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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossenen Gehäuse, in dem eine Lichtquelle und eine ein Hologrammelement aufweisende Optikeinheit zur Erzeugung einer holografischen Leuchtgrafik angeordnet sind.
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Aus der
DE10 2015 115 216 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle sowie ein Hologrammelement aufweist, welches als ein Volumenreflexionshologrammelement ausgebildet ist. Die Lichtquelle ist oberhalb des geneigt angeordneten Hologrammelementes angeordnet. Das Hologrammelement dient zur Erzeugung einer holografischen Leuchtgrafik für eine bestimmte Signallichtfunktion. Das Hologrammelement wird direkt von einer einzigen Lichtquelle beleuchtet. Wünschenswert ist, mehrere Hologrammbilder, die unabhängig voneinander sind, zu erzeugen.
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Aus der
DE 10 2017 117 390 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem Hologrammelement bekannt, wobei in dem Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Hologrammelement ein Reflektor angeordnet ist. Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht wird somit kollimiert, bevor es auf das Hologrammelement trifft. Durch die Kollimation des Lichtes verschlechtert sich grundsätzlich die Qualität des durch das Hologrammelement erzeugten Hologrammbildes. Es ist daher wünschenswert, eine Beleuchtungsvorrichtung vorzusehen, bei der zwischen der Lichtquelle und dem Hologrammelement das Licht nicht umgelenkt wird, sondern das von der Lichtquelle emittierte Licht direkt auf das Hologrammelement trifft.
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Aus der
DE 10 2017 109 331 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem demselben zugeordneten Hologrammelement bekannt, bei dem das Hologrammelement direkt von der Lichtquelle beleuchtet wird. Zwischen der Lichtquelle uns dem Hologrammelement befindet sich lediglich ein Blendmittel, mittels dessen das Auftreffen von Streulicht auf das Hologrammelement wesentlich reduziert wird. Das Hologrammelement ist eben ausgebildet und befindet sich in einem vertikalen Kippwinkel zu der Lichtquelle. Die bekannte Beleuchtungsvorrichtung ist auf eine einzige Lichtquelle und ein einziges Hologrammelement beschränkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem von der Lichtquelle direkt beleuchteten Hologrammelement derart weiterzubilden, dass der Umfang und die Qualität der erzeugten holografischen Leuchtgrafik verbessert und erweitert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hologrammelemente vorgesehen sind, denen jeweils solche Lichtquellen zugeordnet sind, die jeweils auf das zugeordnete Hologrammelement ausgerichtete optische Achsen aufweisen, dass die Hologrammelemente verkippt zueinander angeordnet sind, wobei die Hologrammelemente jeweils einen gleichen oder unterschiedlichen ersten Kippwinkel mit einer ersten Hauptebene einschließen, die senkrecht zu einer vertikalen Mittelebene der Beleuchtungsvorrichtung entlang eines Randes der Hologrammelemente verläuft und/oder einen gleichen oder annähernd gleichen in vertikaler Richtung verlaufenden zweiten Kippwinkel mit einer zweiten Hauptebene einschließen, die senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung verläuft.
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Nach der Erfindung sind mehrere Hologrammelemente derart räumlich zueinander angeordnet, dass sie bei direkter Beleuchtung durch eine jeweilige Lichtquelle effektive und qualitativ hochwertige Hologrammbilder erzeugen, die zusammen eine holografische Leuchtgrafik bilden. Die Hologrammbilder werden unabhängig voneinander erzeugt, wobei kein unerwünschtes Streulicht von einer dem Hologrammelement nicht zugeordneten Lichtquelle auftrifft. Vorzugsweise bei Kombination dieser Kippwinkelanordnung werden mehrere hochqualitative Hololgrammbilder erzeugt, die frei von Falsch- bzw. Doppelbildern sind. Insbesondere durch die unterschiedliche horizontale Verkippung der Hologrammelemente zueinander kann sichergestellt werden, dass kein Licht von benachbarten Hologrammelementen zugeordneten Lichtquellen auf das Hologrammelement fällt. Vorteilhaft kann hierdurch eine Lichtkanaltrennung erfolgen, wobei ausschließlich das von der dem Hologrammelement zugeordneten Lichtquelle abgestrahlte Licht auf dasselbe Hologrammelement trifft.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Hologrammelement in Bezug zur Lichtquellenposition derart ausgerichtet und gekippt angeordnet, dass ein physikalisch immer auftretender direkter Oberflächenreflex der Lichtquelle auf dem Hologrammelement vorteilhaft derart abgelenkt wird, dass er für einen Betrachter des holografischen Bildes nicht sichtbar ist und somit die Qualität und Erscheinung des holografischen Bildes nicht stört.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtquellen vertikal oberhalb der Hologrammelemente angeordnet, so dass weniger Streustrahlung erzeugt wird. Insbesondere sind die Lichtquellen hierdurch nicht für einen externen Betrachter sichtbar.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtquellen seitlich zum Hologrammelement positioniert, insbesondere dann, wenn der zur Verfügung stehende Bauraum keine Anordnung der Lichtquellen oberhalb der Hologrammelemente zulässt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind den Hologrammelementen jeweils mehrere Lichtquellen zugeordnet, deren optische Achsen mit einem Mindestwinkelunterschied zueinander haben. Es ergeben sich somit unterschiedliche Leuchtrichtungen der jeweils dem gleichen Hologrammelement zugeordneten Lichtquellen, so dass eine gegenseitige Beeinflussung des rekonstruierten Hologrammbildes vermieden wird.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die demselben Hologrammelement oder mehreren Hologrammelementen zugeordneten Lichtquellen sequenziell ein- und/oder ausgeschaltet zur Erzeugung einer Hologrammbildsequenz. Vorteilhaft kann hierdurch eine Animation des holografischen Bildes ermöglicht werden, wenn für jede Lichtquelle eine eigene, separate Hologrammbildinformation in dem entsprechenden Hologrammelement integriert ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind mehrere gleich ausgebildete Hologrammelemente und jeweils denselben zugeordnete Lichtquellen seitlich versetzt zueinander angeordnet, so dass sich eine erhöhte Lichtintensität für die holografische Leuchtgrafik bereitgestellt wird. Darüber hinaus kann durch sequenzielles Einschalten und/oder Ausschalten der Lichtquellen eine großflächige Animation über mehrere solcher Hologramm-Baugruppen erreicht werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind Hologrammelemente gebogen ausgebildet, beispielsweise als zylindrische Flächen. Beispielsweise können die Hologrammelemente einstückig miteinander verbunden sein.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Lichtquelle ein Schatter zugeordnet mit einer Durchtrittsöffnung, so dass nur ein vorgegebener Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes hindurchtreten kann, um auf das Hologrammelement zu gelangen. Unerwünschte Streustrahlung kann hierdurch vermieden werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 Vorderansicht einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Einspurfahrzeug,
- 2 eine perspektivische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung von schräg unten gesehen,
- 3 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung,
- 4 eine Vorderansicht eines Hologrammelementes mit drei demselben zugeordneten Lichtquellen,
- 5 eine Hologramm-Baugruppe bestehend aus mehreren Hologrammelementen, denen jeweils drei Lichtquellen zugeordnet sind,
- 6 eine schematische Darstellung einer Hologramm-Baugruppe bestehend aus einstückig miteinander verbundenen Hologrammelementen, die jeweils bogenförmig ausgebildet sind und
- 7 eine Draufsicht auf eine Lichtquelle mit zugeordnetem Schatter.
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Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann in einem Bugbereich eines Fahrzeugs zur Bildung eines Scheinwerfers oder in einem Heckbereich eines Fahrzeugs zur Bildung verschiedener Signallichtfunktionen eingesetzt sein. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung einer Schluss-Bremslichtfunktion vorgesehen sein.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist eine Heckleuchte für ein Einspurfahrzeug, beispielsweise im Motorrad, dargestellt, die ein Gehäuse 1 aufweist, das vorderseitig durch eine Abdeckscheibe 2 verschlossen ist. Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine erste Beleuchtungsvorrichtung 3 vorgesehen zur Erzeugung einer Schlusslicht-/Bremslichtfunktion. Die erste Beleuchtungsvorrichtung 3 weist eine zweigeteilte Leiterplatte 4 auf, die sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt. Die Leiterplatte 4 weist einen ersten Abschnitt 4' und einen zweiten Abschnitt 4" auf. Ein vorderer Rand der Leiterplatte 4 ist in Hauptabstrahlrichtung 20 nach vorne hin spitz zulaufend ausgebildet, wobei in einem zum vorderen Rand nahen Bereich eine Mehrzahl von ersten Lichtquellen 5 angeordnet sind. Die ersten Lichtquellen 5 sind als Side-LEDs ausgebildet, deren optische Achse parallel zur Leiterplatte 4 verlaufen. Den ersten Lichtquellen 5 sind jeweils Optikelemente zugeordnet, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
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In einem mittleren Bereich der Leiterplattenabschnitte 4', 4" sind jeweils eine einzige zweite Lichtquelle 6 angeordnet, deren optische Achsen A in vertikaler Richtung verläuft bzw. senkrecht zur Leiterplatte 4. Den zweiten Lichtquellen 6 ist jeweils ein Hologrammelement 7, 7' zugeordnet, mittels dessen eine holografische Leuchtgrafik erzeugt werden kann, beispielsweise eine zusätzliche Leuchtfläche zur Erzeugung der Schlusslichtfunktion.
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Das Hologrammelement 7, 7' kann als ein Oberflächenhologrammelement mit einer holografischen Struktur oder als ein Volumenhologrammelement mit einer transparenten Photopolymerfolie ausgebildet sein. Werden die Hologrammelemente 7, 7' durch die entsprechenden Lichtquellen 6 beleuchtet, erfolgt eine Lichtlenkung aufgrund der in dem Hologrammelement 7, 7' eingeprägten Beugungsstruktur entsprechend einer vorgebebenen spektralen geometrischen Intensitätsverteilungsfunktion.
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Damit eine funktionale Trennung der Hologrammelemente 7, 7' gegeben ist, sind die Hologrammelemente 7, 7'derselben jeweils in einem betragsmäßig gleichen ersten Kippwinkel α, -α zu einer ersten Hauptebene 100 angeordnet, wobei die erste Hauptebene 100 senkrecht zu einer vertikalen Mittelebene Mv der Beleuchtungsvorrichtung und entlang eines Randes 8, 8' der Hologrammelemente 7, 7' verläuft.
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Vorzugsweise sind die benachbarten Hologrammelemente 7, 7' flügelförmig angeordnet, wobei sie über einen vorderen vertikal verlaufenden Rand 8, 8' der Hologrammelemente 7, 7' unmittelbar aneinanderliegen. Der eine Rand 8 des einen Hologrammelementes 7 ist mit dem anderen Rand 8' des anderen Hologrammelementes 7' verbunden und bildet eine gerade Verbindungslinie.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hologrammelemente 7, 7' symmetrisch bezüglich einer vertikalen Mittelebene Mv der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Der erste Kippwinkel α, -α kann bezüglich der ersten Hauptebene (100) in einem Bereich zwischen 0° und 70°, insbesondere in einem Bereich von 10° bis 40°, liegen. Der erste Kippwinkel α, -α der Hologrammelemente 7, 7' kann positiv oder negativ sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die horizontalen Kippwinkel α, -α der beiden Hologrammelemente 7, 7' betragsmäßig gleich.
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Zusätzlich sind die Hologrammelemente 7, 7' in einem gleichen oder annähernd gleichen in vertikaler Richtung verlaufenden zweiten Kippwinkel β zu einer zweiten Hauptebene 101 angeordnet, die senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung 20 der Beleuchtungsvorrichtung verläuft. Ein der Lichtquelle 6 zugewandter oberer Rand 10, 10' der Hologrammelemente 7, 7' ist in Hauptabstrahlrichtung 20 der Beleuchtungsvorrichtung hinter einem der Lichtquelle 6 abgewandten unteren Rand 11, 11' der Hologrammelemente 7, 7' angeordnet. Durch die oberhalb der Hologrammelemente 7, 7' angeordnete Lichtquellen 6 kann sicher vermieden werden, dass die Lichtquelle durch den Betrachter gesehen wird. Der vertikale Kippwinkel β erstreckt sich in der vertikalen Ebene (x-z-Ebene), wobei die x-Richtung mit der Hauptabstrahlrichtung 20 übereinstimmt.
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Der vertikale Kippwinkel β kann positiv oder negativ in einem Bereich von 10° bis 60°, insbesondere in einem Bereich von 20° bis 40°, zu der der zweiten Hauptebene 101 verlaufen.
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Die zweite Hauptebene (101) schneidet die durch die Ränder 8, 8' der Hologrammelemente 7, 7' gebildete Verbindungslinie, wobei die Verbindungslinie im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der vertikalen Mittelebene Mv verläuft.
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Die optischen Achsen A der Lichtquellen 6 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung verlaufend. Die optische Achsen A der Lichtquellen 6 sind jeweils auf das zugeordnete Hologrammelement 7, 7' ausgerichtet. Während die Hologrammelemente 7, 7' unterschiedlich zueinander orientiert sind, sind die Lichtquellen 6 derselben gleich zueinander orientiert.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die vorderen Ränder 8, 8' der Hologrammelemente 7, 7' auch beabstandet zueinander angeordnet sein.
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Nach einer weiteren alternativen nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die vertikalen Kippwinkel β der Hologrammelemente 7, 7' auch einen unterschiedlichen vertikalen Kippwinkel aufweisen.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 können demselben Hologrammelement 17 auch mehrere Lichtquellen 16, 16', 16" zugeordnet sein. Die mehreren Lichtquellen 16, 16', 16" sind derart zueinander angeordnet, dass die optischen Achsen A derselben einen Mindestwinkelunterschied aufweisen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass in Abhängigkeit vom eingeschalteten Zustand der Lichtquellen 16, 16', 16" von demselben Hologrammelement 17 mehrere vorzugsweise unterschiedliche Hologrammbilder erzeugt werden, die eindeutig voneinander abgrenzbare Hologrammbildinformationen enthalten.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Lichtquellen 16, 16', 16" sequenziell ein- und/oder ausgeschaltet, so dass eine Hologrammbildsequenz zur Bildung einer Animation erzeugt wird. Alternativ können die mehreren Lichtquellen 16, 16', 16" auch zur Erzeugung von Grafiken und Mustern oder 3D-Objekten dienen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 5 kann eine Beleuchtungsvorrichtung eine Mehrzahl von in 4 dargestellten Hologrammbaugruppen 18 aufweisen. Die Hologrammbaugruppen 18 sind seitlich versetzt zueinander angeordnet, so dass hierdurch größere Signallichtfunktionen erzeugt werden können.
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Die Hologrammelemente 17 sind gruppiert zu der Hologrammbaugruppe (18) angeordnet, wobei mehrere Hologrammbaugruppen (18) in horizontaler Richtung und/oder in vertikaler Richtung versetzt angeordnet sein können.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 können Hologrammelemente 27 jeweils planar oder bogenförmig ausgebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hologrammelemente 27 einstückig miteinander verbunden, so dass sich beispielsweise konturfolgend zu einer Abdeckscheibe eine Hologrammbaugruppe 18' erstreckt. Beispielsweise können die Hologrammelemente 27 jeweils zylinderförmig ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 7 können den Lichtquellen 6, 16, 16', 16" jeweils ein Schatter 22 zugeordnet sein, der in der Nähe der jeweiligen Lichtquelle 6, 16, 16', 16" angeordnet ist. Der Schatter 22 erstreckt sich vorzugsweise in einer Ebene, wobei eine Durchtrittsöffnung 23 so relativ zu der Lichtquelle 6, 16, 16', 16" angeordnet ist, dass das mittels des Schatters 22 durchgelassene Licht ausschließlich auf das jeweilige Hologrammelement 7, 7' bzw. 17 trifft. Vorzugsweise ist die Lichtquelle 6, 16, 16', 16" als eine LED-Lichtquelle oder Laser-Lichtquelle ausgebildet.
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Die Lichtquellen 6, 16, 16', 16" sind oberhalb der Hologrammelemente 7, 7', 17' oder seitlich zu dem jeweils zugeordneten Hologrammelement 7, 7', 17' angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Abdeckscheibe
- 3
- Beleuchtungsvorrichtung
- 4, 4', 4''
- Leiterplatte (Abschnitt)
- 5
- 1. Lichtquelle
- 6
- 2. Lichtquelle
- 7, 7'
- Hologrammelement
- 8, 8'
- vorderer Rand
- 9, 9'
- Hauptnormale
- 10, 10'
- Rand
- 11, 11'
- Rand
- 16, 16', 16''
- Lichtquelle
- 17
- Hologrammelement
- 18, 18'
- Hologrammbaugruppen
- 20
- Hauptabstrahlrichtung
- 22
- Schatter
- 23
- Durchtrittsöffnung
- 27
- Hologrammelement
- 100
- Hauptebene
- 101
- Hauptebene
- A
- optische Achse
- V
- Vertikale
- H
- Horizontale
- α
- horizontaler Kippwinkel
- β
- vertikaler Kippwinkel
- MV
- Mittelebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015115216 A1 [0002]
- DE 102017117390 A1 [0003]
- DE 102017109331 A1 [0004]
