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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem Lichtleiter, der auf einer der Lichtquelle zugewandten Seite eine Lichteinkoppelfläche zur Einkopplung von Licht der Lichtquelle aufweist, der auf einer Lichtquelle abgewandten Seite eine Lichtauskoppelfläche zur Auskopplung von Licht aufweist, der eine zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche verlaufende Mantelfläche aufweist, entlang derer das eingekoppelte Licht von der Lichteinkoppelfläche zu der Lichtauskoppelfläche geführt ist, dass der Lichtleiter zumindest teilweise aus einem flexiblen Material besteht.
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Aus der
DE 10 2014 104 756 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die einen stabförmigen Lichtleiter und einen flächigen Lichtleiter mit jeweils zugeordneten Lichtquellen aufweist. Die beiden Lichtleiter dienen zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtfunktionen. Die Lichtleiter bestehen zumindest teilweise aus einem flexiblen Material, so dass Toleranzunterschiede anderer Bauteile ausgeglichen werden können. Insbesondere können die Lichtleiter in schlecht zugängliche Bereiche eines Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung hineinreichen. Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter sind innenseitig an einer Abschlussscheibe angespritzt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass mit geringem Montageaufwand eine Leuchtfläche zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung flexibel herstellbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Lichtquellen und eine Mehrzahl von Lichtleitern vorgesehen sind, wobei den Lichtquellen jeweils ein Lichtleiter zugeordnet ist, dass die Lichtquellen auf einer ebenen und/oder gestuften Trägerplatte angeordnet sind, dass die Lichtleiter derart geformt sind, dass die Lichtauskoppelfläche der Lichtleiter eine vorgegebene Verteilung von Leuchtflächensegmenten bilden.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass durch eine Mehrzahl von jeweils flexibel ausgebildeten Lichtleitern unabhängig von dem Ort der Lichteinkopplung (Lichteinkoppelfläche der Lichtleiter) eine vorgegebene Verteilung von Leuchtflächensegmenten bilden, die durch Überlagerung die Leuchtfläche der Beleuchtungsfläche bilden. Vorteilhaft wird hierdurch eine flexible Anordnung von Leuchtflächensegmenten und damit der Leuchtfläche erreicht, so dass die gleichen Lichtleiter zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtfunktionen bzw. Lichtverteilungen verwendet werden können. Erfindungsgemäß ist die Leuchtfläche segmentiert ausgebildet und besteht aus einer Mehrzahl von den Leuchtflächensegmenten. Die Herstellungskosten werden somit dadurch verringert, dass für unterschiedliche Lichtfunktionen nicht unterschiedliche Lichtleiter, beispielsweise flächige Lichtleiter, hergestellt werden müssen. Wenn die erfindungsgemäßen Lichtleiter stabförmig ausgebildet sind, können sie durch Aneinanderreihung die linienförmige Lichtauskoppelfläche eines flächigen Lichtleiters ersetzen.
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Nach einer bevorzugen Ausführungsform der Erfindung ist ein Tragrahmen mit Halteöffnungen zur Festlegung der Lichtleiter vorgesehen. Der Tragrahmen kann beispielsweise schablonenartig ausgebildet sein, wobei durch die Halterung der Lichtleiter in den Halteöffnungen des Tragrahmens eine Relativposition zwischen den Lichtleitern vorgegeben wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Tragrahmen in einem zu einer eine Gehäuseöffnung der Beleuchtungsvorrichtung verschließenden Abschlussscheibe nahen Bereich oder in einem definierten Abstand zu der Abschlussscheibe angeordnet, wobei jeweils erste Endabschnitte der Lichtleiter in den Halteöffnungen gehalten sind. Vorteilhaft kann hierdurch eine definierte Positionierung der Leuchtflächensegmente unmittelbar an der Abschlussscheibe erfolgen. Der Tragrahmen definiert somit quasi die Verteilung der Leuchtflächensegmente, wenn die ersten Abschnitte der Lichtleiter jeweils flexibel ausgebildet sind.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist jeder Halteöffnung des Tragrahmens ein einziger Lichtleiter zugeordnet, so dass eine präzise Lagerung des Lichtleiters unabhängig von den anderen Lichtleitern gewährleistet ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der erste Abschnitt des Lichtleiters, der die Leuchtflächensegmente umfasst, aus einem starren Material hergestellt. Vorteilhaft kann der erste Abschnitt der Lichtleiter mit Spiel oder leicht klemmend an den Halteöffnungen des Tragrahmens gehalten werden. Vorzugsweise besteht zwischen den Endabschnitten und den Halteöffnungen eine Spielpassung.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Mittenabschnitt der Lichtleiter aus einem flexiblen Material hergestellt. Vorteilhaft kann hierdurch der Lichtleiter um seine Längsachse oder Längsebene verbogen werden, so dass ein der Lichtquelle zugewandter zweiter Endabschnitt des Lichtleiters in einer Ebene oder in versetzt zueinander angeordneten Ebene angeordnet sein kann. Insbesondere können hierdurch die Lichtquellen auf einer gemeinsamen ebenen und/oder gestuften Trägerplatte angeordnet sein, was die Herstellungskosten reduziert.
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Nach einer Weiterbildung ist jeweils den Lichtquellen zugewandten zweiten Endabschnitten der Lichtleiter eine Positionierhilfe zugeordnet, so dass eine präzise Lagerung der Lichtleiter zu den Lichtquellen gewährleistet wird.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Mehrzahl von Lichtleitern einstückig miteinander verbunden, und zwar über Brückenelemente benachbarter Lichtleiter. Vorteilhaft kann hierdurch die Handhabung bei der Montage erleichtert werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtleiter bzw. das aus mehreren Lichtleitern gebildete Lichtleiterbauteil durch Spritzgießen hergestellt. Mittels eines Werkzeugs können somit mehrere Lichtleiter hergestellt werden, die in Abhängigkeit von dem Einsatzzweck zusammen oder mit einer geringeren Anzahl in dem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung verbaut werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtleiter durch Zweikomponenten-Spritzgießen hergestellt, wobei sie mindestens einen Abschnitt aus einem weichen Material und mindestens einen Abschnitt aus einem harten Material aufweisen. Der Abschnitt aus dem weichen Material bewirkt die Flexibilität dieses Abschnitts, so dass der Lichtleiter in diesem Abschnitt verbogen und/oder deformiert werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 einen Vertikalschnitt durch eine Beleuchtungsvorrichtung und
- 2 einen Längsschnitt durch einen Lichtleiter der Beleuchtungsvorrichtung.
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Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein topfförmiges Gehäuse 1 auf mit einer in Hauptabstrahlrichtung H angeordneten Gehäuseöffnung 2, die durch eine transparente Abschlussscheibe 3 abgedeckt bzw. verschlossen ist. Die Beleuchtungsvorrichtung dient zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtfunktion, beispielsweise einer Schlusslichtfunktion. Die Beleuchtungsvorrichtung kann in einem Bug- oder Heckbereich eines Fahrzeugs angeordnet sein, um eine vorgegebene Signallichtfunktion zu erzeugen. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung auch an einem anderen Karosseriebauteil, beispielsweise längsseitig des Kraftfahrzeugs oder innerhalb eines Kühlergrills angeordnet sein. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung auch im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Lichtquellen 4 auf einer gemeinsamen Trägerplatte 5 angeordnet. Die Trägerplatte 5 kann beispielsweise als starre Leiterplatte ausgebildet sein. Die Lichtquellen 4 sind jeweils als LED-Lichtquellen ausgebildet.
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Jeder Lichtquelle 4 ist ein Lichtleiter 6 zugeordnet, mittels dessen das von der Lichtquelle 4 emittierte Licht in einen Bereich nahe der Abschlussscheibe 3 geführt wird und von dort entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung ausgekoppelt wird.
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Der Lichtleiter 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel stabförmig bzw. zylinderförmig ausgebildet. Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform könnte der Lichtleiter auch als Flachlichtleiter mit parallelen und gegenüberliegenden Flachseiten ausgebildet sein.
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Der Lichtleiter 6 weist auf einer der jeweiligen Lichtquelle 4 zugewandten Seite eine Lichteinkoppelfläche 7 zur Einkopplung des von der Lichtquelle 4 abgestrahlten Lichtes auf. Ferner weist der Lichtleiter 6 auf einer der Lichtquelle 4 abgewandten Seite eine Lichtauskoppelfläche 8 auf, mittels derer das eingekoppelte Licht in Hauptabstrahlrichtung H ausgekoppelt wird. Die Lichtauskoppelfläche 8 befindet sich in der Nähe der Abschlussscheibe 3. Die Lichtauskoppelfläche 8 weist eine Konturierung, beispielsweise Kissenoptiken oder dergleichen, auf, mittels derer das Licht in einer entsprechenden Richtung gebrochen wird. Zwischen der Lichteinkoppelfläche 7 und der Lichtauskoppelfläche 8 erstreckt sich eine Mantelfläche 9 des Lichtleiters 6, an der das eingekoppelte Licht in Richtung der Lichtauskoppelfläche 8 totalreflektiert wird. Im Querschnitt kann der Lichtleiter 6 kreisförmig und/oder ellipsoidförmig und/oder rechteckförmig und/oder vieleckförmig ausgebildet sein. Die Lichtauskoppelfläche 8 des Lichtleiters 6 kann in einem zu der Abschlussscheibe 3 nahen Bereich angeordnet sein. Alternativ kann die Lichtauskoppelfläche 8 des Lichtleiters 6 auch in einem definierten Abstand zu der Abschlussscheibe 3 angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Lichtauskoppelflächen 8 der Lichtleiter 6 konturfolgend zu der Abschlussscheibe 3 angeordnet.
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Die Mehrzahl von Lichtleitern 6 sind über Brückenelemente 10 einstückig miteinander verbunden und bilden ein Lichtleitbauteil 11, das in einem Werkzeug durch Spritzgie-ßen hergestellt ist. Die jeweiligen Lichtleiter 6 sind durch Zweikomponenten-Spritzgießen hergestellt, wobei ein erster Endabschnitt 12 des Lichtleiters 6, der der Abschlussscheibe 3 zugewandt ist, aus einem harten Material und ein der Lichtquelle 4 zugewandter zweiter Endabschnitt 13 des Lichtleiters 6 sowie ein zwischen dem ersten Endabschnitt 12 und dem zweiten Endabschnitt 13 verlaufender Mittenabschnitt 14 des Lichtleiters 6 aus einem weichen Material hergestellt ist. Der zweite Endabschnitt 13 und der Mittenabschnitt 14 sind somit flexibel ausgebildet, während der erste Endabschnitt 12 des Lichtleiters 6 starr ausgebildet ist, wie besser aus 2 zu ersehen ist, in der der starre erste Endabschnitt 12 schraffiert markiert ist.
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Die Lichtleiter 6 sind gleich ausgebildet. Wie aus 1 ersichtlich ist, verläuft der Mittenabschnitt 14 der Lichtleiter 6 in einer unterschiedlichen Beugung. Ein oberer Lichtleiter 6' und ein unterer Lichtleiter 6" weisen eine größere Beugung auf als die zwischen denselben verlaufenden Lichtleitern 6. Dies ergibt sich daraus, dass die Lichtauskoppelflächen 8 der Lichtleiter 6 relativ zueinander in eine gleiche Richtung, nämlich der Hauptabstrahlrichtung H, ausgerichtet sind, während die Lichteinkoppelflächen 7 aufgrund der geneigten Anordnung der Trägerplatte und damit der Lichtquellen 4 in einem Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung H angeordnet sein müssen. Darüber hinaus ist der Abstand der Lichtquellen 4 zu den jeweiligen Lichtauskoppelflächen 8 der zugeordneten Lichtleiter 8 nicht identisch, so dass dieser unterschiedliche Abstand durch den flexiblen Mittenabschnitt 14 ausgeglichen werden muss.
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Durch die Formung der Mittenabschnitte 14 der Lichtleiter 6 kann somit eine gewünschte gleichmäßige Verteilung der Lichtauskoppelflächen 8 erfolgen, wobei die Lichtauskoppelflächen 8 Leuchtflächensegmente einer Leuchtfläche der Beleuchtungsvorrichtung bilden. Die Leuchtfläche der Beleuchtungsvorrichtung ist somit segmentiert ausgebildet, wobei die Leuchtflächensegmente (Lichtauskoppelfläche 8) benachbarter Lichtleiter 6 beabstandet zueinander angeordnet sind. Denn zur Festlegung bzw. Halterung der ersten Endabschnitte 12 der Lichtleiter 6 ist ein Tragrahmen 15 mit einer Mehrzahl von Halteöffnungen 16 vorgesehen. Die Anzahl der Halteöffnungen 16 entspricht der Anzahl der Lichtleiter 6. In jeder Halteöffnung 16 ist ein erster Endabschnitt 12 der Lichtleiter 6 zugeordnet. Der erste Endabschnitt 12 der Lichtleiter 6 ist vorzugsweise mittels Spielpassung in der Halteöffnung 16 gehalten. Der Tragrahmen 15 ist vorzugsweise an dem Gehäuse 1 befestigt. Der Tragrahmen 15 kann beispielsweise mit einer spiegelnden Oberfläche beschichtet sein, so dass er zugleich als Blendrahmen dient. Der Tragrahmen 15 dient zugleich als optische Abschirmung der Brückenelemente 10, die vorzugsweise die ersten Endabschnitte 12 benachbarter Lichtleiter 6 und/oder in einem dem ersten Endabschnitt 12 zugewandten Endbereich des Mittenabschnitts 14 verlaufen bzw. angesetzt sind.
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Die Brückenelemente 10 sind bandförmig und flexibel ausgebildet, so dass eine ausreichende Stabilität zwischen den Lichtleitern 6 vorhanden ist.
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Den zweiten Endabschnitten 13 der Lichtleiter 6 ist eine Positionierhilfe 17 zugeordnet, mittels derer die ersten Endabschnitte 12 der Lichtleiter 6 getrennt zueinander und positionsgenau zu der jeweils zugeordneten Lichtquelle 4 angeordnet sind. Die Positionierhilfe 17 dient auch als eine Blende, die verhindert, dass Licht von den Lichtquellen an den Lichteinkoppelflächen 7 der Lichtleiter 6 vorbei in Hauptabstrahlrichtung H herausdringen kann. Die Positionierhilfe 17 weist eine Mehrzahl von Lochungen 18 auf, in denen die zweiten Endabschnitte 13 eingefasst sind. Vorzugsweise sind die zweiten Endabschnitte 13 der Lichtleiter 6 mit den Lochungen 18 durch Presspassung verbunden.
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Der zweite Endabschnitt 13 der Lichtleiter 6 kann aus einem starren oder flexiblen Material bestehen.
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Vorzugsweise ist zumindest der Mittenabschnitt 14 der Lichtleiter 6 flexibel ausgebildet, so dass die Lichtleiter 6 räumlich flexibel zum einen an der Trägerplatte 5 und zum anderen an der Positionierhilfe 17 festgelegt werden können.
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Die im Zweikomponenten-Spritzgießverfahren hergestellten Lichtleiter 6 weisen vorzugsweise ein weiches Silikon und ein hartes Polycarbonitmaterial auf. Nach einer alternativen stoffschlüssigen Verbindung kann der starre Abschnitt 12 und der flexible Abschnitt 13, 14 der Lichtleiter 6, 6', 6" auch durch Kleben verbunden sein. Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der starre Abschnitt 12 und der flexible Abschnitt 14 auch form- und stoffschlüssig miteinander verbunden sein, wobei der flexible Abschnitt 14 um die dem Abschnitt 14 zugewandte Stirnseite des starren Abschnitts 12 herumgespritzt wird unter Anlage an einer Mantelfläche des starren Abschnitts 12.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der starre Abschnitt 12 und der flexible Abschnitt 14 des Lichtleiters ausschließlich durch Formschluss miteinander verbunden sein, wobei zueinander gekehrte Seiten der Abschnitte 12 und 14 beispielsweise rastend miteinander verbunden sind.
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Nach der beschriebenen Ausführungsform sind die Lichtquellen 4 matrixartig oder gitterartig auf der Trägerplatte 5 angeordnet. Die Lichtleiter 6 sind einem dreidimensionalen Raum angeordnet, wobei die Lichtauskoppelflächen 8 gitterförmig oder matrixartig verteilt angeordnet sind. Es ergeben sich somit gitterförmig angeordnete Leuchtflächensegmente. Die Lichtauskoppelflächen 8 der Lichtleiter 6, 6', 6" können an der Abschlussscheibe 3 innenseitig anliegen oder in einem Abstand zu derselben angeordnet sein.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Lichtleiter 6, 6', 6" ausschließlich aus einem weichen bzw. flexiblen Material bestehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehäuseöffnung
- 3
- Abschlussscheibe
- 4
- Lichtquelle
- 5
- Trägerplatte
- 6,6',6"
- Lichtleiter
- 7
- Lichteinkoppelfläche
- 8
- Lichtauskoppelfläche
- 9
- Mantelfläche
- 10
- Brückenelemente
- 11
- Lichtleitbauteil
- 12
- 1. Endabschnitt
- 13
- 2. Endabschnitt
- 14
- Mittenabschnitt
- 15
- Tragrahmen
- 16
- Halteöffnungen
- 17
- Positionierhilfe
- 18
- Lochungen
- H
- Hauptabstrahlrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014104756 A1 [0002]
