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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Lichtfunktionen in einem Kraftfahrzeug mittels eines oder mehrerer flächiger Lichtleitelemente zu realisieren. Bei Aktivierung der entsprechenden Lichtfunktion wird über Lichtquellen Licht in ein flächiges Lichtleitelement eingestrahlt. Beispielsweise zeigt die Druckschrift
DE 102 07 694 A1 ein flächiges Lichtleitelement, in das das Licht einer Vielzahl von LEDs an dessen Schmalseite eingekoppelt wird.
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In der Druckschrift
DE 10 2018 213 186 A1 ist eine Fahrzeugleuchte mit einer Projektionsoptik und einer LED als Lichtquelle offenbart. Die erzeugte Wärme der LED wird mit Hilfe eines Wärmerohrs hin zu einer Wärmesenke abgeführt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, welche effizient eine Lichtverteilung mit zumindest einem flächigen Lichtleitelement generiert.
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Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug vorzugsweise ein PKW ist, jedoch gegebenenfalls auch ein LKW oder ein Motorrad sein kann. Ferner ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung vorzugsweise eine Fahrzeugleuchte zur Lichtabstrahlung in den Außenraum des Kraftfahrzeugs, sie kann jedoch ggf. auch eine Innenraumbeleuchtung für ein Kraftfahrzeug sein.
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Sofern im Folgenden und insbesondere in den Patentansprüchen Wechselwirkungen zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und dem Kraftfahrzeug beschrieben werden, so ist dies immer dahingehend zu verstehen, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug auftritt. Die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung, die eine entsprechende Wechselwirkung mit dem Kraftfahrzeug bzw. Bauteilen des Kraftfahrzeugs haben, sind somit derart ausgestaltet, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug hervorgerufen wird.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Leuchtmittel mit einer oder mehreren Lichtquellen sowie eine oder mehrere flächige (lichtdurchlässige) Lichtleitelemente, wobei ein jeweiliges Lichtleitelement eine flächige Ausdehnung entlang einer Vorderseite und einer gegenüber liegenden Rückseite aufweist und an einem lateralen Randbereich zwischen Vorderseite und Rückseite ein Einkoppelabschnitt ausgebildet ist, der dem jeweiligen Lichtleitelement zugeordnet ist und vorzugsweise integraler Bestandteil des Lichtleitelements ist. Unter einem flächigen Lichtleitelement ist ein solches Lichtleitelement zu verstehen, dessen maximale laterale Dicke wesentlich geringer als seine maximale Länge entlang der flächigen Ausdehnung ist. Vorzugsweise liegt die maximale laterale Dicke bei höchstens 10 % und besonders bevorzugt bei höchstens 5 % seiner maximalen Länge.
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In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind die Lichtquelle oder Lichtquellen derart an dem oder den Lichtleitelementen angeordnet, dass sie im Betrieb Licht in das oder die Lichtleitelemente über den oder die zugeordneten Einkoppelabschnitte einstrahlen. Das Licht, das in ein jeweiliges Lichtleitelement eingestrahlt wird, breitet sich entlang der Vorderseite und Rückseite des jeweiligen Lichtleitelements aus und wird über eine Auskoppelstruktur an der Rückseite des jeweiligen Lichtleitelements ausgekoppelt, um anschließend aus dem jeweiligen Lichtleitelement über dessen Vorderseite auszutreten und hierdurch eine Lichtverteilung zu erzeugen.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtquelle oder Lichtquellen und das oder die Lichtleitelemente in einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung und vorzugsweise ohne (direkten) mechanischen Kontakt zu einer Gehäusewand angeordnet sind, wobei die Lichtquelle oder Lichtquellen thermisch mit einem ersten Ende zumindest eines Wärmerohrs gekoppelt sind und sich das zumindest eine Wärmerohr von dem ersten Ende zu einem entgegengesetzten zweiten Ende erstreckt, das thermisch mit einer Wärmesenke außerhalb des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung gekoppelt ist. In einer Variante ist die Wärmesenke an der Außenseite des Gehäuses befestigt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Wärmesenke um einen Kühlkörper (z.B. einen Metallkörper), der zur effizienten Kühlung beispielsweise Kühlrippen oder Kühlstifte aufweisen kann.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung hat den Vorteil, dass eine einfache und effiziente Lichtgenerierung durch Lichtquellen erreicht wird, die direkt an einem oder mehreren flächigen Lichtleitelementen im Inneren des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind. Die Positionen der Lichtleitelemente mit den daran gekoppelten Lichtquellen können dabei flexibel im Inneren des Gehäuses gewählt werden, da die Kühlung der Lichtquellen durch einen Wärmetransport über ein Wärmerohr entkoppelt vom Ort des Kühlkörpers ist, der außerhalb des Gehäuses liegt. Als Wärmerohr, das oftmals auch als Heatpipe bezeichnet wird, kann ein beliebiges bekanntes Wärmerohr eingesetzt werden. Allgemein enthält ein Wärmerohr eine Flüssigkeit, wobei ein Wärmetransport im Wärmerohr durch die Verdampfung der Flüssigkeit am warmen Ende des Wärmerohrs und der anschließenden Kondensation der Flüssigkeit am kalten Ende des Wärmerohrs bewirkt wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind die Lichtquelle oder Lichtquellen mit dem ersten Ende des zumindest einen Wärmerohrs über einen oder mehrere Metallblöcke, beispielsweise aus Aluminium, thermisch gekoppelt. Metallblöcke sind sehr gute Wärmeleiter und eignen sich deshalb besonders gut zur thermischen Kopplung. In einer bevorzugten Variante ist das zumindest eine Wärmerohr an dem oder den Metallblöcken geklemmt, wodurch ein guter Wärmeübertrag zwischen dem Wärmerohr und den Metallblöcken gewährleistet wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine jeweilige Lichtquelle des Leuchtmittels eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle, insbesondere eine LED-Einheit aus einer oder mehreren LEDs oder eine Laserlichtquelle aus einer oder mehreren Laserdioden. Derartigen Lichtquellen ermöglichen hohe Leuchtdichten bei gleichzeitig kompakten Abmessungen.
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In einer weiteren bevorzugten Variante umfassen die Lichtquelle oder Lichtquellen eine oder mehrere polychromatische Lichtquellen, vorzugsweise eine oder mehrere Weißlichtquellen, und/oder eine oder mehrere monochromatische Lichtquellen. Gegebenenfalls können auch Lichtquellen verwendet werden, deren Lichtfarbe durch entsprechende Ansteuerung veränderbar ist, z.B. RGB-Lichtquellen. Durch die Verwendung von Lichtquellen mit einstellbarer Farbe bzw. mit unterschiedlichen Farben können in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung durch entsprechende Ansteuerung der Lichtquellen unterschiedliche Lichtfunktionen, wie z.B. ein Blinklicht oder ein Tagfahrlicht, realisiert werden, wie weiter unten noch näher beschrieben wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorderseite eines jeweiligen Lichtleitelements zumindest eines Teils der Lichtleitelemente und vorzugsweise die Vorderseite jedes vorhandenen Lichtleitelements eine lichtstreuende Struktur, die beispielsweise als eine Struktur aus Mikrooptiken, z.B. aus kissenförmigen Mikrooptiken, ausgebildet sein kann. Hier und im Folgenden ist unter dem Begriff des zumindest einen Teils der Lichtleitelemente ein einzelnes Lichtleitelement zu verstehen, sofern in der Beleuchtungsvorrichtung nur ein Lichtleitelement vorgesehen ist, wohingegen unter dem Begriff des zumindest einen Teils der Lichtleitelemente zumindest ein Lichtleitelement fällt, sofern mehrere Lichtleitelemente in der Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen sind. Mit der soeben beschriebenen lichtstreuenden Struktur kann auf einfache Weise ein flächiges Licht entlang der Vorderseite des Lichtleitelements erzeugt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Auskoppelstruktur auf der Rückseite eines jeweiligen Lichtleitelements zumindest eines Teils der Lichtleitelemente und vorzugsweise auf der Rückseite jedes vorhandenen Lichtleitelements durch Prismen gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform hat ein jeweiliges Lichtleitelement zumindest eines Teils der Lichtleitelemente und vorzugsweise jedes vorhandene Lichtleitelement eine rechteckige Form und an einer Kante der rechteckigen Form ist der Einkoppelabschnitt ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Einkoppelabschnitt eines jeweiligen Lichtleitelements zumindest eines Teils der Lichtleitelemente und vorzugsweise von jedem Lichtleitelement eine oder mehrere Kollimatoroptiken, denen jeweils zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist, die im Betrieb Licht in die zugehörige Kollimatoroptik einstrahlt, die das eingestrahlte Licht bündelt. Vorzugsweise umfasst der Einkoppelabschnitt ferner eine Umlenkfläche, die das gebündelte Licht umlenkt, so dass es zwischen Vorderseite und Rückseite des jeweiligen Lichtleitelements eingestrahlt wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen das oder die Lichtleitelemente ein Paar von Lichtleitelementen, deren zugeordnete Einkoppelabschnitte an einem gemeinsamen Trägerabschnitt angeordnet sind, aus dem ein Lichtleitelement des Paars in eine erste Richtung vorsteht und aus dem das andere Lichtleitelement des Paars in eine zweite Richtung vorsteht, die von der ersten Richtung abweicht. Hierdurch kann ein kompakter Aufbau der Lichtleitelemente mit einer großen lichtabstrahlenden Fläche im Inneren des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden.
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In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform verläuft bei Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug die erste Richtung vertikal oder schräg nach oben von dem Trägerabschnitt weg, wohingegen die zweite Richtung vertikal oder schräg nach unten von dem Trägerabschnitt weg verläuft. Die vertikale Richtung entspricht dabei der Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs, wenn die Beleuchtungsvorrichtung darin verbaut ist.
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In einer weiteren bevorzugten Variante stehen die Lichtleitelemente des Paars derart vor, dass sie frei in den Innenraum des Gehäuses von dem Trägerabschnitt aus hervorragen, d.h. sie erstrecken sich ohne mechanische Kopplung zu anderen Bauteilen als dem Trägerabschnitt aus diesem heraus. Mit dieser Ausführungsform wird eine frei schwebende Positionierung der Lichtleitelemente im Innenraum des Gehäuses erreicht, wodurch der Zusammenbau der Beleuchtungsvorrichtung erleichtert wird und ein ansprechendes Design geschaffen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Leuchtmittel der Beleuchtungsvorrichtung in einem oder mehreren Betriebsmodi betreibbar, wobei in einem jeweiligen Betriebsmodus Licht für eine Lichtfunktion bereitgestellt wird, die dem jeweiligen Betriebsmodus zugeordnet ist. Vorzugsweise umfassen der Betriebsmodus bzw. die Betriebsmodi einen oder mehrere der folgenden Betriebsmodi:
- - einen Betriebsmodus zur Bereitstellung eines Blinklichts als Lichtfunktion;
- - einen Betriebsmodus zur Bereitstellung eines Tagfahrlichts als Lichtfunktion;
- - einen Betriebsmodus zur Bereitstellung eines Positionslichts als Lichtfunktion;
- - einen Betriebsmodus zur Bereitstellung einer Lichtinszenierung vor Inbetriebnahme oder nach Abstellen des Kraftfahrzeugs.
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Der letztgenannte Betriebsmodus kann an verschiedene Ereignisse gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Lichtinszenierung begonnen werden, wenn eine Annäherung eines Benutzers an das Kraftfahrzeug detektiert wird. Ebenso kann die Lichtinszenierung dadurch ausgelöst werden, dass das Kraftfahrzeug durch einen Benutzer entriegelt wird bzw. verriegelt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Leuchtmittel eine oder mehrere Leuchtgruppen aus jeweils einer oder mehreren Lichtquellen, wobei die Lichtquelle oder Lichtquellen einer Leuchtgruppe jeweils Licht mit der gleichen Farbe abstrahlen und die Lichtquellen aus verschiedenen Gruppen Licht mit unterschiedlicher Farbe abstrahlen. Eine Farbe kann dabei auch eine Mischung aus mehreren Spektralfarben sein, was z.B. bei Weißlicht der Fall ist. Diese Variante der Erfindung wird vorzugsweise mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform kombiniert, welche den Betrieb des Leuchtmittels in verschiedenen Betriebsmodi betrifft. Dabei wird jedem Betriebsmodus eine Leuchtgruppe zugeordnet, wobei im jeweiligen Betriebsmodus ausschließlich die Lichtquelle oder Lichtquellen der zugeordneten Leuchtgruppe angeschaltet werden. Beispielsweise kann eine Leuchtgruppe aus einer oder mehreren Lichtquellen mit gelber Lichtfarbe bestehen, die zur Realisierung eines Blinklichts angeschaltet werden, wohingegen eine andere Leuchtgruppe aus Weißlichtquellen besteht, die z.B. zur Bereitstellung eines Tagfahrlichts bzw. Positionslichts aktiviert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist in dem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung ein weiteres Leuchtmittel, d.h. ein zusätzliches Leuchtmittel neben dem oben beschriebenen Leuchtmittel aus einer oder mehreren Lichtquellen vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem weiteren Leuchtmittel um ein Leuchtmittel zur Generierung eines Abblendlichts und/oder Fernlichts. Mit anderen Worten ist die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ein Frontscheinwerfer, der neben der Funktion des Abblendlichts bzw. Fernlichts auch eine weitere Lichtfunktion beinhaltet, die über entsprechende flächige Lichtleitelemente realisiert ist.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug, das eine oder mehrere erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in der Form eines Frontscheinwerfers;
- 2 eine perspektivische Detailansicht der Leuchteinheit der Beleuchtungsvorrichtung aus 1; und
- 3 eine weitere perspektivische Ansicht der Leuchteinheit aus 2, wobei Bauteile weggelassen wurden.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand eines linken Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs beschrieben. In 1 bis 3 ist die räumliche Orientierung in Bezug auf das Kraftfahrzeug durch ein Koordinatensystem aus x-Achse, y-Achse und z-Achse angedeutet. Die x-Achse entspricht im Wesentlichen der Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, in dem der Frontscheinwerfer verbaut ist. Demgegenüber repräsentiert die y-Achse die Querrichtung und damit die Breitenrichtung des Fahrzeugs. Die z-Achse entspricht der vertikalen Richtung und damit der Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Gemäß der perspektivischen Darstellung der 1 umfasst der Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 ein Gehäuse 2, in dem in an sich bekannter Weise zwei Lichtmodule 3, 3' in der Form entsprechender Projektionsoptiken verbaut sind. Diese Lichtmodule dienen zur Generierung des Fernlichts und des Abblendlichts. Darüber hinaus enthält der Scheinwerfer im Inneren des Gehäuses eine weitere Lichteinheit 100, die einen wesentlichen Bestandteil der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung bildet und zur Generierung des Blinklichts und Tagfahrlichts des Scheinwerfers dient.
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Die Lichteinheit 100 ist in der Ansicht der 1 rechts neben dem Lichtmodul 3' angeordnet und umfasst zwei flächige Lichtleitelemente 5 und 5' aus transparentem Kunststoff. Das Lichtleitelement 5 steht in das Innere des Gehäuses 2 aus einem Trägerabschnitt 4 schräg nach oben hervor, wohingegen das Lichtleitelement 5' von dem Trägerabschnitt 4 schräg nach unten in das Innere des Gehäuses ragt. Der Trägerabschnitt 4 ist dabei benachbart zu einem Halteabschnitt 10 angeordnet, der zum hinteren Bereich des Gehäuses 2 gehört. Von den Lichtleitelementen 5 bzw. 5' sind in 1 lediglich deren Vorderseiten 501 bzw. 501' ersichtlich. Über diese Vorderseiten tritt im Betrieb der Lichteinheit 100 Licht aus, wie weiter unten noch näher beschrieben wird.
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Beide Lichtleitelemente 5 und 5' sind in entsprechenden Tragrahmen 6 und 6' aufgenommen. Wie aus 2 näher ersichtlich, umfasst der Tragrahmen 6 einen schrägen Abschnitt 601, der das Lichtleitelement 5 aufnimmt, sowie einen horizontalen Abschnitt 602, der einstückig mit dem Abschnitt 601 ausgebildet ist. Der Abschnitt 602 bildet einen Teil des Trägerabschnitts 4. Analog zum Lichtleitelement 5 ist das Lichtleitelement 5' in einem schrägen Abschnitt 601' des Tragrahmens 6' aufgenommen, wobei sich einstückig an den schrägen Abschnitt wiederum ein horizontaler Abschnitt 602' des Tragrahmens 6' anschließt. Auch dieser horizontale Abschnitt 602' bildet einen Teil des Trägerabschnitts 4.
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Der Trägerabschnitt 4 umfasst ferner eine obere Zierblende 7 und eine untere Zierblende 7'. Die Zierblende 7 ist auf dem horizontalen Abschnitt 602 des Tragrahmens 6 aufgesteckt, wohingegen die Zierblende 7' auf dem horizontalen Abschnitt 602' des Tragrahmens 6' aufgesteckt ist. Darüber hinaus sind hinter den entsprechenden Lichtleitelementen 5 bzw. 5' weitere Zierblenden 8 bzw. 8' angeordnet, wobei die Blende 8' nicht aus 1 ersichtlich ist, jedoch in 2 und 3 wiedergegeben ist. Die Blende 8 weist eine Vorderfläche auf, die analog zu dem Lichtleitelement 5 schräg nach oben verläuft. Hinter der Vorderfläche hat die Blende einen heraustretenden Abschnitt nach Art einer Finne. Die Blende 8' ist analog zur Blende 8 aufgebaut und erstreckt sich hinter dem Lichtleitelement 5' schräg nach unten.
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Im Inneren des Trägerabschnitts 4 befinden sich Lichtquellen, die im Betrieb der Leuchteinheit 100 Licht in die flächigen Lichtleitelemente 6 bzw. 6' einstrahlen, wie weiter unten anhand von 3 näher beschrieben wird. Um eine effiziente Kühlung der Lichtquellen zu gewährleisten, ist ein Wärmerohr 9 vorgesehen, dessen vorderes Ende 901 (siehe 3) thermisch mit den Lichtquellen gekoppelt ist und welches die von den Lichtquellen generierte Wärme hin zu seinem hinteren Ende 902 abtransportiert. Der Verlauf des Wärmerohrs 9 ist in 2 angedeutet. Das Wärmerohr verläuft aus dem Trägerabschnitt 4 heraus und erstreckt sich nach hinten in das Haltebauteil 10. Von dort wird es weiter aus dem Gehäuse 2 geführt, was in 2 nicht im Detail gezeigt ist. Das Wärmerohr endet schließlich an seinem zweiten Ende 902 und ist dort an eine Wärmesenke 11 in der Form eines Kühlkörpers gekoppelt. Dieser Kühlkörper ist nur schematisch angedeutet und befindet sich außerhalb des Gehäuses 2 der Beleuchtungsvorrichtung. Vorzugsweise handelt es sich um einen an dem Gehäuse 2 angeflanschten Metallblock, der zur effizienten Kühlung beispielsweise Kühlrippen oder Kühlstifte aufweisen kann.
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Als Wärmerohr 9 wird eine an sich bekannte Heatpipe genutzt. Beispielsweise kann die Heatpipe ein vernickeltes Kupferrohr sein, in dem als Arbeitsmedium Methanol enthalten ist. Über die Verdampfung des Methanols am ersten Ende 901 des Wärmerohrs 9 wird die Wärme zum zweiten Ende 902 des Wärmerohrs 9 transportiert. Dort kondensiert das Methanol und die Kondensationswärme wird an den Kühlkörper 11 abgegeben. Mittels des Wärmerohrs 9 wird erreicht, dass die Leuchteinheit 100 im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet werden kann, da im Betrieb der Leuchteinheit entstehende Wärme über das Wärmerohr zur Gehäuseaußenseite transportiert wird. Im Gegensatz zu bekannten Leuchteinheiten, deren Lichtquellen zur Kühlung häufig direkt am Gehäuse angeordnet werden, kann erfindungsgemäß eine wesentlich flexiblere Positionierung der Leuchteinheit im Gehäuseinneren erreicht werden.
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3 zeigt in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Leuchteinheit 100 der 2, wobei zur Verdeutlichung des Innenlebens der Leuchteinheit die Tragrahmen 6 und 6' und die Blenden 7 und 7' weggelassen wurden. Aus 3 wird ersichtlich, dass im Halteabschnitt 10 ein horizontaler Tragarm 15 angeordnet ist. Ein vorderes Ende des Tragarms ragt aus dem Halteabschnitt 10 hervor und ist Teil des Trägerabschnitts 4 aus 1 und 2. Am vorderen Ende des Tragarms 15 befinden sich zwei gut wärmeleitende Metallblöcke 14 und 14', die z.B. aus Aluminium bestehen und über eine nicht gezeigte Klemmvorrichtung miteinander verbunden sind. Der Metallblock 14 weist dabei einen zum Halteabschnitt 10 vorstehenden horizontalen Abschnitt 16 auf, der am Tragarm 15 mit einer Schraube 17 angeschraubt ist, wodurch eine Verbindung zwischen Tragarm und den Metallblöcken hergestellt wird. An der Ober- und Untersete der Metallblöcke 14, 14' sind ferner die horizontalen Abschnitte 602 bzw. 602' der Tragarme 6 bzw. 6' durch geeignete Befestigungsmittel befestigt, was nicht aus 3 ersichtlich ist.
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Zwischen den beiden Metallblöcken 14 und 14' ist ein Loch ausgebildet, in dem das erste Ende 901 des Wärmerohrs 9 eingeklemmt ist, wodurch ein guter Wärmeübertrag zwischen den Metallblöcken 14, 14' und dem Wärmerohr 9 erreicht wird. Auf der Seite des Metallblocks 14', die vom Tragarm 15 weg weist, befinden sich eine obere Leiterplatte 13 und eine untere Leiterplatte 13'. Auf jeder Leiterplatte befinden sich mehrere Lichtquellen in der Form von LED-Einheiten, wobei aus 3 für die Leiterplatte 13 nur eine LED-Einheit 12 und für die Leiterplatte 13' nur eine LED-Einheit 12' ersichtlich ist. Insgesamt sind entlang jeder der Leiterplatten 13, 13' vier LED-Einheiten 12 bzw. 12' nebeneinander in der y-Richtung des dargestellten Koordinatensystems angeordnet. Eine jeweilige LED-Einheit 12 bzw. 12' umfasst eine Weißlicht-LED und eine Gelblicht-LED, die je nach Betriebsart der Leuchteinheit 100 zur Erzeugung eines Tagfahrlichts bzw. eines Blinklichts dienen.
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Aus 3 wird auch der Aufbau der einzelnen Lichtleitelemente 5 bzw. 5' im Detail ersichtlich. Wie man erkennt, umfasst die Rückseite 502 bzw. 502' der entsprechenden Lichtleitelemente 5 bzw. 5' eine Auskoppelstruktur, die aus einer Vielzahl von Prismen gebildet ist. Die entsprechende Vorderseite 501 bzw. 501' der Lichtleitelemente 5 bzw. 5' verläuft dabei in leicht schrägem Winkel zu der Rückseite 502 bzw. 502', so dass zwischen Vorder- und Rückseite ein keilförmiger Rand 505 bzw. 505' ausgebildet ist. Die Vorderseite 501 bzw. 501' ist als lichtstreuende Fläche ausgestaltet, wobei die Lichtstreuung in an sich bekannter Weise über eine Vielzahl von Mikrooptiken, z.B. in der Form von kissenförmigen Optiken, erreicht wird.
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An dem Ende der Lichtleitelemente 5, 5', das benachbart zu den Lichtquellen 12, 12' liegt, befinden sich Einkoppelabschnitte 500 bzw. 500'. Der Einkoppelabschnitt 500 ist dabei integraler Bestandteil des oberen Lichtleitelements 5, wohingegen der Einkoppelabschnitt 500' integraler Bestandteil des unteren Lichtleitelements 5' ist. Der Einkoppelabschnitt 500 umfasst vier trichterförmige Kollimatoroptiken 503. Analog enthält der Einkoppelabschnitt 500' vier trichterförmige Kollimatoroptiken 503'. Jeder Kollimatoroptiken 503 ist eine einzelne LED-Einheit 12 zugeordnet, die Licht in die entsprechende Kollimatoroptik einstrahlt. Ebenso ist jeder Kollimatoroptik 503' eine entsprechende LED-Einheit 12' zugeordnet, die Licht in die zugehörige Kollimatoroptik einspeist. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur ein Teil der Kollimatoroptiken mit dem Bezugszeichen 503 bzw. 503' bezeichnet. Neben den vier Kollimatoroptiken 503 beinhaltet der Einkoppelabschnitt 500 des Lichtleitelements 5 eine schräg verlaufende und geriffelte Umlenkfläche 504. In gleicher Weise enthält der Einkoppelabschnitt 500' des Lichtleitelements 5' eine entsprechende schräg verlaufende Umlenkfläche 504'.
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Im Betrieb der Lichteinheit 100 sind für das Tagfahrlicht die Weißlicht-LEDs der LED-Einheiten 12 und 12' angeschaltet, wohingegen bei der Aktivierung des Blinklichts die gelben LEDs der LED-Einheiten 12 und 12' mit einer vorgegebenen Blinkfrequenz aktiviert werden. In beiden Fällen strahlen die aktivierten LEDs Licht in die zugeordneten Kollimatoroptiken 503 und 503' ein. Dieses Licht wird durch die Kollimatoroptiken gebündelt. In Bezug auf die LED-Einheiten 12 gelangt das gebündelte Licht zu der geriffelten Umlenkfläche 504 und wird von dort in das obere Lichtleitelement 5 eingestrahlt. Das eingestrahlte Licht wird dann über die Auskoppelstruktur der Rückseite 502 ausgekoppelt und tritt über die Vorderseite 501 aus, wobei die Vorderseite durch die Mikrooptiken eine Streuung des austretenden Lichts bewirkt. Analog gelangt das Licht der Lichtquellen 12' über die geriffelte Umlenkfläche 504' in das Lichtleitelement 5'. Dieses Licht wird über die Auskoppelstruktur auf der Rückseite 502' ausgekoppelt und tritt über die streuende Fläche 501' als Streulicht aus dem Lichtleitelement 5' aus.
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Durch die Lichtleitelemente 5, 5' wird bei Aktivierung der LED-Einheiten 12 bzw. 12' ein flächiges Leuchten auf den Vorderseiten 501 bzw. 501' erzeugt. Auf diese Weise kann in ansprechender Weise die Lichtfunktion eines Tagfahrlichts und eines Blinklichts im Scheinwerfer 1 erreicht werden. Die beiden Lichtleitelemente stehen dabei frei in das Innere des Gehäuses 2 hervor, so dass der Eindruck von zwei frei schwebenden Lichtflächen entsteht. Gleichzeitig wird eine effiziente Kühlung der LED-Einheiten 12 bzw. 12' durch deren Anbindung an Metallblöcke 14, 14' und an das Wärmerohrs 9 erreicht. Wie bereits oben erwähnt, wird die Wärme des Wärmerohrs hin zu dessen Ende 902 und von dort an einen Kühlkörper 11 an der Außenseite des Gehäuses abtransportiert.
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Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere werden mittels flächiger Lichtleitelemente Lichtfunktionen im Inneren des Gehäuses eines Scheinwerfers realisiert, wobei die entsprechenden Lichtquellen im Gehäuse angeordnet werden können. Dies wird dadurch ermöglicht, dass ein Abtransport der durch die Lichtquellen generierten Wärme über ein Wärmerohr hin zu einer Wärmesenke an der Außenseite des Gehäuses gewährleistet wird. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass das Wärmerohr von den Lichtquellen hin zu dem Kühlkörper verlegt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beleuchtungsvorrichtung
- 100
- Leuchteinheit
- 2
- Gehäuse
- 3, 3'
- Lichtmodule
- 4
- Trägerabschnitt
- 5, 5'
- Lichtleitelemente
- 500, 500'
- Einkoppelabschnitte der Lichtleitelemente
- 501, 501'
- Vorderseiten der Lichtleitelemente
- 502, 502'
- Rückseiten der Lichtleitelemente
- 503, 503'
- Kollimatoroptiken der Lichtleitelemente
- 504, 504'
- Umlenkflächen der Lichtleitelemente
- 505, 505'
- Rand der Lichtleitelemente
- 6, 6'
- Tragrahmen
- 601, 601'
- schräge Abschnitte der Tragrahmen
- 602, 602'
- horizontale Abschnitte der Tragrahmen
- 7, 7', 8, 8'
- Blenden
- 9
- Wärmerohr
- 901
- erstes Ende des Wärmerohrs
- 902
- zweites Ende des Wärmerohrs
- 10
- Halteabschnitt
- 11
- Wärmesenke
- 12, 12'
- Lichtquellen
- 13, 13'
- Leiterplatten
- 14, 14'
- Metallblöcke
- 15
- Tragarm
- 16
- horizontaler Abschnitt eines Metallblocks
- 17
- Schraube
- x, y, z
- Raumrichtungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10207694 A1 [0002]
- DE 102018213186 A1 [0003]
