist, die verwendet werden, um Licht aus dem Lichtleiter zu dem Betrachter hin zu leiten.
Stand der Technik
Ein Licht leitendes optisches System von Kraftfahrzeugen ist eine optische Vorrichtung, die einen Lichtleiter umfasst, der entworfen wurde, um Licht, das von einer Lichtquelle zu einem Punkt oder einer Anordnung von Punkten mit einem minimalen Energieverlust gebündelt (gekoppelt) wird, zu leiten. Heutzutage sind Lichtleiter ein optisches Element, das häufig für die Außen- oder Innenbeleuchtung von Fahrzeugen verwendet wird, wo das Licht von einer Lichtquelle auf eine solche Weise räumlich verteilt werden soll, um wichtige stilistische Elemente zu akzentuieren, beispielsweise die Konturen um die Kammern einzelner Leuchtfunktionen, Kanten oder die Umrisse der gesamten Leuchte. Das Leiten von Licht in Lichtleitern basiert auf dem Prinzip der Totalreflexion von Licht. Licht, das von einer Lichtquelle, meistens einer LED (Licht emittierenden Diode), zu einem Lichtleiter, gebündelt wird, verbreitet sich entlang der optischen Achse durch den Lichtleiter mittels der Totalreflexion von den zylindrischen Wänden des Lichtleiters. Ein Lichtstrahl, der von der Lichtquelle gebündelt wird, breitet sich in dem Lichtleiter durch graduelle Totalreflexionen von den Wänden des Lichtleiters aus. Totalreflexion tritt an der Schnittstelle zweier Umgebungen auf, die einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen. Wenn sich ein Lichtstrahl in einem Winkel Φi ausbreitet, der größer ist als der kritische Winkel Φc von einer optisch dichteren Umgebung (das heißt eine Umgebung mit einem höheren Brechungsindex als eine optisch weniger dichte Umgebung, das heißt die einen geringeren Brechungsindex aufweist), tritt an der Schnittstelle Totalreflexion auf (das heißt, die Energie des Lichtstrahls geht zu der ursprünglichen, optisch dichteren Umgebung mit einer Effizienz von 100 % zurück). Um die Bedingungen der Totalreflexion zu durchbrechen, ist der Lichtleiter mit streuenden optischen Elementen ausgestattet. Um einen Strahl von dem Lichtleiter zu streuen, wird eine Anordnung von Zähnen entlang des Lichtleiters verwendet, die den Pfad des Strahls auf eine Art und Weise ändert, dass die Bedingung der Totalreflexion durchbrochen wird. Was passiert ist, dass der Strahl, der auf die Streuungsfläche des Lichtleiters fällt, durch Totalreflexion zurück zu dem Material des Lichtleiters reflektiert wird, wo er sich zu der gegenüberliegenden zylindrischen Oberfläche ausbreitet. Auf dieser Oberfläche wird das Licht gebrochen und tritt aus dem Lichtleiter aus. Die Anordnung der Streuungsflächen des Lichtleiters ist so entworfen, dass sie exakt die Richtung des gestreuten (entkoppelten) Lichts von dem Lichtleiter definiert. Die Hauptfaktoren, die die photometrische Ausgabe aus dem Lichtleiter bestimmen, sind die Formen der Anordnung der Streuungsflächen und der Winkel, den die Streuungsfläche mit der Längsachse des Lichtleiters bildet, die Form des Querschnitts des Lichtleiters, der Winkel, der durch die Längsachse des Lichtleiters mit dem Vektor gebildet wird, der die Richtung des gewünschten Lichtausgangs darstellt, und ebenso eine genau ausgewählte Position der Lichtquelle das heißt, an welchem Ende des Lichtleiters sich die Lichtquelle befindet. Ein weiterer wichtiger Parameter, der eine merkliche Auswirkung auf die finale Lichtverteilung hat und gleichzeitig die homogene Lichtverteilung entlang des Lichtleiters wesentlich beeinflusst, ist die Form des Querschnitts des Lichtleiters. In der Praxis gibt es zwei am häufigsten verwendete Typen von Lichtleiterquerschnitten - ein kreisförmiges Profil und ein pilzförmiges Profil. In beiden Fällen befinden sich die streuenden Zähne auf einer zusätzlichen planen Oberfläche, deren Höhe auf dem Neigungswinkel α basiert. Die Höhe der Zähne ist einer von wichtigen Parametern, die die allgemeine Photometrie und das Aussehen des Lichtleiters im eingeschalteten Zustand beeinflussen. Die Versetzung der Zähne wird ferner durch die geometrische Form des Lichtleiters beeinflusst; es ist für jeden Zahn erforderlich, den Tangentenwinkel β zwischen der Tangente an dem bestimmten Punkt und der erforderlichen Richtung des emittierten Lichts zu bestimmen und den streuenden Zahn des Lichtleiters um den halben Wert dieses Winkels zu versetzen. Ein Lichtstrahl fällt auf den Zahn des Lichtleiters, wo er eine Totalreflexion des Lichts zu dem Material des Lichtleiters durchläuft. Dieser total reflektierte Strahl wird ferner auf der zylindrischen Linse des Lichtleiters in die gewünschte vorbestimmte Richtung gestreut. Wenn die Lichtquelle sich an der gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters befindet, sollte der Zahn des Lichtleiters eine derartige geometrische Form haben, dass das Licht wieder in die richtige Richtung geschickt wird, aber das einfallende Licht wird nicht mehr auf die nahe Oberfläche des Zahns total reflektiert, sondern es tritt lediglich die sogenannte Fresnel-Lichtreflexion auf. Bei einer Totalreflexion wird 100% Effizienz des reflektierten Lichts berücksichtigt, während bei einer Fresnel-Reflexion nur 4 bis 10 % Reflexionseffizienz in Betracht gezogen werden können, wobei der Rest des Lichts verloren geht.
Lichtleiter, die zur Beleuchtung von Automobilen verwendet werden, stellen Signalleuchtfunktionen dar, am häufigsten eine vordere oder hintere Umrissleuchte. Die Patentschriften EP2650600A1 und EP2955432 beschreiben Lichtleiter, die verschiedene Baugruppen aus reflektierenden Streuungsflächen umfassen. Mit steigender Effizienz von Lichtquellen beginnen Lichtleiter, schrittweise Signalfunktionen mit höheren Anforderungen an die Intensität des emittierten Lichts darzustellen, wie zum Beispiel Bremsleuchten oder Blinkleuchten in Rückleuchten, während der Lichtleiter gleichzeitig ebenso die Funktion einer Seitenmarkierung oder einer Seitenleuchte haben kann. Diese Leuchtfunktion gewährleistet, dass das Fahrzeug auch aus schiefen/seitlichen Winkeln deutlich sichtbar ist. Daher sind in modernen Scheinwerfern und Leuchten Lichtleiter, die nur senkrecht zu der Lichtachse, das heißt, zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, ausgerichtet sind, nicht mehr ausreichend. Der Lichtleiter weist eine vollständig räumliche 3D-Form auf, und die Streuungsflächen müssen Licht nicht nur zu einer richtigen Richtung senden, sondern die Lichtenergie muss in verschiedene Richtungen aufgeteilt werden, so dass der Lichtleiter homogen beleuchten kann und gleichzeitig verschiedene photometrische Anforderungen/Funktionen in unterschiedlichen Lichtemissionsrichtungen erfüllen kann.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem des Bereitstellens mehrerer Leuchtfunktionen eines Licht leitenden optischen Systems zu lösen, wobei Licht von einem Lichtleiter in unterschiedliche Richtungen gesendet werden muss, während der Unterschied der Richtungen ein Winkel von bis zu 90° sein kann. Daher ist das Ziel der Erfindung, ein Licht leitendes optisches System bereitzustellen, das es ermöglicht, die erforderlichen Leuchtfunktionen zu erfüllen, einschließlich hoher Leuchteffizienz und einer gleichmäßigen Verteilung der Leuchtintensität in zwei Richtungen unter Verwendung nur eines Lichtleiters. Ein weiteres Ziel ist es, zu gewährleisten, dass das Licht leitende System an Anforderungen angepasst werden kann, die sich aus dem mechanischen und optischen Design der Leuchtvorrichtung ergeben, das heißt, der Lichtleiter weist eine vollständig räumliche 3D-Form auf, die zum Beispiel der Form des Deckglases der Leuchte folgt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die oben genannten Ziele der Erfindung werden durch ein Licht leitendes optisches System erfüllt, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das mindestens eine Lichtquelle und einen Lichtleiter zum Bündeln (Koppeln) und Leiten von Lichtstrahlen aufweist, die von der Lichtquelle emittiert werden, der auf seiner Hinterseite eine Streuungsfläche und auf der gegenüberliegenden Vorderseite eine Ausgangsfläche zum Austritt der Lichtstrahlen aufweist, die durch die Streuungsfläche gestreut werden. Die Streuungsfläche umfasst die ersten Streuungselemente, die konfiguriert sind, um Lichtstrahlen, die auf die ersten Streuungselemente fallen, aus dem Lichtleiter in etwa in der vorbestimmten ersten Ausgangsrichtung zu streuen (entkoppeln), um die erste Leuchtfunktion zu erfüllen, und das zweite Streuungselement, das konfiguriert ist, um Lichtstrahlen, die auf die zweiten Streuungselemente fallen, aus dem Lichtleiter in etwa in der vorbestimmten zweiten Ausgangsrichtung zu streuen, die von der ersten Ausgangsrichtung abweicht, um die zweite Leuchtfunktion zu erfüllen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Lichtleiter eine längliche Form auf und seine Streuungsfläche und Ausgangsfläche befinden sich in seiner Längsrichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Streuungselement die erste reflektierende Fläche, die zu der Ausgangsfläche in der Richtung von der Lichtquelle geneigt ist, und ist zur Reflexion von Strahlen, die darauf fallen, direkt zu der Ausgangsfläche konfiguriert, und ihr Einfall auf die Ausgangsfläche erfolgt in einem Winkel, der Totalreflexion ausschließt, so dass diese Lichtstrahlen durch die Ausgangsfläche in etwa in der ersten Ausgangsrichtung aus dem Lichtleiter austreten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Streuungselement ein Paar reflektierender Flächen - die zweite reflektierende Fläche und die dritte reflektierende Fläche - die zueinander und in einem stumpfen Winkel ausgerichtet sind und zur Reflexion von Lichtstrahlen, die auf die zweite reflektierende Fläche fallen, direkt auf die dritte reflektierende Fläche konfiguriert sind, und für ihre Reflexion von der dritten reflektierenden Fläche direkt zu der Ausgangsfläche, und ihr Einfall auf die Ausgangsfläche in einem Winkel erfolgt, der Totalreflexion ausschließt, sodass diese Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter durch die Ausgangsfläche in etwa in der zweiten Richtung austreten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich in der Richtung von der Lichtquelle die zweite reflektierende Fläche in einer direkten Erweiterung der ersten reflektierenden Fläche, und die Reihenfolge der Positionen in der Richtung von der Lichtquelle ist die erste reflektierende Fläche, die zweite reflektierende Fläche und die dritte reflektierende Fläche.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste reflektierende Fläche und die zweite reflektierende Fläche miteinander verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die zweite reflektierende Fläche und die dritte reflektierende Fläche entlang einer Verbindungslinie verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Streuungsfläche ferner die vierte reflektierende Fläche, die zur direkten Reflexion von Lichtstrahlen, die darauf fallen, zu der Ausgangsfläche konfiguriert ist, und ihr Einfall auf die Ausgangsfläche erfolgt in einem Winkel, der eine Totalreflexion von Lichtstrahlen von der Ausgangsfläche und ihre weitere Verbreitung durch den Lichtleiter verursacht, während die erste reflektierende Fläche, die zweite reflektierende Fläche, die dritte reflektierende Fläche und die vierte reflektierende Fläche, deren Position die genannte Reihenfolge von der Lichtquelle aus ist, Teile der reflektierenden Anordnung sind, die sich in der Längsrichtung auf der Streuungsfläche wiederholt.
Die vierte reflektierende Fläche kann vorteilhafterweise in etwa parallel zu dem gegenüberliegenden Teil der Ausgangsfläche sein.
Die Verbindungslinie kann vorteilhafterweise auf einer hypothetischen Fläche liegen, die eine direkte Erweiterung der vierten reflektierenden Fläche in der Richtung zu der Lichtquelle ist.
Nach einer der vorteilhaften Ausführungsformen sind die Längen komplexer reflektierender Anordnungen, mit denen derselbe Lichtleiter ausgestattet ist, identisch.
Nach einer weiteren der vorteilhaften Ausführungsformen weisen mindestens zwei der komplexen reflektierenden Anordnungen, mit denen derselbe Lichtleiter ausgestattet ist, unterschiedliche Längen auf, um das erforderliche Aussehen oder die erforderliche Homogenität zu erreichen.
Die Länge (L) der reflektierenden Anordnung liegt vorteilhafterweise in etwa zwischen 0,7 mm bis 3,5 mm.
Die zweite reflektierende Fläche bildet bevorzugt den Winkel β zwischen 95° bis 150° mit der dritten reflektierenden Fläche.
In einer von bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Leuchtfunktion die Funktion eines Rücklichts und die zweite Leuchtfunktion ist die Funktion einer Seitenum rissleuchte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet die erste Ausgangsrichtung einen Winkel von etwa 90° mit der zweiten Ausgangsrichtung und liegt in etwa parallel zu der Längsachse des Fahrzeugs.
Nach einer weiteren der vorteilhaften Ausführungsformen ist die erste Leuchtfunktion die Funktion eines Rückfahrscheinwerfers, das heißt, die Funktion einer Rückfahrleuchte, und die zweite Funktion ist die Funktion spezifischer Punkte für eine Kamera. Solche Punkte werden vorteilhafterweise an einem unterschiedlichen Ort wie die Punkte für Photometrie definiert.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin detaillierter mittels Ausführungsbeispielen erläutert, die sich auf die beigefügten Zeichnungen beziehen, wobei:

- 1 in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines Licht leitenden optischen Systems nach der Erfindung zeigt,
- 2 in einem Längsschnitt durch die Längsachse der Erfindung aus 1 ein Ausführungsbeispiel der Streuungsfläche des optischen Systems nach der Erfindung zeigt,
- 3 in einem Längsschnitt durch die Längsachse der Erfindung aus 1 ein Ausführungsbeispiel der reflektierenden Flächen der reflektierenden Anordnung des optischen Systems nach der Erfindung zeigt und
- 4 bis 6 den Verlauf von Lichtstrahlen zeigen, die auf einzelne reflektierende Flächen des optischen Systems nach der Erfindung fallen.

Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines Licht leitenden optischen Systems nach der Erfindung. Das Licht leitende optische System umfasst eine Lichtquelle 2, um Lichtstrahlen 10 zu emittieren, und einen Lichtleiter 1. Der Lichtleiter 1 hat eine stabförmige Form und die Lichtquelle 2 befindet sich an einem der Enden des Lichtleiters 1. Lichtstrahlen 10 werden zu dem Lichtleiter 1 gebündelt und fallen durch diesen in der Richtung von der Lichtquelle 2.
Der Lichtleiter 1 ist auf seiner Hinterseite 13 mit einer Streuungsfläche 4 ausgestattet, die konfiguriert ist, um Lichtstrahlen 10 zu der Ausgangsfläche 3 zu leiten, die auf der Vorderseite 14 des Lichtleiters 1 positioniert ist, und um ebenso zu gewährleisten, dass die Lichtstrahlen 10, die beim Einfall auf die Ausgangsfläche 3 nicht aus dem Lichtleiter 1 durch seine Fläche 3 ausgetreten sind, weiter durch den Lichtleiter 1 in der Richtung von der Lichtquelle 2 kommend fallen. In dieser Ausführungsform ist die Streuungsfläche 4 für zwei Leuchtfunktionen konfiguriert. Für die erste Leuchtfunktion werden Lichtstrahlen 10 mit einer bestimmten Diffusion in etwa in einer vorbestimmten ersten Ausgangsrichtung p geleitet, die vorteilhafterweise parallel zu der Längsachse des Fahrzeugs liegt. Für die zweite Leuchtfunktion werden Lichtstrahlen 10 mit einer bestimmten Diffusion in etwa in der vorbestimmten zweiten Ausgangsrichtung d geleitet, wobei die erste Ausgangsrichtung p und die zweite Ausgangsrichtung d bevorzugt in etwa einen Winkel von 90° bilden, jedoch können sie in anderen Ausführungsformen ebenso einen unterschiedlichen Winkel bilden, insbesondere einen spitzen Winkel. Ein Beispiel der ersten Leuchtfunktion ist die Funktion der hinteren Heckleuchte und ein Beispiel der zweiten Leuchtfunktion ist die Funktion einer Seitenumrissleuchte.
2 zeigt in einem Längsschnitt durch die Längsachse der Erfindung aus 1 ein Ausführungsbeispiel der Streuungsfläche 4. Die Streuungsfläche 4 umfasst die ersten Streuungselemente 5, die konfiguriert sind, um Lichtstrahlen 10 zu der Ausgangsfläche 3 in der Richtung zu leiten, in der Lichtstrahlen 10 auf die Ausgangsfläche 3 in einem Einfallwinkel α5 fallen, gemessen an der vertikalen Linie zu der Ausgangsfläche 3 am Einfallort, wobei der Austritt von Lichtstrahlen 10 aus der Ausgangsfläche 3 in etwa in der ersten Ausgangsrichtung p sichergestellt wird, um die Erfüllung der ersten Leuchtfunktion zu gewährleisten. Der Einfallwinkel α5 muss derart sein, dass er eine Totalreflexion auf der Ausgangsfläche 3 ausschließt.
Wie es bekannt ist, tritt auf Flächen, die einen Übergang von einer Umgebung zu einer anderen darstellen, abhängig vom Brechungsindex beider Umgebungen und dem Wert des Einfallwinkels von Strahlen auf die Fläche entweder eine Brechung auf dieser Fläche auf, die Strahlen treten von einer Umgebung in die andere ein, oder eine Totalreflexion auf der Fläche tritt auf, wobei sich der Strahl in der ursprünglichen Umgebung bewegt und nicht in die andere Umgebung eintritt.
Bekannte Beziehungen weisen im Allgemeinen darauf hin, dass der Einfallwinkel α5 kleiner sein muss als ein bestimmter kritischer Winkel, der durch die Brechungsindices des Lichtleiters 1 und die Umgebung außerhalb der Ausgangsfläche 3 bestimmt wird, so dass die Lichtstrahlen 10 die Ausgangsfläche 3 passieren können.
Die Streuungsfläche 4 umfasst ferner die zweiten Streuungselemente 6, die konfiguriert sind, um Lichtstrahlen 10 zu der Ausgangsfläche 3 auf eine Weise zu leiten, dass sie auf die Ausgangsfläche 3 in dem Einfallwinkel α6 fallen und den Ausgang der Lichtstrahlen 10 von der Ausgangsfläche 3 in etwa in der vorbestimmten Ausgangsrichtung d sicherstellen, um die Erfüllung der zweiten Leuchtfunktion zu gewährleisten. Wie erläutert, muss der Winkel α6 kleiner sein als der oben genannte kritische Winkel.
Die Streuungsfläche 4 umfasst ferner ein reflektierendes Element in der Form der vierten reflektierenden Fläche 12, die konfiguriert ist, um Lichtstrahlen 10 zu der Ausgangsfläche 3 auf eine Weise zu leiten, dass Lichtstrahlen 10 in dem Einfallwinkel α12 auf sie fallen, der größer ist als der oben genannte kritische Winkel, so dass diese Lichtstrahlen 10 total auf die Ausgangsfläche 3 reflektiert werden und die Strahlen 10 weiter durch den Lichtleiter 1 fallen.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des ersten Streuungselements 5, des zweiten Streuungselements 6 und der vierten reflektierenden Fläche 12, die zusammen ein Teil der reflektierenden Anordnung 11 sind, die ein Teil der Streuungsfläche 4 ist. In dieser Ausführungsform umfasst die reflektierende Anordnung 11 das erste Streuungselement 5, das zweite Streuungselement 6 und die vierte reflektierende Fläche 12 in dieser Reihenfolge von der Lichtquelle 2 aus. Das erste Streuungselement 5 umfasst die erste reflektierende Fläche 7, die in der Richtung zu der Lichtquelle 2 von der gegenüberliegenden Ausgangsfläche 3 in dem Winkel α umgelenkt wird. Lichtstrahlen 10, die auf die erste reflektierende Fläche 7 fallen, werden direkt zu der Ausgangsfläche 3 reflektiert, auf die sie auf eine Weise fallen, so dass sie aus dieser in der vorbestimmten ersten Ausgangsrichtung p austreten. Das zweite Streuungselement 6 umfasst die zweite reflektierende Fläche 8 und die dritte reflektierende Fläche 9, die bevorzugt miteinander verbunden sind, in einem stumpfen Winkel β zueinander ausgerichtet sind und zur Reflexion von Lichtstrahlen 10, die auf die zweite reflektierende Fläche 8 fallen, direkt auf die dritte reflektierende Fläche 9 konfiguriert sind, und für ihre Reflexion von der dritten reflektierenden Fläche 9 direkt zu der Ausgangsfläche 3, und der Einfall auf die Ausgangsfläche 3 erfolgt in einem Winkel, der eine Totalreflexion ausschließt, so dass diese Lichtstrahlen 10 aus dem Lichtleiter 1 durch die Ausgangsfläche 3 in etwa in der zweiten Ausgangsrichtung d austreten.
In der Richtung von der Lichtquelle 2 befindet sich die zweite reflektierende Fläche 8 bevorzugt in einer direkten Erweiterung der ersten reflektierenden Fläche 7. Des Weiteren sind die erste reflektierende Fläche 7 und die zweite reflektierende Fläche 8 bevorzugt miteinander verbunden.
In der in 3 gezeigten Ausführungsform liegen die vierte reflektierende Fläche 12 und die Verbindungslinie s, wo die zweite reflektierende Fläche 8 in Kontakt mit der dritten reflektierenden Fläche 9 kommt, auf der Oberfläche der zentralen Ummantelung 17 des Lichtleiters 1. Die Oberfläche der zentralen Ummantelung 17 bezeichnet eine glatte Oberfläche ohne die Erhebungen und Vertiefungen, die durch die ersten und zweiten Streuungselemente 5 und 6 gebildet werden, die die Oberfläche des Lichtleiters auf seiner Hinterseite 13 bildet, mit Ausnahme von diesen Erhebungen und Vertiefungen. Die erste versetzte Fläche 15 verbindet dann die vierte reflektierende Fläche 12 der vorherigen reflektierenden Anordnung 11 mit der ersten reflektierenden Fläche 7 der nächsten reflektierende Anordnung 11. In jeder reflektierenden Anordnung 11 verbindet die zweite versetze Fläche 16 die dritte reflektierende Fläche 9 mit der vierten reflektierenden Fläche 12.
4 und 5 zeigen ähnliche Verläufe von Lichtstrahlen 10, die auf das erste und zweite reflektierende Element 5, 6 fallen, und 6 dann den Verlauf der Lichtstrahlen, die auf die vierte reflektierende Fläche 12 fallen.
Es ist anzumerken, dass 1 bis 6 nicht maßstabsgetreu zu der realen Ausführungsform des Lichtleiters 1 gezeichnet wurden, die mit einer Streuungsfläche 4 mit einer reflektierenden Anordnung 11 nach der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Dies ist dadurch begründet, dass im Vergleich zu dem realen Abstand von der Streuungsfläche 4 zu der Ausgangsfläche 3, die zum Beispiel 6 mm bis 12 mm betragen kann, die beispielhafte Länge der reflektierenden Anordnung 11 in der Längsrichtung des Lichtleiters 1 gemessen im Bereich von 0,7 mm bis 3,5 mm liegt. Daher können die geometrischen Proportionen zum Zweck der Verdeutlichung nicht maßstabsgetreu gezeichnet werden.
Es ist ebenso offensichtlich, dass die Grenzen, an denen die einzelnen reflektierenden Flächen 7, 8, 9 und 12 ihre beabsichtigten Funktionen zu erfüllen beginnen und enden, - das heißt, das Leiten von Lichtstrahlen für den Ausgang in einer bestimmten Richtung, oder im Falle der vierten reflektierenden Fläche 12, zur Totalreflexion von der Ausgangsfläche 3 - nicht genau definiert werden können. Was in der Praxis geschehen kann, ist, dass zum Beispiel an der Stelle des Übergangs von der ersten reflektierenden Fläche 7 zu der zweiten reflektierenden Fläche 8 ein bestimmter gemischter Bereich entsteht, an dem, abhängig von dem genauen Einfallwinkel von Lichtstrahlen 10 auf diesen Bereich, die Lichtstrahlen 10 so gelenkt werden können, dass sie in beide Richtungen p und d fallen. Ebenso befindet sich der Beginn der vierten reflektierenden Fläche 12, das heißt des Orts, auf den in der Richtung von der Lichtquelle 2 Lichtstrahlen 10 auf eine solche Weise reflektiert werden, dass sie auf die Ausgangsfläche 3 in einem Winkel α fallen, der größer ist als der oben besprochene kritische Winkel, nicht genau an der Verbindungsstelle mit der zweiten versetzten Fläche 16, wo tatsächlich ein mikroskopischer Bereich im „Schatten“ liegen kann, der durch den Eckpunkt des zweiten Streuungselements 6 oder dem Ende der dritten reflektierende Fläche 9 verursacht wird. Auf ähnliche Weise beginnt in der Praxis die erste reflektierende Fläche 5 nicht an der Verbindungsstelle mit der ersten versetzen Fläche 15, da ein bestimmter kleiner Bereich in der Nähe dieser Verbindung im Schatten liegt, der sich aus der Verbindung der vierten reflektierenden Fläche 12 der vorherigen reflektierenden Anordnung 11 mit der ersten versetzen Fläche 15 ergibt, was verhindert, dass Lichtstrahlen 10, die auf diesen Bereich fallen, so reflektiert werden, wie es für das erste Streuungselement 5, das heißt die erste reflektierende Fläche 7, erwünscht ist, nämlich direkt zu der Ausgangsfläche 3 und von dort aus dem Lichtleiter 1 in der ersten Ausgangsrichtung p heraus.
Die Längen L einzelner komplexer reflektierender Anordnungen 11, mit denen derselbe Lichtleiter 1 ausgestattet ist, können identisch sein und/oder mindestens zwei der reflektierenden Anordnungen 11, mit denen derselbe Lichtleiter 1 ausgestattet ist, weisen unterschiedliche Längen L auf, um die erwünschte sich daraus ergebende Wirkung oder Homogenität zu erhalten. Mit anderen Worten kann das erwünschte sich daraus ergebende Aussehen oder die Homogenität des (der) Lichtbilds (Lichtbilder), das (die) durch den Lichtleiter 1 produziert wird (werden), durch eine geeignete Auswahl von Längen L einzelner komplexer reflektierender Anordnungen 11 erhalten werden, oder das Aussehen kann wesentlich beeinflusst werden.
Bezugszeichenliste

1 -: Lichtleiter
2 -: Lichtquelle
3 -: Ausgangsfläche
4 -: Streuungsfläche
5 -: erstes Streuungselement
6 -: zweites Streuungselement
7 -: erste reflektierende Fläche
8 -: zweite reflektierende Fläche
9 -: dritte reflektierende Fläche
10 -: Lichtstrahl
11 -: reflektierende Anordnung
12 -: vierte reflektierende Fläche
13 -: Hinterseite
14 -: Vorderseite
15 -: erste versetzte Fläche
16 -: zweite versetzte Fläche
17 -: Fläche der zentralen Ummantelung
α, α5, α6, α12, β -: Winkel
p -: erste Ausgangsrichtung
d -: zweite Ausgangsrichtung
s -: Verbindungslinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2650600 A1 [0003]
EP 2955432 [0003]

Claims

Licht leitendes optisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend mindestens eine Lichtquelle (2) und einen Lichtleiter (1) zum Bündeln und Leiten von Lichtstrahlen (10), die durch die Lichtquelle (2) emittiert werden, wobei der Lichtleiter (1) auf einer Hinterseite (13) eine Streuungsfläche (4) und auf einer gegenüberliegenden Vorderseite (14) eine Ausgangsfläche (3) für einen Ausgang von Lichtstrahlen (10) umfasst, die durch die Streuungsfläche (4) gestreut werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuungsfläche (4) erste Streuungselemente (5) umfasst, die konfiguriert sind, um Lichtstrahlen (10), die auf das erste Streuungselement (5) fallen, aus dem Lichtleiter (1) heraus in etwa in einer vorbestimmten ersten Ausgangsrichtung (p) zu streuen, um eine erste Leuchtfunktion zu erfüllen, und ein zweites Streuungselement (6), das konfiguriert ist, um Lichtstrahlen (10), die auf die zweiten Streuungselemente (6) fallen, aus dem Lichtleiter (1) heraus in etwa in einer vorbestimmten zweiten Ausgangsrichtung (d) zu streuen, die von der ersten Ausgangsrichtung (p) abweicht, um eine zweite Leuchtfunktion zu erfüllen.
Licht leitendes optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1) eine längliche Form aufweist, wobei die Streuungsfläche (4) und die Ausgangsfläche (3) in einer Längsrichtung des Lichtleiters (1) positioniert sind.
Licht leitendes optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Streuungselement (5) eine erste reflektierende Fläche (7) ist, die zu der Ausgangsfläche (3) in der Richtung von der Lichtquelle (2) geneigt ist und zur Reflexion von Strahlen (10), die auf die erste reflektierende Fläche (7) fallen, direkt zu der Ausgangsfläche (3) konfiguriert ist, und der Einfall der Strahlen auf die Ausgangsfläche (3) in einem Winkel erfolgt, der Totalreflexion ausschließt, so dass diese Lichtstrahlen (10) aus dem Lichtleiter (1) durch die Ausgangsfläche (3) in etwa in der ersten Ausgangsrichtung (p) austreten.
Licht leitendes optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Streuungselement (6) ein Paar reflektierender Flächen (8, 9) ist, umfassend eine zweite reflektierende Fläche (8) und eine dritte reflektierende Fläche (9), die zusammen einen stumpfen Winkel bilden und zur Reflexion von Lichtstrahlen (10), die auf die zweite reflektierende Fläche (8) fallen, direkt auf die dritte reflektierende Fläche (9) und eine darauffolgende Reflexion dieser Lichtstrahlen (10) von der dritten reflektierende Fläche (9) direkt zu der Ausgangsfläche (3) konfiguriert sind, und der Einfall der Strahlen auf die Ausgangsfläche (3) in einem Winkel erfolgt, der eine Totalreflexion ausschließt, so dass diese Lichtstrahlen (10) aus dem Lichtleiter (1) durch die Ausgangsfläche (3) in etwa in der zweiten Richtung (d) austreten.
Licht leitendes optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Richtung von der Lichtquelle (3) die zweite reflektierende Fläche (8) sich in einer direkten Verlängerung der ersten reflektierenden Fläche (7) befindet, und die Reihenfolge der Positionen in einer Richtung von der Lichtquelle (3) die erste reflektierende Fläche (7), die zweite reflektierende Fläche (8) und die dritte reflektierende Fläche (9) ist.
Licht leitendes optisches System nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste reflektierende Fläche (7) und die zweite reflektierende Fläche (8) miteinander verbunden sind.
Licht leitendes optisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite reflektierende Fläche (8) und die dritte reflektierende Fläche (9) entlang einer Verbindungslinie (s) miteinander verbunden sind.
Licht leitendes optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuungsfläche (4) ferner eine vierte reflektierende Fläche (12), die zur Reflexion von Lichtstrahlen (10), die auf die vierte reflektierende Fläche (12) fallen, zu der Ausgangsfläche (3) konfiguriert ist, und wobei der Einfall der Lichtstrahlen (10) auf die Ausgangsfläche (3) in einem Winkel erfolgt, der Totalreflexion von Lichtstrahlen (10) von der Ausgangsfläche (3) und eine weitere Verbreitung der Lichtstrahlen (10) durch den Lichtleiter (1) verursacht, wobei die erste reflektierende Fläche (7), die zweite reflektierende Fläche (8), die dritte reflektierende Fläche (9) und die vierte reflektierende Fläche (15) in der genannten Reihenfolge von der Lichtquelle (2) aus ein Teil der reflektierenden Anordnung (11) sind, die sich in der Längsrichtung auf der Streuungsfläche (4) wiederholt.
Licht leitendes optisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte reflektierende Fläche (15) in etwa parallel zu dem gegenüberliegenden Teil der Ausgangsfläche (3) liegt.
Licht leitendes optisches System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie (s) auf einer hypothetischen Fläche liegt, die in der Richtung zu der Lichtquelle (2) eine direkte Verlängerung der vierten reflektierenden Fläche (12) ist.
Licht leitendes optisches System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen (L) der reflektierenden Anordnungen (11), mit denen der Lichtleiter (1) ausgestattet ist, identisch sind.
Licht leitendes optisches System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der komplexen reflektierenden Anordnungen (11), mit denen der Lichtleiter (1) ausgestattet ist, unterschiedliche Längen (L) aufweisen, um das (die) erforderliche sich daraus ergebende Aussehen und Homogenität zu erhalten.
Licht leitendes optisches System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der komplexen reflektierenden Anordnung (11) etwa zwischen 0,7 mm und 3,5 mm liegt.
Licht leitendes optisches System nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite reflektierende Fläche (8) einen Winkel β zwischen 95° und 150° mit der dritten reflektierenden Fläche (9) bildet.
Licht leitendes optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leuchtfunktion eine Funktion einer Heckleuchte und die zweite Leuchtfunktion eine Funktion einer Seitenumrissleuchte ist.
Licht leitendes optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausgangsrichtung (p) einen Winkel von etwa 90° mit der zweiten Ausgangsrichtung (d) bildet und etwa parallel zu der Längsachse des Fahrzeugs liegt.
Licht leitendes optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leuchtfunktion eine Funktion einer Rückfahrleuchte ist, und dass die zweite Leuchtfunktion eine Funktion spezifischer Punkte für eine Kamera ist.