DE102019211354A1 - Lichtumleiter und beleuchtungssystem auf einer seite eines fahrzeugs - Google Patents

Lichtumleiter und beleuchtungssystem auf einer seite eines fahrzeugs Download PDF

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Ernest Corull Massana
Ferran PUIGDELLIVOL GUIXE
Xesus Bendaña Sueiro
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Abstract

Lichtumleiter (5) und Beleuchtungssystem auf einer Seite eines Fahrzeugs (1), bestehend aus einer Lichteintrittsfläche, die Licht von einem Lichterzeuger (3) einfangen kann; einer Lichtaustrittsfläche (6); einem ersten Reflexionskörper (51) und einem zweiten Reflexionskörper (52), die so gestaltet sind, um das einfallende Licht intern zu reflektieren; einer Vielzahl optischer Strukturen (61), die auf der Lichtaustrittsfläche (6) angeordnet und so gestaltet sind, um das Licht aus dem Lichtumleiter (5) herauszuführen, um über eine externe Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug (1) zu verfügen, die es ermöglicht, Logos, Buchstaben und verschiedene Symbole mittels eines Lichtumleiters (5) darzustellen, was den Vorteil bietet, dass sich die Marke mittels der Leuchten erkennen lässt.

Description

  • GEGENSTAND DER ERFINDUNG
  • Bei dieser Patentanmeldung handelt es sich um einen Lichtumleiter für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, der wesentliche Innovationen und Vorteile aufweist, sowie um ein Beleuchtungssystem auf einer Seite eines Fahrzeugs nach Anspruch 9.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Beleuchtungseinrichtungen heutiger Fahrzeuge, insbesondere die vorzugsweise im Heckbereich des Fahrzeugs montierten Leuchten, strahlen nicht nur Licht in Vor- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs aus und erzeugen so die typischen Signalfunktionen wie Blinklicht, Bremslicht, etc., sondern man ist auch bestrebt, dass sie seitlich des Fahrzeugs aufleuchten. Dieses seitlich am Fahrzeug erzeugte Licht entspricht in der Regel den konstruktiven Anforderungen. Wenn der Scheinwerfer bzw. die Leuchte eine bestimmte Form oder ein bestimmtes Design in diesem seitlichen Bereich aufweisen soll, dann sind oft zusätzliche Teile oder Elemente erforderlich, was zu einem erhöhten Montageaufwand und den damit verbundenen höheren Kosten führt.
  • In diesem Zusammenhang ist gemäß dem Stand der Technik, wie im Dokument DE102005008634 offenbart, ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Reflektor und einem seitlich am Scheinwerfer angeordneten Signalelement bekannt. Der Reflektor lenkt die Lichtstrahlen in Vor- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs. Beide Geräte sind durch eine Lichtleitvorrichtung miteinander verbunden, die das Licht von einem Eintrittsbereich hin zu einem Austrittsbereich leitet. Ziel dieses Dokuments ist es, mit Hilfe des von einem Lichterzeuger generierten Lichts einen Seitenbereich des Fahrzeugs mittels Lichtumleiter zu beleuchten.
  • Somit zeigt sich aus vorstehenden Gründen, dass eine externe Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug erforderlich ist, mit dem Logos, Buchstaben und verschiedene Symbole mittels eines Lichtumleiters dargestellt werden können, was den Vorteil bietet, das auf der Fahrzeugseite beleuchtete Element auf eine vielseitigere Art und Weise darzustellen, ohne dabei zusätzliche Komponenten zu verwenden.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung besteht aus einer externen Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug, genauer gesagt für eine Fahrzeugseite, die es ermöglicht, dass ein Zeichen oder Erkennungsmerkmal des Fahrzeugs bei schlechten Lichtverhältnissen an der Seite des Fahrzeugs erkennbar ist. Dieses Ziel soll mit der geringsten Anzahl an Zusatzkomponenten erreicht werden und die Möglichkeit bieten, eine Vielfalt unterschiedlicher Designs in der fahrzeugeigenen Beleuchtungs- und Signalanlage zu realisieren.
  • Das technische Problem besteht also darin, einen Seitenbereich des Fahrzeugs zu beleuchten, vorzugsweise mit einer Leiterplatte, wobei die Leiterplatte senkrecht zu der zu beleuchtenden Fläche ausgerichtet ist. Auf diese Weise strahlt mindestens ein Lichterzeuger, der zur Beleuchtung des Zeichens oder Erkennungsmerkmals verwendet wird, auch senkrecht zur beleuchtenden Fläche.
  • Insbesondere besteht der Lichtumleiter aus folgenden Komponenten:
    • - einer Lichteintrittsfläche, die in der Lage ist, das von mindestens einem Lichterzeuger ausgestrahlte Licht zu empfangen,
    • - einer Lichtaustrittsfläche,
    • - einem ersten, gegenüber der Lichteintrittsfläche befindlichen Reflexionskörper,
    • - einem zweiten Reflexionskörper, wobei der erste Reflexionskörper so ausgebildet ist, um das einfallende Licht intern in Richtung des zweiten Reflexionskörpers zu reflektieren, und wobei der zweite Reflexionskörper so ausgebildet ist, um das einfallende Licht intern in eine Richtung zu reflektieren, die sich im Wesentlichen innerhalb einer Ebene befindet, die durch die Lichtaustrittsfläche gebildet wird,
    • - einer Vielzahl optischer Strukturen, die auf der Lichtaustrittsfläche angeordnet und dermaßen ausgebildet sind, um das Licht aus dem Lichtumleiter herauszuführen.
  • Es wird besonders die Notwendigkeit hervorgehoben, das von mindestens einem Lichterzeuger ausgestrahlte Licht durch den Lichtumleiter auf die Lichtaustrittsfläche zu lenken. Der Grund dafür ist, dass der Lichterzeuger auf einer Leiterplatte montiert ist, die so ausgerichtet ist, dass die darauf angeordneten Lichterzeuger die üblichen Beleuchtungs- oder Signalfunktionen des Fahrzeugs übernehmen und die Lichtstrahlen in der Regel in Vor- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs ausstrahlen. Solche Beleuchtungs- oder Signalisierungsfunktionen können Blinklicht, Standlicht, Bremslicht, Rückfahrlicht, Tagfahrlicht, etc. sein. Um dem System keine zusätzlichen Elemente hinzuzufügen, ist es das Ziel, die Leiterplatte zu nutzen, die zur Beleuchtung der Lichtaustrittsfläche der Lichtstrahlen jedoch unerwünscht angeordnet ist.
  • Es ist deshalb notwendig, das Licht von der Eintrittsfläche zur Austrittsfläche zu leiten, wobei eine gleichmäßige und effiziente Beleuchtung der Austrittsfläche erreicht werden soll.
  • Zu beachten ist, dass vorzugsweise die Austrittsfläche ein Erkennungsmerkmal oder Logo bzw. mindestens einen Buchstaben aufweist, sodass es nicht darum geht, ein Lichtbündel zu erzeugen, das eine direkte Beleuchtungsfunktion ausübt, sondern eher darum, ein Zeichen oder Erkennungsmerkmal indirekt zu beleuchten, wobei sicherzustellen ist, dass das zu beleuchtende Element nicht unterschiedlich stark beleuchtet wird..
  • Es wird darauf hingewiesen, dass unter „interner Lichtreflexion“ die Reflexion innerhalb des Lichtumleiters zu verstehen ist.
  • Unter Lichtumleiter ist ein massiver Lichtumleiter aus festem Material zu verstehen, der eine homogene Lichtlenkung ermöglicht. Das Material dieses Lichtumleiters ist ein Polycarbonat hoher Durchlässigkeit für optische Anwendungen, also ein leichtes Material mit hoher Schlagfestigkeit, was das Risiko möglicher Brüche minimiert und zudem eine hohe Lichtdurchlässigkeit im Inneren des Lichtumleiters ermöglicht, sodass interne Verluste auf ein Minimum reduziert werden.
  • Weiterhin ist zu bemerken, dass die erste Reflexionsfläche oder der erste Reflexionskörper (der senkrecht ausgerichtet ist) die Aufgabe hat, den Querschnitt des Lichtstrahls zu öffnen oder zu vergrößern. Dadurch soll der Lichtstrahl von einem kreisförmigen in einen rechteckigen Querschnitt umgewandelt werden, sodass die Abmessungen des zu beleuchtenden Objekts oder Elements größer ausfallen können.
  • Die zweite Reflexionsfläche oder der zweite Reflexionskörper umfasst eine optische Struktur, die entlang der gesamten inneren Reflexionsfläche angeordnet ist und die Lichtstrahlen aus einer Lichtaustrittsfläche herausführt. Ziel ist es, die Lichtstrahlen durch Änderung ihrer Richtung um maximal 90º umzuleiten. Diese Fläche weist Reflexionsfacetten auf, um das Licht in diese Richtung zu lenken. Die Facetten zielen auch darauf ab, das Lichtfeld zu öffnen, wobei versucht wird, dass die Lichtstrahlen untereinander nicht parallel verlaufen.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der die Lichtstrahlen des Lichterzeugers in einem Winkel von weniger als 90º zu der durch die Austrittsfläche gebildeten Ebene ausgerichtet sind, wäre also nur eine erste Reflexionsfläche zum Öffnen des Lichtfeldes und eine zweite Reflexionsfläche zum Ausrichten der Lichtstrahlen in einer in dieser Ebene enthaltenen Richtung erforderlich.
  • Somit umfasst der Lichtumleiter einen zwischen der Eintrittsfläche und dem ersten Reflexionskörper angeordneten Anfangsbereich, der eine im Wesentlichen zylindrische Geometrie aufweist. Auf diese Weise werden mögliche Lichtstrahlverluste minimiert oder sogar aufgehoben. Es sei darauf hingewiesen, dass der Lichtumleiter mit zylindrischem Querschnitt in der Lage ist, das gesamte vom Lichterzeuger - vorzugsweise eine LED-Diode - emittierte Licht einzufangen und umzuleiten. Es ist zu berücksichtigen, dass der Lichterzeuger einen Lichtkegel aussendet. Auf diese Weise wird das gesamte vom Lichterzeuger ausgestrahlte Licht verlustfrei zur ersten Reflexionsfläche geleitet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Lichtumleiter einen zwischen dem zweiten Reflexionskörper und der Lichtaustrittsfläche angeordneten Endbereich, der eine im Wesentlichen quaderförmige Geometrie aufweist. Auf diese Weise wird die progressive Öffnung des Lichtfeldes durch die unterschiedlichen Reflexionsflächen vom ersten zylindrischen bis zum letzten rechteckigen Abschnitt ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise besitzt der Lichtumleiter einen zweiten Reflexionskörper mit einer Vielzahl optischer Elemente, wobei die Vielzahl dieser optischen Elemente entlang des zweiten Reflexionskörpers angeordnet sind. Dadurch wird eine höhere Effizienz in der Lichtübertragung durch den Lichtumleiter und eine bessere Ausrichtung zur Austrittsfläche hin erreicht.
  • Alternativ werden gemäß einer zweiten Ausführungsform die Lichtstrahlen des Lichterzeugers in einem Winkel von mehr als 90° zu der von der Austrittsfläche gebildeten Ebene ausgerichtet. Bei dieser Ausführung ist neben der ersten und zweiten Reflexionsfläche eine dritte Reflexionsfläche erforderlich, mit der die Lichtstrahlen in die gewünschte Richtung ausgerichtet werden können, wie im Folgenden näher erläutert wird.
  • Somit enthält der Lichtumleiter in dieser zweiten Ausführungsform einen dritten, zwischen dem ersten und zweiten Reflexionskörper angeordneten Reflexionskörper. Auf diese Weise wird die Lichtumlenkung innerhalb des Lichtumleiters verbessert.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der dritte Reflexionskörper oder die dritte Reflexionsfläche mehrere optische Elemente umfasst, die entlang der gesamten inneren Reflexionsfläche angeordnet sind, um die Homogenität der beleuchteten Ebene zu maximieren. Ziel ist es also, die Lichtstrahlen durch Richtungsänderung um maximal 90º zu lenken. Dieser Reflexionskörper weist Reflexionsfacetten auf, um das Licht in diese Richtung zu lenken. Die Facetten zielen auch darauf ab, das Lichtfeld zu öffnen, wobei versucht wird, dass die Lichtstrahlen untereinander nicht parallel verlaufen, wodurch eine homogene Verteilung der Lichtstrahlen erzielt wird.
  • Es ist zu berücksichtigen, dass der Lichtumleiter drei Reflexionsflächen aufweist. Diese drei Reflexionsflächen ergeben sich durch die Ausrichtung der Leiterplatte oder auch durch die Strahlungsrichtung des Lichterzeugers oder der LED in Bezug auf die zu beleuchtende Fläche oder Austrittsfläche. Somit haben wir einen ersten Reflexionskörper oder eine erste Reflexionsfläche, um das Lichtfeld zu öffnen; einen zweiten Reflexionskörper oder eine zweite Reflexionsfläche, um die Lichtstrahlen umzuleiten; und einen dritten Reflexionskörper oder eine dritte Reflexionsfläche, um das Licht Richtung Ausgangs- bzw. Austrittsfläche zu lenken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der dritte Reflexionskörper des Lichtumleiters eine Vielzahl optischer Elemente, wobei die Vielzahl dieser optischen Elemente entlang des dritten Reflexionskörpers angeordnet ist. Dadurch wird die Homogenität der auf die Austrittsfläche einwirkenden Lichtstrahlen verbessert und gleichzeitig eine bessere Ausrichtung und Verteilung dieser Lichtstrahlen erreicht.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Austrittsfläche eine Vielzahl optischer Strukturen aufweist, um Licht aus dem Lichtumleiter herauszuführen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Mikrokegel oder Lasergravuren auf der Außenfläche des Lichtumleiters, um das Licht an den gewünschten Stellen herauszuführen. Auf diese Weise kann das gewünschte Zeichen oder Erkennungsmerkmal aus Lichtstrahlen gebildet werden, die im Wesentlichen innerhalb einer Ebene verlaufen, die durch die Lichtaustrittsfläche gebildet wird.
  • Insbesondere besteht die Vielzahl der optischen Strukturen aus Prismen und/oder Kegeln und/oder Reliefs, die an der Lichtaustrittsfläche gebildet werden, wodurch die Verteilung der intern reflektierten Lichtstrahlen verbessert wird.
  • Ebenso Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Beleuchtungssystem auf einer Seite eines Fahrzeugs, wobei dieses Beleuchtungssystem aus folgenden Komponenten besteht:
    • - Einer Leiterplatte,
    • - mindestens einen auf der Leiterplatte angeordneten Lichterzeuger,
    • - einen Lichtumleiter wie vorstehend beschrieben, wobei der Lichtumleiter das von mindestens einem Lichterzeuger ausgestrahlte Licht einfängt, und wobei der Lichtumleiter eine Lichtaustrittsfläche aufweist, und wobei die Leiterplatte im Wesentlichen in einer ersten Ebene angeordnet ist, und wobei die Lichtaustrittsfläche des Lichtumleiters im Wesentlichen in einer zweiten Ebene angeordnet ist, und wobei erste und zweite Ebene Sekanten sind.
  • Dieses Beleuchtungssystem ist, wie der Lichtumleiter, darauf ausgerichtet, das Licht effizient aus dem Lichtumleiter herauszuführen und das Erkennen eines Zeichens bzw. Erkennungsmerkmals durch die gemeinsame Nutzung einer Vielzahl von Komponenten zur Signalisierung und Beleuchtung in Vor- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs zu ermöglichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt des Beleuchtungssystems der vorliegenden Erfindung ist die erste Ebene eine Sekante der Lichtaustrittsfläche des Lichtumleiters, d. h. eine Projektion der Leiterplatte schneidet die Lichtaustrittsfläche des Lichtumleiters. Es ist deshalb notwendig, die Lichtstrahlen von ihrer Erzeugung zur Austrittsfläche umzulenken.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der Schnitt mit der Lichtaustrittsfläche genau an dem zu beleuchtenden Bereich erfolgt. In diesem Zusammenhang muss das Licht mehrere Richtungsänderungen vornehmen, um die Austrittsfläche beleuchten zu können. Weiterhin ist zu bemerken, dass mindestens ein Lichterzeuger Licht in eine Richtung ausstrahlt, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Ebene oder zu der von der Leiterplatte gebildeten Ebene steht. Diese Leiterplatte ist im Wesentlichen flach und befindet sich in einer ersten leicht gekrümmten Ebene. Der zu beleuchtende Bereich befindet sich in einer zweiten Ebene, wobei erste und zweite Ebene Sekanten sind.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist mindestens ein Lichterzeuger des Beleuchtungssystems eine einzelne LED. Auf diese Weise kann das Licht sehr gut kontrolliert und zur ersten Ebene oder zum ersten Reflexionskörper geleitet werden, wodurch auch der Energieverbrauch minimiert und die Anzahl der in der Leiterplatte erforderlichen zusätzlichen Elemente reduziert wird.
  • Es ist zu beachten, dass es in einer Variante des Beleuchtungssystems der vorliegenden Erfindung eine Leiterplatte mit einem Lichterzeuger oder einer LED gibt, der/die eine erste Funktion ausübt und andererseits einen einzelnen Lichterzeuger oder eine einzelne LED, der/die eine zweite Funktion ausübt. Der Lichterzeuger oder die LED, der/die eine erste Funktion ausübt, ist vorzugsweise in Vor- und Rückwärtsrichtung ausgerichtet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besitzt das Beleuchtungssystem mindestens eine zusätzliche, auf der Leiterplatte angeordnete Lichtquelle, wobei mindestens ein erster Lichterzeuger Licht in eine Richtung ausstrahlt, die entgegen der von mindestens einer Lichtquelle ausgestrahlten Richtung verläuft.
  • Oder anders ausgedrückt, dass mindestens ein erster Lichterzeuger Licht in eine erste Richtung und mindestens eine Lichtquelle Licht in eine zweite Richtung ausstrahlt, wobei erste und zweite Richtung gleich sind, aber beide Licht in entgegengesetzte Richtungen ausstrahlen: eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs und die andere in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs.
  • Zusätzlich übt mindestens ein erster Lichterzeuger eine erste Beleuchtungsfunktion und mindestens eine Lichtquelle mindestens eine zweite Beleuchtungsfunktion aus. Auf diese Weise wird die Lichtleistung verbessert und die signalgebenden Informationen werden erweitert.
  • Es ist zu beachten, dass die zweiten ausgeübten Funktionen Signalisierungsfunktionen sind, wie Blinklicht, Bremslicht, Scheinwerfer, Nebelscheinwerfer und -schlussleuchte, Tagfahrlicht, Rückfahrlicht usw. Diese Beleuchtungsfunktionen werden sowohl an den Scheinwerfern als auch Leuchten des Fahrzeugs verwendet.
  • Zum anderen ist der Lichtumleiter des Beleuchtungssystems mit einem Einstellmechanismus ausgestattet, wobei dieser Einstellmechanismus derart gestaltet ist, um den Lichtumleiter relativ zur Leiterplatte zu positionieren. Auf diese Weise ist es möglich, den Lichtumleiter in Bezug auf die Leiterplatte präzise und schnell zu befestigen und zu zentrieren. Genauer gesagt regelt der Einstellmechanismus den Abstand zwischen der Lichteintrittsfläche und der Leiterplatte.
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, einen gemäß dieser Erfindung beschriebenen Lichtumleiter und ein Beleuchtungssystem auf einer Fahrzeugseite. Weitere Merkmale und Vorteile eines solchen erfindungsgemäßen Lichtumleiters und Beleuchtungssystems auf einer Fahrzeugseite ergeben sich aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschießenden Ausführung, die beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, in den beigefügten Zeichnungen mit den nachfolgend genannten Abbildungen dargestellt ist:
  • Figurenliste
    • - Es handelt sich um eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • - Es handelt sich um eine detaillierte Seitenansicht eines Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • - Es handelt sich um eine erste perspektivische Ansicht eines Lichtumleiters gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • .- Es handelt sich um eine Draufsicht auf einen Lichtumleiter gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • .- Es handelt sich um eine zweite perspektivische Ansicht eines Lichtumleiters gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • - Es handelt sich um eine Vorderansicht eines Lichtumleiters gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • - Es handelt sich um eine Rückansicht eines Lichtumleiters gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
  • Im Hinblick auf die aufgeführten Abbildungen und in Übereinstimmung mit der gewählten Numerierung, wird darin ein Beispiel einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dargestellt, welche die Teile und Elemente umfasst, die im Folgenden ausführlich angegeben und beschrieben werden.
  • veranschaulicht eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 mit einem Beleuchtungssystem, genauer gesagt einer Rückleuchte 2. Für die Beschreibung dieser Erfindung wird auf die am linken Heck des Fahrzeugs 1 angeordnete Rück- oder Heckleuchte 2 Bezug genommen. Alternativ könnte man sich auch sowohl auf die rechte hintere Rückleuchte 2 als auch auf die beiden vorderen Scheinwerfer 2 des Fahrzeugs beziehen. zeigt, wie die Rückleuchte 2 das Licht hauptsächlich in Richtung des Fahrzeugs 1, in diesem speziellen Fall entgegen der Fahrtrichtung ausstrahlt. Insbesondere ist die Rückleuchte 2 derart gestaltet, um die Funktionen wie Bremslicht, Blinklicht, Nebelschlussleuchte, usw. hinter dem Fahrzeug 1 anzuzeigen. Üblicherweise wird kein Licht seitlich des Fahrzeugs 1 ausgestrahlt. Diese Erfindung zielt darauf ab, eine Beleuchtung mit vorzugsweise geringer Lichtstärke auf der Seitenfläche der Rückleuchte 2 zu erzeugen, um ein Erkennungsmerkmal oder Zeichen zu beleuchten.
  • veranschaulicht eine Detailansicht für ein Beleuchtungssystem oder eine Rückleuchte 2 eines Fahrzeugs 1. Insbesondere ist der Seitenbereich der Rückleuchte 2 dieser Erfindung dargestellt, der einen Lichterzeuger 3 aufweist, der auf einer Leiterplatte 4 montiert und auf einen Lichtumleiter 5 ausgerichtet ist, der das Licht zu einer optischen Struktur 61 einer Austrittsfläche 6 lenkt. Die optische Struktur 61 ist dafür verantwortlich, das Licht an der Austrittsfläche 6 herauszuführen, um so das Symbol oder Erkennungsmerkmal auf dieser Seite des Fahrzeugs 1 zu bilden.
  • Das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab, mit den, eine Rückleuchte 2 bildenden Komponenten zusammenzuwirken, um eine zusätzliche Beleuchtung zur Seite des Fahrzeugs 1 hin zu erzeugen. Zu diesem Zweck besteht die Rückleuchte 2 aus einer Leiterplatte 4, wobei die Hauptfläche dieser Leiterplatte 4 im Wesentlichen parallel zur Lichtaustrittsfläche der Rückleuchte 2 angeordnet ist, das heißt, dass diese Hauptfläche im Wesentlichen senkrecht zur Vor- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs 1 verläuft. Auf diese Weise werden die Lichtquellen 8 direkt auf die Lichtaustrittsfläche der Rückleuchte 2 gerichtet. Unter der Hauptoberfläche der Leiterplatte 4 sind die Elektronik, die LEDs, die Kühl- und Verbindungselemente, etc. zu verstehen.
  • So besitzt die Leiterplatte 4, wie in 2 oder detailgenauer in 4A dargestellt, eine Vielzahl von Lichtquellen 8, die zum Heck des Fahrzeugs 1 hin ausgerichtet sind. Man stellt fest, dass jede auf der Leiterplatte 4 montierte Lichtquelle 8 nicht zur Seite des Fahrzeugs 1 ausgerichtet ist, sodass die durch den Lichtumleiter 5 dieser Erfindung erzeugten Lichtstrahlen umgelenkt werden müssen.
  • So weist das Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 4A dargestellt, eine im Wesentlichen in einer ersten Ebene angeordnete Leiterplatte 4 auf. Es wird betont, dass die Leiterplatte 4 fest ist, aber eine leichte Krümmung aufweisen kann. Zum anderen besitzt das Beleuchtungssystem einen Lichtumleiter 5 mit einer Lichtaustrittsfläche 6. Die Austrittsfläche 6 ist im Wesentlichen in einer zweiten Ebene angeordnet. Auch diese Austrittsfläche 6 kann eine leichte Krümmung aufweisen. Diese erste und zweite Ebene sind Sekanten, d. h. die beiden Ebenen schneiden sich in einer Linie.
  • Unter Sekanten versteht man, dass sie im Wesentlichen nicht parallel sind. Insbesondere der zwischen erster und zweiter Ebene gebildete Winkel liegt zwischen 45º und 135º. Es zeigt sich daher eindeutig die Notwendigkeit, den von den LEDs emittierten Lichtstrahl umzulenken.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die erste und zweite Ebene auf der Lichtaustrittsfläche 6 des Lichtumleiters 5 Sekanten, d. h. erste und zweite Ebene schneiden sich in einer Linie, wobei die Linie teilweise auf der Lichtaustrittsfläche 6 liegt. Somit würde eine Verlängerung der Leiterplatte 4 die Lichtaustrittsfläche 6 schneiden.
  • Insbesondere besitzt die Leiterplatte 4 eine Vielzahl von Lichtquellen 8, wobei die Lichtquellen 8 auf einer ersten Oberfläche der Leiterplatte 4 angeordnet sind. Diese Lichtquellen 8 erfüllen mindestens eine zweite Beleuchtungsfunktion, wie z. B. als Bremslicht, Blinklicht, etc.
  • Zum anderen weist die Leiterplatte 4 mindestens einen Lichterzeuger 3 auf, der auf einer zweiten Oberfläche der Leiterplatte 4 angeordnet ist. Der mindestens eine Lichterzeuger 3 ist derart gestaltet, um eine erste Beleuchtungsfunktion auszuüben, genauer gesagt die indirekte seitliche Beleuchtung des erfindungsgemäßen Zeichens oder Erkennungsmerkmals. Es ist daher ersichtlich, dass der Lichterzeuger 3 vollständig von jeder üblichen Beleuchtungs- oder Signalisierungsfunktion des Fahrzeugs 1 getrennt ist. Der Lichterzeuger 3 ist insbesondere eine einzelne LED, wobei der Lichterzeuger 3 das Licht in eine Richtung entgegengesetzt zu den Lichtquellen 8 ausstrahlt. Hierbei ist zu beachten, dass, je nach Position der Leiterplatte 4 in Bezug auf die Austrittsfläche 6 des Lichtumleiters 5, der Lichterzeuger 3 und die Vielzahl der Lichtquellen 8 in die gleiche Richtung ausstrahlen können.
  • Die Umlenkung der vom Lichterzeuger 3 emittierten Lichtstrahlen erfolgt durch den Lichtumleiter 5, der in den , , , , und detailgenauer dargestellt wird.
  • veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Lichtumleiters 5 eines Beleuchtungssystems für ein Fahrzeug 1, das über einen Lichterzeuger 3 verfügt, der auf einen Lichtumleiter 5 ausgerichtet ist, der einen ersten Reflexionskörper 51, einen zweiten Reflexionskörper 52 und einen dritten Reflexionskörper 54 aufweist, wobei der Aufbau des ersten Reflexionskörpers 51, des zweiten Reflexionskörpers 52 und des dritten Reflexionskörpers 54 es den Lichtstrahlen ermöglicht, die Austrittsfläche 6 zu erreichen.
  • Insbesondere ermöglicht der erste Reflexionskörper 51 die Ausrichtung der Lichtstrahlen auf den zweiten Reflexionskörper 52. Zusätzlich ermöglicht der zweite Reflexionskörper 52 die Ausrichtung der Lichtstrahlen auf den dritten Reflexionskörper 54. Es wird besonders darauf hingewiesen, dass die Lichtstrahlen durch interne Reflexion im Lichtumleiter 5 umgelenkt werden
  • Zusätzlich besitzt die Austrittsfläche mindestens eine optische Struktur 61, wobei die optische Struktur 61 derart gestaltet ist, um die Lichtstrahlen aus dem Lichtumleiter 5 herauszuführen. Die optische Struktur 61 ist auf der Austrittsfläche 6 verteilt und bildet so das Zeichen oder Erkennungsmerkmal.
  • Darüber hinaus besitzt der Lichtumleiter 5 einen Anfangsbereich 56, der dafür ausgelegt ist, das von mindestens einem Lichterzeuger 3 ausgestrahlte Licht einzufangen, sowie einen Endbereich 53, an dem sich die Lichtaustrittsfläche 6 befindet. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die konische Form der vom Lichterzeuger 3 emittierten Lichtstrahlen zu ändern, um so eine Austrittsfläche 6 mit völlig unterschiedlicher Geometrie und Dimension zu beleuchten.
  • zeigt detailliert die Ausrichtung der Leiterplatte 4 in Bezug auf die zu beleuchtende Austrittsfläche 6. Um die Anordnung zwischen Lichtumleiter 5 und Leiterplatte 4 zu verbessern, weist der Lichtumleiter 5 einen Einstellmechanismus 57 auf, der es ermöglicht, den Lichtumleiter 5 in Bezug auf den Lichterzeuger 3 zu zentrieren und zu positionieren. Insbesondere ist der Einstellmechanismus 57 so gestaltet, um einen Abstand zwischen der Eintrittsfläche des Lichtumleiters 5 und dem Lichterzeuger 3 zu kontrollieren. Sowohl der Abstand zwischen den beiden Elementen als auch die Zentrierung sind besonders wichtig, um die Effizienz der Anordnung zu verbessern und Lichtstrahlverluste zu reduzieren. Der Einstellmechanismus 57 wird aus der gleichen Spritzgussform wie der Lichtumleiter 5 hergestellt.
  • zeigt, dass der Lichtumleiter 5 einen Anfangsbereich 56 aufweist, der dafür ausgelegt ist, die von dem Lichterzeuger 3 emittierten Lichtstrahlen einzufangen. Dieser Anfangsbereich 56 weist eine zylindrische Geometrie auf, d. h. er hat einen kreisförmigen Querschnitt. Diese zylindrische Geometrie ist besonders vorteilhaft, um Lichtverluste zu vermeiden und die Lichtstrahlen auf den ersten Reflexionskörper 51 zu richten, wobei der erste Reflexionskörper 51 eine geneigte Reflexionsebene ist, welche die Lichtstrahlen in eine im Wesentlichen senkrechte Richtung lenkt.
  • Außerdem umfasst der Lichtumleiter einen Endbereich 53, der im Bereich der Austrittsfläche 6 angeordnet ist. Der Querschnitt des Endbereichs 53 ist rechteckig, sodass das in der Austrittsfläche 6 enthaltene Zeichen oder Erkennungsmerkmal größere Abmessungen haben kann.
  • Die perspektivische Vorderansicht von zeigt die Geometrie der optischen Strukturen 61, die das zu beleuchtende Zeichen oder Erkennungsmerkmal bilden, wobei die optischen Strukturen 61 jede beliebige andere Geometrie aufweisen können. Zusätzlich wird der zweite Reflexionskörper 52 detailgenauer dargestellt, der die Ausrichtung des Lichts auf die Austrittsfläche 6 ermöglicht. Insbesondere ist der zweite Reflexionskörper 52 eine geneigte Reflexionsebene, mit der die Lichtstrahlen um maximal 90º umgelenkt werden können. Darüber hinaus ist der zweite Reflexionskörper 52 verlängert, sodass die beleuchtete Ebene innerhalb des Lichtumleiters 5 geöffnet werden kann. Optional weist der zweite Reflexionskörper 52 eine Vielzahl optischer Elemente 55 auf, wobei diese optischen Elemente 55 gemäß einer bestimmten Ausführungsform Reflexionsfacetten sind, die derart gestaltet sind, um eine diffuse Reflexion zu erzeugen, sodass die Lichtstrahlen nicht homogen oder parallel zur Austrittsfläche 6 gestrahlt werden.
  • Zum anderen zeigt die perspektivische Rückansicht von den dritten Reflexionskörper 54 im Detail, der es ermöglicht, das Licht auf den zweiten Reflexionskörper 52 zu lenken. Insbesondere ist der dritte Reflexionskörper 54 eine geneigte Reflexionsebene, mit der die Lichtstrahlen um maximal 90º umgelenkt werden können. Optional weist der dritte Reflexionskörper 54 eine Vielzahl optischer Elemente 55 auf, wie vorstehend beschrieben, um die Homogenität der durch interne Reflexion im Lichtumleiter 5 übertragenen Lichtstrahlen zu verbessern.
  • Es wird betont, dass jede Reflexionsfläche oder jeder Reflexionskörper 51, 52, 54 die Richtung der Lichtstrahlen um maximal 90º ändern kann, weshalb je nach Anordnung des Lichterzeugers 3 und damit seiner Strahlungsrichtung, und der Position der Lichtaustrittsfläche 6 eine besondere Anordnung der Reflexionskörper erforderlich ist. Wenn also die Neigung zwischen der ersten Ebene, die die Leiterplatte 4 enthält, und der zweiten Ebene, die die Lichtaustrittsfläche 6 enthält, kleiner als 90º ist, dann ist der dritte Reflexionskörpers 54 im Lichtumleiter optional. Ist dagegen die Neigung zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene größer als 90º, dann ist der dritte Reflexionskörper 54 im Lichtumleiter unerlässlich. Für die Berechnung der zwischen erster und zweiter Ebene angegebenen Winkel wurden als Referenz die Fläche der ersten Ebene herangezogen, auf der sich der Lichterzeuger 3 befindet, sowie die Fläche der zweiten Ebene gegenüber der Austrittsfläche 6.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Lichtumleiter 5 eine Vielzahl optischer Strukturen 61 auf, bei denen es sich um Prismen und/oder Kegel und/oder Reliefs handeln kann, die auf der Lichtaustrittsfläche 6 gebildet werden. Diese optischen Strukturen 61 können durch eine Lasergravur der Austrittsfläche 6 erzeugt werden. Diese optischen Strukturen 61 ermöglichen es, die im zweiten Reflexionskörper 52 reflektierten Lichtstrahlen auf eine Seite des Fahrzeugs umzulenken. Wie in den Abbildungen dargestellt, treffen die vom Endbereich 53 übertragenen Lichtstrahlen auf die optischen Strukturen 61 und erzeugen so ein beleuchtetes Element auf der Austrittsfläche 6.
  • Zum anderen wird darauf hingewiesen, dass die Ebene der Austrittsfläche 6 aus konstruktiven Gründen eine gewisse Krümmung aufweisen kann, aber im Wesentlichen eine grundsätzlich flache Struktur bildet.
  • Die Details, Formen, Abmessungen und sonstigen Zubehörteile sowie die für den Aufbau des Lichtumleiters und des Beleuchtungssystems auf einer Fahrzeugseite verwendeten Komponenten, können problemlos durch technisch gleichwertige ersetzt werden und weichen nicht von der Wesentlichkeit der Erfindung oder dem durch die nachstehenden Ansprüche definierten Anwendungsbereich ab.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Rückleuchte
    3
    Lichterzeuger
    4
    Leiterplatte
    5
    Lichtumleiter
    51
    Erster Reflexionskörper
    52
    Zweiter Reflexionskörper
    53
    Endbereich
    54
    Dritter Reflexionskörper
    55
    Optisches Element
    56
    Anfangsbereich
    57
    Einstellmechanismus
    6
    Austrittsfläche
    61
    Optische Struktur
    8
    Lichtquelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005008634 [0003]

Claims (14)

  1. Lichtumleiter (5), bestehend aus: - einer Lichteintrittsfläche, die in der Lage ist, das von mindestens einem Lichterzeuger (3) ausgestrahlte Licht einzufangen, - einer Lichtaustrittsfläche (6), - einem ersten, der Lichteintrittsfläche gegenüberliegenden Reflexionskörper (51), dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtumleiter (5) Folgendes aufweist: - einen zweiten Reflexionskörper (52), wobei der erste Reflexionskörper (51) derart gestaltet ist, um das einfallende Licht intern zum zweiten Reflexionskörper (52) zu reflektieren, wobei der zweite Reflexionskörper (52) ausgelegt ist, um das einfallende Licht intern in eine Richtung zu reflektieren, die sich im Wesentlichen innerhalb einer Ebene befindet, die durch die Lichtaustrittsfläche (6) gebildet wird, - eine Vielzahl von optischen Strukturen (61), die auf der Lichtaustrittsfläche (6) angeordnet sind, wobei die Vielzahl der optischen Strukturen (61) so gestaltet ist, um Licht aus dem Lichtumleiter (5) herauszuführen.
  2. Lichtumleiter (5) nach Anspruch 1, der einen Anfangsbereich (56) aufweist, der zwischen der Eintrittsfläche und dem ersten Reflexionskörper (51) angeordnet ist, wobei der Anfangsbereich (56) eine im Wesentlichen zylindrische Geometrie aufweist.
  3. Lichtumleiter (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der einen Endbereich (53) aufweist, der zwischen dem zweiten Reflexionskörper (52) und der Lichtaustrittsfläche (6) angeordnet ist, wobei der Endbereich (53) eine im Wesentlichen quaderförmige Geometrie aufweist.
  4. Lichtumleiter (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Reflexionskörper (51) das einfallende Licht in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung reflektiert.
  5. Lichtumleiter (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Reflexionskörper (52) eine Vielzahl von optischen Elementen (55) aufweist, wobei die Vielzahl der optischen Elemente (55) entlang des zweiten Reflexionskörpers (52) angeordnet ist.
  6. Lichtumleiter (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der einen dritten Reflexionskörper (54) aufweist, der zwischen dem ersten Reflexionskörper (51) und dem zweiten Reflexionskörper (52) angeordnet ist.
  7. Lichtumleiter (5) nach Anspruch 6, bei dem der dritte Reflexionskörper (54) eine Vielzahl optischer Elemente (55) aufweist, wobei die Vielzahl der optischen Elemente (55) entlang des dritten Reflexionskörpers (54) angeordnet ist.
  8. Lichtumleiter (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl der optischen Strukturen (61) Prismen und/oder Kegel und/oder Reliefs sind, die auf der Lichtaustrittsfläche (6) erzeugt werden.
  9. Beleuchtungssystem einer Seite eines Fahrzeugs (1), wobei das Beleuchtungssystem aus folgenden Elementen besteht: - eine Leiterplatte (4), - mindestens einen, auf der Leiterplatte (4) angeordneten Lichterzeuger (3), - einen Lichtumleiter (5) nach den Ansprüchen 1 bis 8, wobei der Lichtumleiter (5) das von mindestens einem Lichterzeuger (3) ausgestrahlte Licht einfängt, und wobei der Lichtumleiter (5) eine Lichtaustrittsfläche (6) aufweist, und wobei die Leiterplatte (4) im Wesentlichen in einer ersten Ebene angeordnet ist, und wobei die Lichtaustrittsfläche (6) des Lichtumleiters (5) im Wesentlichen in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die erste und zweite Ebene Sekanten sind.
  10. Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, wobei die erste Ebene eine Sekante der Lichtaustrittsfläche (6) des Lichtumleiters (5) ist.
  11. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei mindestens ein Lichterzeuger (3) eine einzelne LED ist.
  12. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, das mindestens eine zusätzliche Lichtquelle (8) enthält, die auf der Leiterplatte (4) angeordnet ist, wobei mindestens ein erster Lichterzeuger (3) Licht in eine Richtung ausstrahlt, die entgegen der von mindestens einer Lichtquelle (8) ausgestrahlten Richtung verläuft
  13. Beleuchtungssystem nach Anspruch 12, wobei mindestens ein erster Lichterzeuger (3) eine erste Beleuchtungsfunktion ausübt und mindestens eine Lichtquelle (8) mindestens eine zweite Beleuchtungsfunktion ausübt.
  14. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtumleiter (5) mit einem Einstellmechanismus (57) ausgestattet ist, wobei der Einstellmechanismus (57) derart gestaltet ist, um den Lichtumleiter (5) relativ zur Leiterplatte (4) zu positionieren.
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