DE102019211799B4 - Device for generating a light distribution for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Erzeugen einer Lichtverteilung für ein Fahrzeug; umfassend eine Lichtquelle (1) zum Erzeugen einer Lichtemission; undein Lichtleiterelement (10) mit einem Einkopplungsabschnitt (4) und einem Auskopplungsabschnitt (5); wobeidie Lichtemission in den Einkopplungsabschnitt (4) einkoppelbar ist; wobei der Auskopplungsabschnitt (5) eine Längserstreckung aufweist und dazu eingerichtet ist, die eingekoppelte Lichtemission entlang seiner Längserstreckung zu leiten; wobei der Auskopplungsabschnitt (5) Auskopplungselemente (7, 8) aufweist, die dazu eingerichtet sind, die eingekoppelte Lichtemission senkrecht zur Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts (5) auszukoppeln; wobeiin einem Übergangsbereich von dem Einkopplungsabschnitt (4) zu dem Auskopplungsabschnitt (5) des Lichtleiterelements (10) ein Umlenkelement (9) so angeordnet ist, dass ein erster und ein zweiter Teil der eingekoppelten Lichtemission in verschiedene Richtungen entlang der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts (5) geleitet werden,dadurch gekennzeichnet, dassim Bereich des Umlenkelements (9) in einer Verlängerung des Einkopplungsabschnitts (4) ein Streuelement (11) ausgebildet ist,wobei das Streuelement (11) eine walzen-, kugel- oder ellipsoidförminge Oberfläche mit einer reflektierenden Beschichtung aufweist.Device for generating a light distribution for a vehicle; comprising a light source (1) for generating light emission; anda light guide element (10) with a coupling-in section (4) and an out-coupling section (5); wherein the light emission can be coupled into the coupling section (4); wherein the outcoupling section (5) has a longitudinal extent and is designed to guide the coupled-in light emission along its longitudinal extent; wherein the coupling-out section (5) has coupling-out elements (7, 8) which are designed to couple out the coupled-in light emission perpendicular to the longitudinal extent of the coupling-out section (5); wherein in a transition region from the coupling-in section (4) to the coupling-out section (5) of the light guide element (10), a deflection element (9) is arranged such that a first and a second part of the coupled-in light emission is directed in different directions along the longitudinal extent of the coupling-out section (5). are guided, characterized in that a scattering element (11) is formed in the area of the deflection element (9) in an extension of the coupling section (4), the scattering element (11) having a roller-, spherical or ellipsoid-shaped surface with a reflective coating.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Lichtverteilung für ein Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Lichtemission und ein Lichtleiterelement, mit einem Einkopplungsabschnitt und einem Auskopplungsabschnitt. Dabei ist die Lichtemission in den Einkopplungsabschnitt einkoppelbar, wobei der Auskopplungsabschnitt eine Längserstreckung aufweist und dazu eingerichtet ist, die eingekoppelte Lichtemission entlang seiner Längserstreckung zu leiten. Dabei weist der Auskopplungsabschnitt Auskopplungselemente auf, die dazu eingerichtet sind, die eingekoppelte Lichtemission senkrecht zur Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts auszukoppeln.The present invention relates to a device for generating a light distribution for a vehicle. The device comprises a light source for generating light emission and a light guide element with a coupling section and a coupling out section. The light emission can be coupled into the coupling-in section, the coupling-out section having a longitudinal extent and being designed to guide the coupled-in light emission along its longitudinal extent. The coupling-out section has coupling-out elements which are designed to couple out the coupled-in light emission perpendicular to the longitudinal extent of the coupling-out section.
Moderne Beleuchtungseinrichtungen, beispielsweise zur Beleuchtung eines Fahrzeuginnenraums oder zum Ausgeben von Lichtsignalen eines Fahrzeugs, können aufgrund der fortschreitenden Entwicklung immer effizienterer und kleinerer Lichtquellen sehr dezent gestaltet werden. Sie erlauben daher große gestalterische Freiheiten, die mit klassischen Leuchten kaum erreichbar waren.Modern lighting devices, for example for illuminating a vehicle interior or for emitting light signals from a vehicle, can be designed very discreetly due to the ongoing development of increasingly efficient and smaller light sources. They therefore allow great design freedom that was hardly possible with classic lights.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Lichtverteilung bereitzustellen, die mit einem besonders einfachen Aufbau realisierbar ist und möglichst wenig Bauraum benötigt.The present invention is based on the object of providing a device for generating a light distribution which can be implemented with a particularly simple structure and requires as little space as possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.According to the invention, this object is achieved by a device having the features of
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in einem Übergangsbereich von dem Einkopplungsabschnitt zu dem Auskopplungsabschnitt des Lichtleiterelements ein Umlenkelement so angeordnet, dass ein erster und ein zweiter Teil der eingekoppelten Lichtemission in verschiedene Richtungen entlang der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts geleitet werden.In the device according to the invention, a deflection element is arranged in a transition region from the coupling-in section to the coupling-out section of the light guide element in such a way that a first and a second part of the coupled-in light emission are guided in different directions along the longitudinal extent of the coupling-out section.
Bei der Erfindung kann die Vorrichtung daher vorteilhafterweise besonders bauraumsparend ausgebildet werden. Die Umlenkung des eingekoppelten Lichts ermöglicht eine besonders flache Bauweise. Die von der Lichtquelle bereitgestellte Lichtemission kann zudem besonders effizient genutzt werden.In the case of the invention, the device can therefore advantageously be designed to be particularly space-saving. The redirection of the coupled light enables a particularly flat design. The light emission provided by the light source can also be used particularly efficiently.
Die Lichtquelle ist auf an sich bekannte Weise gebildet. Sie umfasst insbesondere eine LED, kann jedoch auf prinzipiell beliebige Weise ausgebildet sein. Die Lichtemission wird insbesondere einfarbig gebildet, wobei eine Ansteuerung der Lichtquelle so vorgesehen sein kann, dass die Lichtemission mit unterschiedlichen Intensitäten und/oder Farben erzeugt werden kann. Die Lichtemission kann ferner zeitlich veränderlich erzeugt zu werden, beispielsweise mit einer dynamischen Veränderung der Lichtintensität, etwa bei einem Blinklicht oder bei einer an eine Umgebungshelligkeit angepassten Lichtintensität, etwa einer höheren Intensität bei einer höheren Umgebungshelligkeit.The light source is formed in a manner known per se. In particular, it includes an LED, but can in principle be designed in any way. The light emission is in particular formed in one color, and the light source can be controlled in such a way that the light emission can be generated with different intensities and/or colors. The light emission can also be generated in a time-varying manner, for example with a dynamic change in the light intensity, for example with a flashing light or with a light intensity adapted to an ambient brightness, for example a higher intensity with a higher ambient brightness.
Die Lichtemission wird zumindest teilweise in das Lichtleiterelement eingekoppelt, wobei die Lichtemission auf an sich bekannte Weise beeinflusst werden kann, insbesondere mittels optischer Elemente wie beispielsweise Reflektoren oder Linsen. Die Einkopplung selbst erfolgt ebenfalls auf an sich bekannte Weise.The light emission is at least partially coupled into the light guide element, whereby the light emission can be influenced in a manner known per se, in particular by means of optical elements such as reflectors or lenses. The coupling itself also takes place in a manner known per se.
Die Lichtemission wird so in den Einkopplungsabschnitt des Lichtleiterelements eingekoppelt, dass das eingekoppeltes Licht in dem Lichtleiterelement auf an sich bekannte Weise geleitet wird, insbesondere indem es beim Auftreffen auf eine Grenzfläche des Lichtleiterelements zu einem umgebenden Medium wie Luft reflektiert wird. Dies erfolgt insbesondere durch Totalreflexion, das heißt, dass eingekoppeltes Licht trifft auf eine Grenzfläche zu einem optisch dünneren Medium unter einem Winkel, der die Bedingungen für die Totalreflexion erfüllt. Zum Auskoppeln des Lichts wird der Winkel der Ausbreitungsrichtung des Lichts relativ zur Oberfläche so verändert, dass die Bedingungen für die Totalreflexion nicht mehr erfüllt sind und zumindest ein Teil des Lichts aus dem Lichtleiterelement austritt.The light emission is coupled into the coupling section of the light guide element in such a way that the coupled light is guided in the light guide element in a manner known per se, in particular by being reflected to a surrounding medium such as air when it hits an interface of the light guide element. This is done in particular by total reflection, which means that coupled light hits an interface with an optically thinner medium at an angle that meets the conditions for total reflection. To decouple the light, the angle of the direction of propagation of the light relative to the surface is changed so that the conditions for total reflection are no longer met and at least part of the light emerges from the light guide element.
Die Ausbreitungsrichtung des Lichts in dem Lichtleiterelement verändert sich daher bei jeder Reflexion an der Oberfläche. Im Sinne der Erfindung wird jedoch davon ausgegangen, dass die Richtung der Lichtausbreitung entlang einer Längsachse des Lichtleiterelements beziehungsweise des ersten oder zweiten Abschnitts definiert ist. Das heißt, auch wenn sich die tatsächliche Richtung eines Lichtstrahls während der Leitung in dem Lichtleiterelement durch Reflexion immer wieder verändert, so wird doch die Ausbreitungsrichtung durch die Geometrie des Lichtleiterelements bestimmt.The direction of propagation of the light in the light guide element therefore changes with every reflection on the surface. For the purposes of the invention, however, it is assumed that the direction of light propagation is defined along a longitudinal axis of the light guide element or of the first or second section. This means that even if the actual direction of a light beam changes again and again due to reflection during its conduction in the light guide element, the direction of propagation is still determined by the geometry of the light guide element.
Insbesondere weist der Einkopplungsabschnitt eine weitere Längserstreckung auf, die schräg zu der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts verläuft, das heißt, die Längserstreckungen von Einkopplungs- und Auskopplungsabschnitt sind nicht parallel zueinander. Das heißt, die in den Einkopplungsabschnitt eingekoppelte Lichtemission wird in eine Richtung geleitet, die schräg zu der Ausbreitungsrichtung des Lichts in dem Auskopplungsabschnitt verläuft. Insbesondere breitet sich das Licht in dem Einkopplungsabschnitt schräg oder senkrecht zu der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts aus. Insbesondere verläuft daher auch die Ausbreitung der eingekoppelten Lichtemission im Einkopplungsabschnitt schräg, insbesondere senkrecht, zur Längserstreckungsrichtung des Auskopplungsabschnitts.In particular, the coupling-in section has a further longitudinal extent which runs obliquely to the longitudinal extent of the coupling-out section, that is, the longitudinal extents of the coupling-in and decoupling sections are not parallel to one another. That is, the light emission coupled into the coupling-in section is directed in a direction which is oblique to the propagation direction of the light in the coupling-out section. In particular, the light in the coupling-in section propagates obliquely or perpendicularly to the longitudinal extent of the coupling-out section. In particular, the propagation of the coupled-in light emission in the coupling-in section also runs obliquely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction of the coupling-out section.
Nach dem Auftreffen auf das Umlenkelement wird der erste Teil der Lichtemission in eine erste Richtung und der zweite Teil der Lichtemission in eine zweite Richtung geleitet, insbesondere in entgegengesetzte Richtungen entlang der Längserstreckung.After hitting the deflection element, the first part of the light emission is directed in a first direction and the second part of the light emission is directed in a second direction, in particular in opposite directions along the longitudinal extent.
Bei der Vorrichtung wird das eingekoppeltes Licht entlang der Längsausdehnung des Einkopplungsabschnitts beziehungsweise der Längsausdehnung des Auskopplungsausschnitts geleitet. Entlang einer Längsausdehnung sind insbesondere zwei entgegengesetzte Richtungen definiert. Die Vorrichtung zum Erzeugen einer Lichtverteilung kann beispielsweise in einem Fahrzeug so angeordnet sein, dass die Ausbreitungsrichtungen mit Achsen in einem Fahrzeugkoordinatensystem zusammenfallen. Beispielsweise kann die Längsausdehnung des Einkopplungsabschnitts parallel zu einer z-Achse des Fahrzeugs, das heißt einer vertikalen Achse, verlaufen. Ferner kann die Längsausdehnung des Auskopplungsabschnitts parallel zu einer y-Achse des Fahrzeugs, das heißt einer horizontalen Querachse des Fahrzeugs verlaufen. In einem solchen Fall wäre als x-Achse eine horizontale Längsachse des Fahrzeugs definiert.In the device, the coupled-in light is guided along the longitudinal extent of the coupling-in section or the longitudinal extent of the coupling-out section. In particular, two opposite directions are defined along a longitudinal extent. The device for generating a light distribution can, for example, be arranged in a vehicle such that the propagation directions coincide with axes in a vehicle coordinate system. For example, the longitudinal extent of the coupling section can run parallel to a z-axis of the vehicle, that is, a vertical axis. Furthermore, the longitudinal extent of the decoupling section can run parallel to a y-axis of the vehicle, that is to say a horizontal transverse axis of the vehicle. In such a case, a horizontal longitudinal axis of the vehicle would be defined as the x-axis.
Die Längsausdehnungen verlaufen schräg zueinander, das heißt, sie verlaufen nicht parallel zueinander. Sie können senkrecht aufeinander stehen oder in einem anderen Winkel zueinander angeordnet sein.The longitudinal dimensions run obliquely to one another, that is, they do not run parallel to one another. They can be perpendicular to each other or arranged at a different angle to each other.
Bei der Vorrichtung wird insbesondere der erste Teil der eingekoppelten Lichtemissionen in eine erste Richtung und der zweite Teil in eine zweite Richtung entlang der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts geleitet. Die erste Richtung ist dabei insbesondere zur zweiten Richtung entgegengesetzt, sodass der erste und zweite Teil entlang der Längserstreckung voneinander weg oder in aufeinander zu gerichtete Richtungen geleitet werden. Die Längserstreckung kann ferner so definiert sein, dass sie einen Winkel aufweist, etwa einen Verlauf mit einem Knick, sodass die erste und zweite Richtung sich durch diesen Winkel voneinander unterscheiden.In the device, in particular the first part of the coupled-in light emissions is directed in a first direction and the second part in a second direction along the longitudinal extent of the coupling-out section. The first direction is in particular opposite to the second direction, so that the first and second parts are guided away from one another along the longitudinal extent or in directions directed towards one another. The longitudinal extension can also be defined so that it has an angle, such as a course with a bend, so that the first and second directions differ from each other by this angle.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Einkopplungsabschnitt und der Auskopplungsabschnitt des Lichtleiterelements einstückig ausgebildet. Insbesondere ist das gesamte Lichtleiterelement einstückig ausgebildet. Dadurch werden vorteilhafterweise Übergänge zwischen verschiedenen optischen Medien vermieden und die Vorrichtung kann besonders einfach montiert werden.In one embodiment of the device according to the invention, the coupling-in section and the coupling-out section of the light guide element are formed in one piece. In particular, the entire light guide element is designed in one piece. This advantageously avoids transitions between different optical media and the device can be installed particularly easily.
Auch das Umlenkelement kann einstückig mit dem Lichtleiterelement ausgebildet sein. Bei weiteren Ausbildungen kann das Lichtleiterelement mehrstückig ausgebildet sein, wobei beispielsweise der erste und zweite Abschnitt als separate Teile ausgebildet und optisch durchlässig miteinander verbunden sind.The deflection element can also be formed in one piece with the light guide element. In further embodiments, the light guide element can be designed in several pieces, with the first and second sections, for example, being designed as separate parts and being connected to one another in an optically transparent manner.
Bei einer Ausbildung ist das Umlenkelement als eine in dem Lichtleiterelement ausgebildete Ausnehmung mit ebenen Flächen ausgebildet. Die Vorrichtung ist dadurch vorteilhafterweise besonders einfach aufgebaut und die Lichtverteilung kann einfach in den zweiten Abschnitt verteilt werden.In one embodiment, the deflection element is designed as a recess with flat surfaces formed in the light guide element. The device is therefore advantageously constructed in a particularly simple manner and the light distribution can easily be distributed into the second section.
Insbesondere ist ein Bereich des Lichtleiterelements als Umlenkelement ausgebildet. Beispielsweise weist das Lichtleiterelement bei dem Umlenkelement eine Ausnehmung so auf, dass an einer Grenzfläche zu dem umgebenden optisch dünneren Medium, insbesondere Luft, ebene Flächen oder Flächen einer anderen Geometrie gebildet werden. An diesen Flächen kommt es insbesondere zu Totalreflexion, sodass in einem geeigneten Winkel auftreffendes eingekoppeltes Licht nicht durch die Flächen hindurch in das optisch dünnere Medium tritt, sondern reflektiert wird. Das Umlenkelement ist dabei so angeordnet, dass das reflektierte Licht in dem Auskopplungsabschnitt des Lichtleiterelements in verschiedene Richtungen, beziehungsweise in eine erste und zweite Richtung entlang der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts geleitet wird. Das Umlenkelement ist insbesondere mit zumindest zwei in einem bestimmten Winkel zueinander angeordneten Flächen ausgebildet und erlaubt somit eine Umlenkung des auftreffenden Lichts in zwei verschiedene Richtungen, das heißt die erste und die zweite Richtung entlang der Auskopplungsabschnitts.In particular, a region of the light guide element is designed as a deflection element. For example, the light guide element in the deflection element has a recess such that flat surfaces or surfaces of a different geometry are formed at an interface to the surrounding optically thinner medium, in particular air. In particular, total reflection occurs on these surfaces, so that coupled light striking at a suitable angle does not pass through the surfaces into the optically thinner medium, but is reflected. The deflection element is arranged in such a way that the reflected light in the coupling-out section of the light guide element is guided in different directions, or in a first and second direction along the longitudinal extent of the coupling-out section. The deflection element is in particular designed with at least two surfaces arranged at a certain angle to one another and thus allows the incident light to be deflected in two different directions, that is to say the first and the second direction along the decoupling section.
Die ebenen Flächen, beziehungsweise gegebenenfalls anders geformte Flächen, des Umlenkelements können beispielsweise in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sein, wobei das reflektierte Licht in entgegengesetzte Richtungen geleitet werden kann. Die Flächen können ferner einen anderen Winkel zueinander aufweisen, sodass der erste und zweite Teil in verschiedene Richtungen abgelenkt werden, die zueinander nicht genau entgegengesetzt sind.The flat surfaces, or possibly differently shaped surfaces, of the deflection element can, for example, be arranged at a right angle to one another, with the reflected light being able to be directed in opposite directions. The surfaces may also be at a different angle to one another such that the first and second parts are deflected in different directions that are not exactly opposite to one another.
Das Umlenkelement kann ferner so ausgebildet sein, dass statt ebener Flächen Biegungen vorgesehen sind, die insbesondere einen kleinen Radius aufweisen, der so ausgebildet ist, dass in diesem Bereich eine Lichtleitung durch Totalreflexion erfolgt.The deflection element can also be designed in such a way that instead of flat surfaces, bends are provided, which in particular have a small radius, which is designed in such a way that light is guided in this area by total reflection.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Umlenkelement auf andere Weise ausgebildet sein. Es kann beispielsweise eine Anordnung reflektierender beziehungsweise spiegelnde Flächen umfassen. Es kann ferner als separates Bauteil ausgebildet sein.In further exemplary embodiments, the deflection element can be designed in a different way. It can, for example, include an arrangement of reflecting or mirroring surfaces. It can also be designed as a separate component.
Erfindungsgemäß ist im Bereich des Umlenkelements in einer Verlängerung des Einkopplungsabschnitts ein Streuelement ausgebildet. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Bereich erhöhter Lichtintensität vermieden werden und eine homogene Lichtverteilung wird erreicht. Insbesondere ist das Streuelement in einer Verlängerung der Ausbreitungsrichtung der im Einkopplungsabschnitt eingekoppelten und geleiteten Lichtemission ausgebildet.According to the invention, a scattering element is formed in the area of the deflection element in an extension of the coupling section. As a result, an area of increased light intensity can advantageously be avoided and a homogeneous light distribution is achieved. In particular, the scattering element is formed in an extension of the direction of propagation of the light emission coupled and guided in the coupling section.
Dadurch wird insbesondere vermieden, dass ein Anteil der Lichtemission, der in einer Verlängerung des Einkopplungsabschnitts abgestrahlt und nicht von dem Umlenkelement in die erste oder zweite Richtung abgelenkt wird, aus dem Lichtleiterelement austritt. Hierzu kann es beispielsweise kommen, wenn die Einkopplung der Lichtemission nicht vollkommen gelingt oder wenn Streueffekte zur unerwünschten Auskopplung von Licht aus dem Einkopplungsabschnitt oder bei dem Umlenkelement führen.This in particular prevents a portion of the light emission that is emitted in an extension of the coupling section and is not deflected by the deflection element in the first or second direction from emerging from the light guide element. This can occur, for example, if the coupling in of the light emission is not completely successful or if scattering effects lead to the undesired coupling out of light from the coupling section or in the deflection element.
Das Streuelement ist insbesondere so ausgebildet, dass auftreffendes Streulicht möglichst gleichmäßig in verschiedene Richtungen beziehungsweise entlang der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts in die erste und zweite Richtung abgelenkt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies durch eine walzen-, kugel- oder ellipsoidförmige Oberfläche mit einer reflektierenden Beschichtung erreicht.The scattering element is designed in particular in such a way that incident scattered light is deflected as evenly as possible in different directions or along the longitudinal extent of the decoupling section in the first and second directions. According to the present invention, this is achieved by a roller, spherical or ellipsoidal surface with a reflective coating.
Bei einer Weiterbildung ist das Streuelement in einem Gehäuse ausgebildet, wobei das Gehäuse dazu ausgebildet ist, das Lichtleiterelement aufzunehmen. Das Streuelement ist dadurch vorteilhafterweise besonders einfach ausgebildet.In a further development, the scattering element is formed in a housing, the housing being designed to accommodate the light guide element. The scattering element is therefore advantageously designed to be particularly simple.
Das Gehäuse kann auf an sich bekannte Weise ausgebildet sein und dazu dienen, das Lichtleiterelement und gegebenenfalls weitere Elemente der Vorrichtung zu halten. Ferner kann eine optische Abschirmung erfolgen, um einen unerwünschten Lichtaustritt zu verhindern und die erzeugte Lichtverteilung zu formen, etwa durch eine Verblendung. Dabei können Oberflächen des Gehäuses, die zu dem Lichtleiterelement hin gerichtet sind, weiß oder auf andere Weise reflektierend beschichtet sein, um Lichtverluste zu vermeiden.The housing can be designed in a manner known per se and serve to hold the light guide element and, if necessary, other elements of the device. Furthermore, optical shielding can be carried out in order to prevent unwanted light from escaping and to shape the light distribution generated, for example by means of a veneer. Surfaces of the housing that are too directed towards the light guide element, be coated white or reflective in some other way to avoid light loss.
Ein in dem Gehäuse ausgebildetes Streuelement kann beispielsweise als konvexer Bereich oder als Verdickung in einem Bereich ausgebildet sein, in dem das Umlenkelement des Lichtleiterelements angeordnet ist. Es kann ferner eine kugel- oder walzenförmige Oberfläche aufweisen. Zum Beispiel kann das Gehäuse durch Spritzguss gebildet sein, wobei das Streuelement bereits in der Form des Gehäuses vorgesehen ist.A scattering element formed in the housing can be designed, for example, as a convex region or as a thickening in an area in which the deflection element of the light guide element is arranged. It can also have a spherical or roller-shaped surface. For example, the housing can be formed by injection molding, with the scattering element already provided in the shape of the housing.
Bei einer Ausbildung ist zwischen der Lichtquelle und dem Einkopplungsabschnitt des Lichtleiterelements ein Kollimator so angeordnet, dass die eingekoppelte Lichtemission im Einkopplungsabschnitt des Lichtleiterelements parallel zu einer Längserstreckung des Einkopplungsabschnitts verläuft. Die Lichtemission kann sich dadurch vorteilhafterweise so ausbreiten, dass sie besonders einfach im ersten Abschnitt der Vorrichtung kontrolliert werden kann.In one embodiment, a collimator is arranged between the light source and the coupling section of the light guide element in such a way that the coupled light emission in the coupling section of the light guide element runs parallel to a longitudinal extent of the coupling section. The light emission can thereby advantageously spread in such a way that it can be controlled particularly easily in the first section of the device.
Es kann also zunächst anhand der Lichtemission ein paralleles Lichtbündel erzeugt und in dem Einkopplungsabschnitt des Lichtleiterelements geleitet werden. Insbesondere erfolgt die Bündelung des Lichts bei der Einkopplung, beispielsweise indem einer Einkopplungsfläche so ausgebildet ist, dass eine Lichtemission einer im Wesentlichen punktförmigen Lichtquelle in einem bestimmten Abstand zu einem parallelen Lichtbündel geformt wird.A parallel light beam can therefore first be generated based on the light emission and guided in the coupling section of the light guide element. In particular, the light is bundled during coupling, for example by designing a coupling surface in such a way that light emission from a substantially point-shaped light source is formed at a certain distance from a parallel light bundle.
Insbesondere verläuft das parallele Lichtbündel parallel zur Längsachse des Einkopplungsabschnitts des Lichtleiterelements. Die Leitung des Lichts erfolgt dann im Wesentlichen ohne Totalreflexion und das Licht trifft direkt auf das Umlenkelement. Alternativ oder zusätzlich kann eine eingekoppelte Lichtemission mittels Totalreflexion in dem Einkopplungsabschnitts geleitet werden. Die Lichtemission kann vor der Einkopplung mittels einer Linse verändert werden, etwa um eine Bündelung zu erreichen, wobei ein Lichtbündel insbesondere einen parallelen Verlauf, einen aufgefächerten Verlauf oder einen auf einen Brennpunkt gebündelten Verlauf aufweisen kann. Die Lichtemission kann ferner an einer planen oder gewölbt ausgebildeten Fläche eingekoppelt werden.In particular, the parallel light bundle runs parallel to the longitudinal axis of the coupling section of the light guide element. The light is then directed essentially without total reflection and the light hits the deflection element directly. Alternatively or additionally, a coupled light emission can be guided in the coupling section by means of total reflection. The light emission can be changed before coupling by means of a lens, for example in order to achieve bundling, whereby a light bundle can in particular have a parallel course, a fanned-out course or a course that is focused on a focal point. The light emission can also be coupled onto a flat or curved surface.
Bei einer weiteren Ausbildung weist die Vorrichtung ein den Einkopplungsabschnitt umgebendes Abschirmelement auf. Dadurch kann vorteilhafterweise das Austreten von Licht, etwa durch Streuung, aus dem ersten Abschnitt vermieden werden. Hierdurch kann ferner vermieden werden, dass durch Streulicht eine höhere Intensität von Licht an der Position des Umlenkelements ausgekoppelt wird.In a further embodiment, the device has a shielding element surrounding the coupling section. This can advantageously prevent light from emerging from the first section, for example due to scattering. This also makes it possible to avoid a higher intensity of light being coupled out at the position of the deflection element due to scattered light.
Das Abschirmelement kann beispielsweise als Kragen ausgebildet sein, der den Einkopplungsabschnitt zumindest teilweise umgibt. Es ist insbesondere aus einem lichtundurchlässigen Material gebildet, wobei das Licht durch das Abschirmelement insbesondere reflektiert oder absorbiert wird.The shielding element can be designed, for example, as a collar that at least partially surrounds the coupling section. It is in particular formed from an opaque material, with the light being reflected or absorbed in particular by the shielding element.
Bei einer Weiterbildung sind die Auskopplungselemente im Wesentlichen in einer durch den Einkopplungsabschnitt und den Auskopplungsabschnitt aufgespannten Ebene angeordnet. Dadurch wird die Lichtverteilung vorteilhafterweise senkrecht zur Ebene der Vorrichtung ausgekoppelt.In a further development, the coupling-out elements are essentially arranged in a plane spanned by the coupling-in section and the coupling-out section. As a result, the light distribution is advantageously coupled out perpendicular to the plane of the device.
Die Auskopplungselemente sind beispielsweise an einer Grenzfläche von dem Lichtleiterelement zu einem optisch dünneren Medium so ausgebildet, dass eingekoppeltes Licht in ihrem Bereich so reflektiert wird, dass es an einer weiteren Grenzfläche in das umgebende optisch dünneren Medium ausgekoppelt wird. Die Auskopplungselemente können beispielsweise eine Prismen- oder Kerben-Struktur aufweisen.The outcoupling elements are designed, for example, at an interface between the light guide element and an optically thinner medium so that coupled light is reflected in their area so that it is coupled out into the surrounding optically thinner medium at a further interface. The output elements can, for example, have a prism or notch structure.
Bei einer Anordnung der Auskopplungselemente in einer gemeinsamen Ebene, insbesondere in derjenigen Ebene, die durch Längserstreckungen des Einkopplungsabschnitts und des Auskopplungsabschnitts aufgespannt wird oder die parallel dazu verläuft, wird das Licht insbesondere entlang einer dritten Richtung ausgekoppelt, welche senkrecht zu dieser Ebene verläuft. Dadurch kann eine besonders flache Bauweise erreicht werden, etwa indem die Tiefe des benötigten Bauraums in Richtung der dritten Richtung verringert wird. Dabei wird das Licht entlang der Längserstreckungen des Ein- und Auskopplungsabschnitts geführt, um es dann entlang der dritten Richtung auszukoppeln.When the coupling-out elements are arranged in a common plane, in particular in the plane which is spanned by the longitudinal extents of the coupling-in section and the coupling-out section or which runs parallel thereto, the light is coupled out in particular along a third direction which runs perpendicular to this plane. This allows a particularly flat design to be achieved, for example by reducing the depth of the required installation space in the third direction. The light is guided along the longitudinal extents of the coupling and decoupling section in order to then couple it out along the third direction.
Bei weiteren Ausbildungen können die Auskopplungselemente auf andere Weise angeordnet sein, insbesondere in verschiedenen Ebenen. Die Lichtauskopplung kann dadurch in verschiedene Richtungen erfolgen.In further developments, the decoupling elements can be arranged in a different way, in particular in different levels. The light extraction can therefore take place in different directions.
Bei einer Ausbildung sind die Auskopplungselemente dazu eingerichtet, die Lichtverteilung in einen Außenraum des Fahrzeugs auszukoppeln. Die Vorrichtung kann dabei vorteilhafterweise dazu genutzt werden, ein Lichtsignal auszugeben. Alternativ kann auch der Innenraum des Fahrzeugs beleuchtet werden.In one embodiment, the decoupling elements are set up to decouple the light distribution into an exterior space of the vehicle. The device can advantageously be used to output a light signal. Alternatively, the interior of the vehicle can also be illuminated.
Beispielsweise ist der Auskopplungsabschnitt des Lichtleiterelements so ausgebildet, dass er entlang einer Lichtlinie verläuft, und die Auskopplungselemente sind so ausgebildet, dass durch den Auskopplungsabschnitt des Lichtleiterelements in die verschiedenen Richtungen geleitetes Licht zum Ausbilden der Lichtlinie ausgekoppelt wird. Alternativ oder zusätzlich zu einer Linie können andere Strukturen und Lichtverteilungen gebildet werden.For example, the outcoupling section of the light guide element is designed so that it runs along a line of light, and the outcoupling elements are designed so that through light directed through the outcoupling section of the light guide element in the different directions is coupled out to form the light line. Alternatively or in addition to a line, other structures and light distributions can be formed.
Die Vorrichtung kann zum Beispiel bei einem Fahrzeug in einem Heckbereich so angeordnet sein, dass eine für nachfolgende Fahrzeuge sichtbare Lichtlinie für ein Schlusslicht, ein Bremslicht oder eine Nebelschlussleuchte erzeugt wird.The device can, for example, be arranged in a rear area of a vehicle in such a way that a line of light visible to following vehicles is generated for a tail light, a brake light or a rear fog light.
Bei einer weiteren Ausbildung ist die Lichtverteilung durch eine Streuscheibe auskoppelbar. Dadurch können die Strukturen zur Auskopplung der Lichtverteilung vorteilhafterweise verdeckt werden.In a further embodiment, the light distribution can be coupled out through a diffuser. As a result, the structures for coupling out the light distribution can advantageously be hidden.
Die Streuscheibe kann dabei auf an sich bekannte Weise ausgebildet sein und beispielsweise eine strukturierte Oberfläche oder ein volumenstreuendes Material aufweisen, an der bzw. an dem auftreffendes Licht gestreut oder in verschiedene Richtungen gebrochen wird, um dahinterliegende Strukturen zu verdecken.The diffuser can be designed in a manner known per se and, for example, have a structured surface or a volume-scattering material on which incident light is scattered or refracted in different directions in order to conceal structures behind it.
Bei einer Weiterbildung umfasst die Vorrichtung zumindest einen weiteren Einkopplungsabschnitt, durch den eine Lichtemission einer zweiten Lichtquelle einkoppelbar ist, und ein weiteres Umlenkelement, das in einem Übergangsbereich von dem weiteren Einkopplungsabschnitt zu dem Auskopplungsabschnitt des Lichtleiterelements so angeordnet ist, dass ein erster und ein zweiter Teil der eingekoppelten Lichtemission der zweiten Lichtquelle in verschiedene Richtungen entlang der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts geleitet werden.In a further development, the device comprises at least one further coupling section, through which light emission from a second light source can be coupled, and a further deflection element, which is arranged in a transition region from the further coupling section to the coupling out section of the light guide element in such a way that a first and a second part the coupled light emission of the second light source can be directed in different directions along the longitudinal extent of the outcoupling section.
Beispielweise sind mehrere Einkopplungsabschnitte, durch welche die Lichtemissionen von mehreren Lichtquellen in das Lichtleiterelement einkoppelbar so angeordnet, dass das eingekoppelte Licht in einen gemeinsamen zweiten Abschnitt gelangt. Insbesondere weisen die mehreren Einkopplungsabschnitte jeweils eine Längserstreckung auf, die eine gemeinsame Ebene aufspannen, in der auch der Auskopplungsabschnitt angeordnet ist. Ferner kann eine Ansteuerung so vorgesehen sein, dass ein Lauflicht erzeugbar ist, bei dem nacheinander Lichtquellen aktiviert werden, deren Lichtemissionen in nebeneinander angeordnete Einkopplungsabschnitte eingekoppelt wird. Ferner können die Lichtemissionen getrennt voneinander oder in einer koordinierten Weise gesteuert werden.For example, several coupling sections, through which the light emissions from several light sources can be coupled into the light guide element, are arranged so that the coupled light reaches a common second section. In particular, the plurality of coupling-in sections each have a longitudinal extension which spans a common plane in which the coupling-out section is also arranged. Furthermore, a control can be provided in such a way that a running light can be generated, in which light sources are activated one after the other, the light emissions of which are coupled into coupling sections arranged next to one another. Furthermore, the light emissions can be controlled separately or in a coordinated manner.
Die weiteren Einkopplungsabschnitte können analog zu dem Einkopplungsabschnitt gemäß der vorangegangenen Beschreibung aufgebaut sein. Ebenso können die weiteren Umlenkelemente analog zu dem oben beschriebenen Umlenkelement gebildet sein, etwa als Ausnehmung in dem Lichtleiterelement. Das heißt, an dem Auskopplungsabschnitt sind in diesem Fall insbesondere mehrere Einkopplungsabschnitte angeordnet und insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet. Die Einkopplungsabschnitte können beispielsweise äquidistant zueinander entlang der Längserstreckung des Auskopplungselements angeordnet sein.The further coupling sections can be constructed analogously to the coupling section according to the previous description. Likewise, the further deflection elements can be formed analogously to the deflection element described above, for example as a recess in the light guide element. This means that in this case, in particular, a plurality of coupling-in sections are arranged on the coupling-out section and, in particular, are formed in one piece with it. The coupling-in sections can, for example, be arranged equidistant from one another along the longitudinal extent of the coupling-out element.
Insbesondere sind die Einkopplungsabschnitte in einer gemeinsamen Ebene mit dem Auskopplungsabschnitt angeordnet.In particular, the coupling-in sections are arranged in a common plane with the coupling-out section.
Ein Fahrzeug gemäß der Erfindung umfasst zumindest eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Beschreibung.A vehicle according to the invention comprises at least one device according to the present description.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
-
1 und2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, -
3 und4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne und mit einem Abschirmungselement, -
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Gehäuse und -
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
1 and2 show a first exemplary embodiment of the device according to the invention, -
3 and4 show a second embodiment of the device according to the invention without and with a shielding element, -
5 shows a third embodiment of the device according to the invention in a housing and -
6 shows a fourth embodiment of the device according to the invention.
Mit Bezug zu den
Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle 1, deren Licht durch eine Einkopplungsoptik 4a in einen Einkopplungsabschnitt 4 eines Lichtleiterelements 10 eingekoppelt wird. Die Einkopplungoptik 4a ist bei dem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass das auftreffende Licht der Lichtquelle 1 zu einem parallelen Lichtbündel gebildet wird, das parallel zu der Längserstreckung des ersten Abschnitts 4 verläuft. Der Verlauf des Lichtbündels ist durch zwei Lichtstrahlen 2, 3 angedeutet, die lediglich andeutungsweise für zwei Teile der Lichtemission der Lichtquelle 1 stehen sollen.The first exemplary embodiment of the device according to the invention comprises a
Das Lichtleiterelement 10 umfasst ferner einen Auskopplungsabschnitt 5, der einteilig mit dem Einkopplungsabschnitt 4 ausgebildet ist und eine senkrecht zu diesem verlaufende Längserstreckung aufweist. Der Auskopplungsabschnitt 5 weist einen rechten 5a und linken Abschnitt 5b auf, die entlang einer durchgehenden Gerade verlaufen. An der Position, bei welcher der Einkopplungsabschnitt 4 auf den Auskopplungsabschnitt 5 trifft, ist ein Umlenkelement 9 angeordnet. Dieses ist bei dem Ausführungsbeispiel als Ausnehmung im Material des Lichtleiterelements 10 ausgebildet. Das Umlenkelement 9 umfasst nach Art eines Prismas zwei zueinander in einem Winkel angeordnete ebene Flächen, die bei dem Ausführungsbeispiel in einem rechten Winkel zueinander stehen. Die auf das Umlenkelement 9 auftreffenden Lichtstrahlen 2, 3 treffen auf unterschiedliche Flächen und werden entsprechend in verschiedene Richtungen abgelenkt, was durch den weiteren Verlauf der eingezeichneten Lichtstrahlen 2, 3 angedeutet wird. Ein erster Lichtstrahl 2, das heißt ein erster Teil des eingekoppelten Lichts, wird nach links in den linken Abschnitt 5b des Lichtleiterelements 10 geleitet, während ein zweiter Lichtstrahl 3, das heißt ein zweiter Teil des eingekoppelten Lichts, nach rechts 5a in den Auskopplungsabschnitt 5 des Lichtleiterelements 10 geleitet wird.The
In dem Auskopplungsabschnitt 5 des Lichtleiterelements 10 sind Auskopplungselemente 7, 8 ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel umfassen die Auskopplungselemente 7, 8 Kerben beziehungsweise prismenförmige Ausnehmungen des Lichtleiterelements 10. Die Auskopplungselemente 7, 8 sind im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet, die durch die Längsachsen des Einkopplungs- 4 und Auskopplungsabschnitts 5 des Lichtleiterelements 10 aufgespannt wird. Die wird besonders in
Das ausgekoppelte Licht 3 tritt, wie in
Bei dem Ausführungsbeispiel kann von einem „Schornsteinkonzept“ der Einkopplung des Lichts der Lichtquelle 1 und der Leitung in dem Lichtleiterelement 10 gesprochen werden. Statt einer Positionierung der Lichtquelle 1 an einem Ende des Auskopplungsabschnitts 5 und einer geraden Leitung entlang der Längserstreckung des Auskopplungsabschnitts 5 wird bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Licht in einem mittigen Bereich eingekoppelt und durch das Umlenkelement 9 in verschiedene Bereiche des Auskopplungsabschnitts 5 verteilt.In the exemplary embodiment, one can speak of a “chimney concept” of coupling the light from the
Mit Bezug zu den
Anders als bei dem in
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein den Einkopplungsabschnitt 4 umgebender Kragen als Abschirmelement 13 verwendet werden kann. Dieser ist aus lichtundurchlässigem Material gebildet und bei dem Ausführungsbeispiel zudem weiß gefärbt, sodass beispielsweise durch Streueffekte austretendes Licht nicht in die Umgebung des Lichtleiterelements 10 gelangt, sondern absorbiert oder wieder eingekoppelt werden kann.In this exemplary embodiment it is provided that a collar surrounding the
Bei der in
Mit Bezug zu
Zusätzlich zu den oben mit Bezug zu den
Das Streuelement 11 ist mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, an der das auftreffende Licht gestreut wird. Das heißt, eine Streulichtemission wird zu den Seiten hin abgelenkt, sodass es in diesem Bereich nicht zu einer erhöhten Intensität der ausgekoppelten Lichtverteilung kommt.The
Das Gehäuse 12 ist auf an sich bekannte Weise aus Kunststoff, insbesondere durch Spritzguss, gebildet und das Streuelement 11 ist einstückig im Material des Gehäuses 12 ausgebildet. Das Gehäuse 12 weist bei dem Ausführungsbeispiel eine weiße Farbe auf, zumindest in denjenigen Bereichen, die dem Lichtleiterelement 10 zugewandt sind.The
Mit Bezug zu
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an einem gemeinsamen Auskopplungsabschnitt 5, der analog zu den oben erläuterten Ausführungsbeispielen gebildet ist, mehrere Einkopplungsabschnitte 24 ausgebildet, in die jeweils Lichtemissionen von Lichtquellen 23 einkoppelbar sind. Hier sind ebenso Einkopplungsoptiken vorgesehen, die jedoch zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Das eingekoppelte Licht wird durch die Einkopplungsabschnitts 24 geleitet und trifft jeweils auf ein zugeordnetes Umlenkelement 29, das prismenförmige Ausnehmung ausgebildet und in der Verlängerung jeweils eines Einkopplungsabschnitts 24 angeordnet sind. Das Licht wird jeweils teilweise in entgegengesetzte Richtungen entlang der Längserstreckung des Auskopplungselements 5 geleitet und an dort vorgesehenen Auskopplungselementen ausgekoppelt.In this exemplary embodiment, a plurality of coupling-in
Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt insbesondere eine homogene Beleuchtung einer langen Lichtlinie oder einer ähnlichen Struktur, die von dem Auskopplungsabschnitt 5 gebildet und mittels ausgekoppeltem Licht beleuchtet wird. Der Auskopplungsabschnitt 5 verläuft bei dem Ausführungsbeispiel gerade, er kann aber praktisch jede Form annehmen, bei der eine Lichtleitung ermöglicht werden kann.This exemplary embodiment allows, in particular, homogeneous illumination of a long line of light or a similar structure, which is formed by the coupling-out
Auch die in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung kann in einem Gehäuse angeordnet sein.The device shown in this exemplary embodiment can also be arranged in a housing.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Lichtquelle; LEDlight source; LED
- 22
- LichtstrahlRay of light
- 33
- LichtstrahlRay of light
- 44
- Einkopplungsabschnittcoupling section
- 4a4a
- EinkopplungsoptikCoupling optics
- 55
- Auskopplungsabschnittdecoupling section
- 5a5a
- Auskopplungsabschnitt (rechter Abschnitt)Decoupling section (right section)
- 5b5b
- Auskopplungsabschnitt (linker Abschnitt)Decoupling section (left section)
- 77
- Auskopplungsstruktur, AuskopplungselementeCoupling structure, decoupling elements
- 88th
- Auskopplungsstruktur, AuskopplungselementeCoupling structure, decoupling elements
- 99
- Umlenkelement; Umlenkprismadeflection element; Deflecting prism
- 1010
- LichtleiterelementLight guide element
- 1111
- StreuelementScatter element
- 1212
- GehäuseHousing
- 1313
- AbschirmelementShielding element
- 1414
- Streuscheibelens
- 2323
- Weitere LichtquelleAnother light source
- 2424
- Weiterer EinkopplungsabschnittFurther coupling section
- 2929
- UmlenkelementDeflection element
Claims (9)
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