DE102020128556A1

DE102020128556A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020128556A1
Application number: DE102020128556.6A
Authority: DE
Inventors: Katharina Santner; Thomas Binder; Rene UEBLER; Mathias Roennfeldt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-05-05
Also published as: US20230226966A1; CN115956177A; WO2022089895A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Leuchtmittel mit einer oder mehreren Lichtquellen (10) und einen oder mehrere transparente Facettenkörper (1, 1'), die jeweils eine Oberfläche aus einer Vielzahl von planen ersten Facetten (2) aufweisen, wobei die Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass Licht, das von der Lichtquelle (10) oder den Lichtquellen (10) des Leuchtmittels stammt, in den oder die Facettenkörper (1, 1') als erste Lichtstrahlung eingestrahlt wird, wobei die erste Lichtstrahlung zumindest zum Teil an ersten Facetten (2) des Facettenkörpers (1, 1') oder der Facettenkörper (1, 1') gebrochen wird und anschließend aus der Beleuchtungsvorrichtung als zweite Lichtstrahlung austritt, um eine Lichtverteilung zu erzeugen. In der Beleuchtungsvorrichtung sind zwischen dem Leuchtmittel und dem oder den Facettenkörpern (1, 1') ein oder mehrere lichtdurchlässige Optikbauteile (7) angeordnet, welche jeweils eine Eintrittsseite (701) zum Eintritt von Licht des Leuchtmittels in das jeweilige Optikbauteil (7) und eine Austrittsseite (702) zum Austritt von über die Eintrittsseite (701) eingetretenem Licht aus dem jeweiligen Optikbauteil (7) aufweisen, wobei Licht, das aus dem oder den Optikbauteilen (7) austritt, als die erste Lichtstrahlung in den oder die Facettenkörper (1, 1') eingestrahlt wird. Die Austrittsseite (702) eines jeweiligen Optikbauteils (7) weist eine lichtstreuende Struktur aus planen zweiten Facetten (8) auf, die in mehreren unterschiedlichen Abmessungen vorgesehen sind und in einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen im Raum ausgerichtet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einen Körper mit Facettenflächen in einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung einer Lichtverteilung zu nutzen. Beispielsweise beschreibt das Dokument WO 2017/036787 A1 eine Fahrzeugleuchte mit einem transparenten Bauteil, das eine Vielzahl von Facettenflächen umfasst. In der Fahrzeugleuchte sind mehrere Lichtquellen vorgesehen, deren Licht an den Facettenflächen des Bauteils reflektiert wird bzw. durch das Bauteil hindurchgeht.
Durch Körper mit Facettenflächen können in einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung unterschiedliche Lichtfunktionen realisiert werden. Dabei besteht jedoch das Problem, dass aufgrund der Transparenz der Körper die Lichtspots der einzelnen einstrahlenden Lichtquellen weiterhin sichtbar sind, was ein unerwünschter Effekt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche eine oder mehrere Facettenkörper umfasst und eine gleichmäßige Lichtverteilung generiert.
Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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. 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.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Signalleuchte zur Lichtabstrahlung in den Außenraum des Kraftfahrzeugs, d.h. sie dient zur Signalgebung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und nicht zum aktiven Ausleuchten der Umgebung, wie dies bei einem Scheinwerfer der Fall ist. Gegebenenfalls kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung auch eine Innenraumbeleuchtung für ein Kraftfahrzeug sein.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Leuchtmittel mit einer oder mehreren Lichtquellen sowie einen oder mehrere transparente Facettenkörper, die jeweils eine Oberfläche aus einer Vielzahl von planen ersten Facetten aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese ersten Facetten geschliffene Facetten. Vorzugsweise ist die gesamte Oberfläche eines jeweiligen Facettenkörpers aus Facetten gebildet. Unter einem transparenten Facettenkörper ist dabei ein Facettenkörper zu verstehen, der zumindest einen Teil der einfallenden Lichtstrahlung durchlässt. Vorzugsweise ist ein entsprechender Facettenkörper aus einem Material mit einem Transmissionsgrad 50 % oder mehr, besonders bevorzugt von 90 % oder mehr und insbesondere von 95 % oder mehr, gebildet.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass Licht, das von der Lichtquelle oder den Lichtquellen des Leuchtmittels stammt, in den oder die Facettenkörper als erste Lichtstrahlung eingestrahlt wird, wobei die erste Lichtstrahlung zumindest zum Teil an ersten Facetten des Facettenkörpers oder der Facettenkörper gebrochen wird und anschließend aus der Beleuchtungsvorrichtung als zweite Lichtstrahlung austritt, um eine Lichtverteilung zu erzeugen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Leuchtmittel und dem oder den Facettenkörpern eine oder mehrere lichtdurchlässige Optikbauteile angeordnet sind, wobei der Begriff der Lichtdurchlässigkeit dahingehend zu verstehen ist, dass die Optikbauteile aus einem Material bestehen, das zumindest teilweise darauf fallendes Licht durchlässt. Vorzugsweise hat ein Optikbauteil einen Transmissionsgrad von 50 % oder mehr, besonders bevorzugt von 90 % oder mehr und insbesondere von 95 % oder mehr. Ein jeweiliges Optikbauteil weist eine Eintrittsseite zum Eintritt von Licht des Leuchtmittels in das entsprechende Optikbauteil und eine Austrittsseite zum Austritt von über die Eintrittsseite eingetretenem Licht aus dem Optikbauteil auf. Licht, das aus dem oder den Optikbauteilen austritt, wird als die erste Lichtstrahlung in den oder die Facettenkörper eingestrahlt. Dabei kann auch nur ein Teil des austretenden Lichts die erste Lichtstrahlung bilden, die in den oder die Facettenkörper eingestrahlt wird.
Die Austrittsseite eines jeweiligen Optikbauteils weist eine lichtstreuende Struktur aus Facetten auf, die im Folgenden zur Unterscheidung gegenüber den Facetten der entsprechenden Facettenkörper als zweite Facetten bezeichnet werden. Die zweiten Facetten sind in mehreren unterschiedlichen Abmessungen vorgesehen und in einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen im Raum ausgerichtet. Es wird somit eine chaotische Facettenstruktur auf der entsprechenden Austrittsseite geschaffen, wodurch Streulicht beim Lichtaustritt aus dem Optikbauteil entsteht. Dieses Streulicht wird nochmals in den entsprechenden Facettenkörpern gebrochen, wodurch ansprechende Lichteffekte erreicht werden können. Da Streulicht in die Facettenkörper eintritt, wird sichergestellt, dass die einzelnen Lichtquellen in der durch die Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichtverteilung nicht mehr erkennbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein jeweiliges Optikbauteil zumindest eines Teils der Optikbauteile eine Umlenkfläche. Vorzugsweise hat jedes vorhandene Optikbauteil eine solche Umlenkfläche. Der Begriff des zumindest einen Teils der Optikbauteile ist hier und im Folgenden dahingehend zu verstehen, dass es sich hierbei um ein einzelnes Optikbauteil handelt, sofern die Beleuchtungsvorrichtung nur ein Optikbauteil umfasst, bzw. um zumindest ein Optikbauteil, sofern die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Optikbauteile umfasst. Die Umlenkfläche eines jeweiligen Optikbauteils ist derart ausgestaltet, dass zumindest ein Teil des über die Eintrittsseite eingetretenen Lichts in Richtung zur Austrittsseite mittels dieser Fläche umgelenkt wird. Die Umlenkung erfolgt vorzugsweise über Totalreflexion an der Umlenkfläche. Mit anderen Worten fällt Licht auf die Umlenkfläche, dessen Einfallswinkel den Totalreflexionswinkel an der Grenzfläche zwischen dem Material des Optikbauteils und der Umgebung überschreitet. Im Falle einer Umlenkung mittels Totalreflexion ist es nicht erforderlich, dass an der Umlenkfläche eine reflektierende Schicht aufgebracht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass die Hauptstrahlrichtung (d.h. die Richtung mit der höchsten Lichtstärke) der Lichtquelle bzw. der Lichtquellen des Leuchtmittels bei Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug im Wesentlichen in vertikaler Richtung verläuft, wobei ein jeweiliges Optikbauteil zumindest eines Teils der Optikbauteile und vorzugsweise jedes Optikbauteil, das eine entsprechende Umlenkfläche aufweist, derart ausgestaltet ist, dass seine Eintrittsseite in vertikaler Richtung benachbart zu zumindest einem Teil der Lichtquellen angeordnet ist und seine Austrittsseite in horizontaler Richtung benachbart zu zumindest einem Teil der Facettenkörper angeordnet ist. Dabei tritt Licht des zumindest einen Teils der Lichtquellen in seine Eintrittsfläche ein, und über seine Austrittsseite austretendes Licht wird in den zumindest einen Teil der Facettenkörper eingestrahlt. Unter zumindest einem Teil der Lichtquellen ist dabei eine einzelne Lichtquelle zu verstehen, sofern in der Beleuchtungsvorrichtung nur eine Lichtquelle vorgesehen ist. Sind demgegenüber mehrere Lichtquellen vorhanden, betrifft zumindest ein Teil der Lichtquellen eine oder mehrere der vorhandenen Lichtquellen. Analog betrifft zumindest ein Teil der Facettenkörper einen einzelnen Facettenkörper, sofern nur ein Facettenkörper vorgesehen ist, und ansonsten, d.h. bei mehreren Facettenkörpern, zumindest einen der vorhandenen Facettenkörper.
Mit der soeben beschriebenen Ausführungsform kann eine Lichtumlenkung von einer vertikalen Abstrahlrichtung hin zu einer horizontalen Abstrahlrichtung erreicht werden und hierdurch ein kompakter Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung realisiert werden. Je nach Ausgestaltung kann die Hauptstrahlrichtung dabei die Richtung von unten nach oben oder gegebenenfalls auch die Richtung von oben nach unten sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind in einem jeweiligen Optikbauteil zumindest eines Teils der Optikbauteile und vorzugsweise in allen vorhandenen Optikbauteile die zweiten Facetten als Erhebungen aus jeweils mehreren zweiten Facetten ausgebildet, wobei die Erhebungen aus einer vorgegebenen Austrittsebene aus dem jeweiligen Optikbauteil vorstehen. Die Austrittsebene kann abschnittsweise durch plane Abschnitte des Optikbauteils gebildet sein, wobei über diese planen Abschnitte die einzelnen Erhebungen voneinander beabstandet sind. Nichtsdestotrotz ist es auch möglich, dass die Erhebungen direkt aneinander angrenzen. In diesem Fall ist die Austrittsebene eine reine virtuelle Ebene. Mit der soeben beschriebenen Ausführungsform wird die einfache Herstellbarkeit der entsprechenden Optikbauteile gewährleistet.
In einer weiteren bevorzugten Variante sind an einem jeweiligen Optikbauteil zumindest eines Teils der Optikbauteile und vorzugsweise an allen vorhandenen Optikbauteilen auf oder benachbart zu seiner Eintrittsseite eine oder mehrere Kollimatoroptiken vorgesehen, wobei separat eine einzelne Lichtquelle des Leuchtmittels einer jeweiligen Kollimatoroptik zugeordnet ist, die das Licht der einzelnen Lichtquelle bündelt. Mit anderen Worten gehört zu jeder Kollimatoroptik eine andere Lichtquelle, deren Licht über die Optik gebündelt wird. Mit dieser Variante wird ein kontrollierter Strahleintritt in die entsprechenden Optikbauteile in der Form von gebündelter Strahlung gewährleistet.
Je nach Ausgestaltung können die entsprechenden Optikbauteile aus unterschiedlichem Material gefertigt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein jeweiliges Optikbauteil zumindest eines Teils der Optikbauteile und vorzugsweise jedes vorhandene Optikbauteil ein Kunststoffbauteil. Nichtsdestotrotz kann zumindest ein Teil der Optikbauteile gegebenenfalls auch aus Glas gefertigt sein. Die Verwendung von Kunststoff hat den Vorteil, dass es gegenüber Glas einfacher zu verarbeiten ist und weniger Gewicht aufweist.
Je nach Ausgestaltung können die Lichtquelle oder Lichtquellen eine oder mehrere polychromatische Lichtquellen und/oder eine oder mehrere monochromatische Lichtquellen umfassen. 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.
Werden in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung polychromatische Lichtquellen und insbesondere Weißlichtquellen eingesetzt, wird deren Licht mittels Lichtbrechung an den ersten Facetten des Facettenkörpers spektral zerlegt, wodurch eine ansprechende Lichtverteilung mit einem Regenbogeneffekt generiert werden kann.
Die in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung verbauten Facettenkörper können unterschiedlich ausgestaltet sein. In einer Variante ist zumindest ein Facettenkörper und gegebenenfalls auch jeder Facettenkörper aus Glas und vorzugsweise aus Kristallglas gebildet. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Facettenkörper und gegebenenfalls auch jeder Facettenkörper auch aus Kunststoff gebildet sein.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine jeweilige Lichtquelle des Leuchtmittels eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle. Vorzugsweise ist eine jeweilige punktförmige Lichtquelle eine LED-Einheit aus einer oder mehreren LEDs (z.B. eine RGB-LED-Einheit) oder eine Laserlichtquelle aus einer oder mehreren Laserdioden (beispielsweise eine RGB-Laserlichtquelle). Sofern die LED-Einheit bzw. die Laserlichtquelle mehrere LEDs bzw. Laserdioden enthält, sind diese derart nah aneinander angeordnet, dass die Punktförmigkeit der Lichtquelle weiterhin gegeben ist.
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. Die Lichtfunktion muss dabei nicht zwangsläufig ausschließlich durch das Licht des Leuchtmittels realisiert werden. Gegebenenfalls kann auch zumindest ein weiteres Leuchtmittel vorgesehen sein, das Licht für die entsprechende Lichtfunktion bereitstellt.
In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform 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.

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.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Leuchtmittel eine oder mehrere Leuchtgruppen aus jeweils einer oder mehreren Lichtquellen, wobei die Lichtquelle oder die 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 die 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.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind das Leuchtmittel, das oder die Optikbauteile und die einen oder mehreren Facettenkörper in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das eine transparente Scheibe zum Lichtaustritt aufweist. Auf diese Weise wird durch die Beleuchtungsvorrichtung ein Beleuchtungsmodul gebildet, das flexibel an verschiedenen Stellen im Kraftfahrzeug verbaut werden kann.
Wie bereits oben erwähnt, kann in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung neben dem Leuchtmittel aus einer oder mehreren Lichtquellen auch zumindest ein weiteres Leuchtmittel verbaut sein, das beispielsweise zusätzlich zur Realisierung einer entsprechenden Lichtfunktion genutzt wird. In einer Ausführungsform ist ein weiteres Leuchtmittel in der Form eines oder mehrerer Lichtleiter vorgesehen, aus denen Licht einer entsprechenden Lichtquelle beispielsweise für ein Tagfahrlicht und/oder ein Blinklicht ausgekoppelt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet, in vertikaler Richtung oberhalb eines Fahrzeugscheinwerfers verbaut zu werden. Die Beleuchtungsvorrichtung stellt somit eine geeignete Ergänzung zu dem Scheinwerferlicht (d.h. Abblendlicht und Fernlicht) dar und kann z.B. die Lichtfunktion des Blinklichts und/oder Tagfahrlichts und/oder Positionslichts bereitstellen.
Die Erfindung umfasst darüber hinaus ein Kraftfahrzeug, das eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, wobei nur eine Hälfte der Beleuchtungsvorrichtung wiedergegeben ist;
2 eine perspektivische Darstellung, bei der von der Beleuchtungsvorrichtung der 1 beide Hälften angedeutet sind, jedoch nur erfindungswesentliche Bauteile wiedergegeben sind; und
3 eine perspektivische Darstellung, die eines der Optikbauteile aus 2 vergrößert wiedergibt.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Fahrzeugsignalleuchte beschrieben, die oberhalb eines (nicht gezeigten) Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs verbaut ist. Diese Fahrzeugsignalleuchte ist aus der perspektivischen Darstellung der 1 ersichtlich. Dabei ist nur eine erste Hälfte der Fahrzeugsignalleuchte gezeigt. Die Fahrzeugsignalleuchte setzt sich in der Ansicht der 1 von der dargestellten ersten Hälfte nach rechts zu einer zweiten Hälfte fort, deren Aufbau der ersten Hälfte entspricht, d.h. die zweite Hälfte enthält die gleiche Anordnung aus den weiter unten beschriebenen Facettenkörpern mit darunter liegenden Lichtleitern.
In 1 und auch in den weiteren 2 und 3 wird durch die Z-Achse die vertikale Richtung und somit die Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs repräsentiert. Die dargestellte Fahrzeugsignalleuchte ist in einem Gehäuse verbaut, das sich über dem linken Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs befindet. Das Gehäuse ist aus 1 nicht ersichtlich. In 1 bis 3 sind nur die für die Erfindung relevanten Bauteile mit Bezugszeichen bezeichnet. Nur diese Bauteile werden im Folgenden näher beschrieben.
Die Fahrzeugsignalleuchte umfasst insgesamt vier Facettenkörper in der Form von zwei nebeneinander liegenden Paaren aus entsprechenden Facettenkörpern 1 und 1'. Die jeweiligen Facettenkörper 1 weisen eine bauchige Form auf, wohingegen die Facettenkörper 1' länglich ausgestaltet sind. Die einzelnen Facettenkörper bestehen aus Glas und umfassen eine Vielzahl von geschliffenen planen Facetten 2, die aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise mit diesem Bezugszeichen bezeichnet sind. Unterhalb des Facettenkörpers 1' des in 1 dargestellten Paars aus Facettenkörpern 1, 1' befindet sich eine Streulichtscheibe 5, die einen horizontal verlaufenden Abschnitt 501 und einen schräg verlaufenden Abschnitt 502 aufweist. Hinter der Streulichtscheibe 5 befinden sich drei horizontal verlaufende Lichtleiter 6, wobei in 1 nur der oberste dieser Lichtleiter durch einen gepunkteten Abschnitt angedeutet ist. Jeder Lichtleiter wird durch eine zugeordnete LED (nicht gezeigt) mit Licht gespeist, wobei die Farbe der LEDs verändert werden kann.
Die Lichtleiter 6, die unterhalb der Facettenkörper 1' in beiden Hälften der Fahrzeugsignalleuchte angeordnet sind und durch die entsprechende Streulichtscheibe 5 abgedeckt sind, dienen zur Realisierung eines Blinklichts und eines Tagfahrlichts. Bei Aktivierung des Tagfahrlichts strahlen dabei die entsprechenden LEDs Weißlicht in die Lichtleiter 6 ein. Im Falle der Aktivierung des Blinklichts strahlen die LEDs gelbes Licht in die Lichtleiter 6 ein, wobei gleichzeitig die LEDs in einer vorgegebenen Frequenz an- und ausgeschaltet werden. Die entsprechenden Facettenkörper 1 und 1' dienen zur Unterstützung der Funktion des Tagfahrlichts bzw. des Blinklichts, indem bei der Aktivierung der entsprechenden Lichtfunktion Licht über die weiter unten beschriebenen Lichtquellen in die Facettenkörper eingestrahlt wird. Um sicherzustellen, dass das mit der Signalleuchte generierte Licht nur über die Streulichtscheibe 5 bzw. die Facettenkörper 1 und 1' nach außen gelangt, enthält die Signalleuchte ferner eine untere lichtundurchlässige Blende 3 und eine obere lichtundurchlässige Blende 4, die sich durchgängig von der ersten Hälfte zur zweiten Hälfte der Fahrzeugsignalleuchte erstrecken.
Die Ansicht der 2 zeigt die erste Hälfte und die zweite Hälfte der Fahrzeugsignalleuchte aus 1, wobei nur das Paar der Facettenkörper 1 und 1' aus der zweiten Hälfte wiedergegeben ist, um das Innenleben der Leuchte freizulegen. Wie man aus 2 erkennt, befindet sich hinter jedem Paar der beiden Facettenkörper 1, 1' ein entsprechendes transparentes Optikbauteil 7 aus Kunststoff, das ein wesentliches Element der Fahrzeugsignalleuchte ist. Im Folgenden wir das Optikbauteil auch als Dickwandoptik bezeichnet.
Jedes Optikbauteil 7 umfasst eine Vorderseite, die eine chaotische Struktur aus einer Vielzahl von unregelmäßig angeordneten Facetten 8 (nur teilweise mit Bezugszeichen bezeichnet) aufweist. Mit anderen Worten gibt es Facetten in einer Vielzahl von unterschiedlichen Polygonformen mit verschiedenen Größen und Ausrichtungen zueinander. Auf der Unterseite jeder Dickwandoptik befindet sich eine Vielzahl von an sich bekannten trichterförmigen Kollimatoroptiken 9, die integraler Bestandteil der Dickwandoptik sind. Unterhalb dieser Kollimatoroptiken 9 ist eine Leiterplatte 11 vorgesehen, auf der eine Vielzahl von LEDs 10 angeordnet ist, die in 2 als schwarze Punkte erscheinen. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur ein Teil der Kollimatoroptiken und der LEDs mit dem Bezugszeichen 9 bzw. 10 bezeichnet. Die LEDs werden über eine (nicht gezeigte) Steuereinheit angesteuert, die an der Leiterplatte 11 angeschlossen ist.
Unterhalb jeder Dickwandoptik 7 befinden sich insgesamt 22 LEDs, wobei elf gelb leuchtende LEDs und elf Weißlicht-LEDs vorgesehen sind, die sich entlang der Längsrichtung der Leiterplatte 11 abwechseln. Zu jeder LED 10 gehört genau eine Kollimatoroptik 9, die oberhalb der entsprechenden LED liegt und eine Bündelung ihres abgestrahlten Lichts bewirkt. Die Dickwandoptik 7 hat somit insgesamt 22 Kollimatoroptiken 9. Bei der Aktivierung des Tagfahrlichts werden neben den Lichtleitern 6 aus 1 die Weißlicht-LEDs auf den beiden Leiterplatten 11 angeschaltet, wohingegen bei der Aktivierung der Blinklichtfunktion die gelben LEDs aktiviert werden, die synchron zusammen mit den Lichtleitern 6 blinken.
Der genaue Aufbau der Dickwandoptik 7 mit der darunter liegenden Leiterplatte 11 ist aus der detaillierten Darstellung der 3 ersichtlich. Die Dickwandoptik umfasst eine Eintrittsseite 701, welche die Unterseite der Dickwandoptik mit den darauf vorgesehenen Kollimatoroptiken 9 bildet. Ferner ist eine vordere Austrittsseite 702 mit der chaotischen Facettenstruktur sowie eine plane rückwärtige Umlenkfläche 703 vorgesehen, die schräg verläuft und in die Dickwandoptik eintretendes Licht über Totalreflexion umlenkt. Das umgelenkte Licht tritt über die Austrittsseite 702 aus der Dickwandoptik 7 aus.
Bei der Aktivierung der entsprechenden Lichtfunktion beginnen die gelben bzw. weißen LEDs 10 zu leuchten und strahlen über die jeweiligen Kollimatoroptiken 9 Licht in die Eintrittsseite 702 der Dickwandoptik ein. Ein Großteil des in die Dickwandoptik eingetretenen Lichts wird über die schräg verlaufende Umlenkfläche 703 hin zu der Austrittsseite 702 der Dickwandoptik 7 gerichtet. An der Austrittsseite tritt das Licht dann über die chaotische Struktur aus Facetten 8 aus, so dass dort Streulicht entsteht. Wie man aus 3 erkennt, besteht die chaotische Facettenstruktur aus einer Vielzahl von Erhebungen, die jeweils mehrere Facetten 8 umfassen und über vertikale Abschnitte der Dickwandoptik voneinander beabstandet sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind wiederum nur einige Facetten mit Bezugszeichen versehen. Gegebenenfalls ist es auch möglich, dass die Erhebungen zumindest abschnittsweise direkt aneinander angrenzen.
Das durch die Facetten 8 generierte Streulicht dringt in die vor der Dickwandoptik 7 liegenden Facettenkörper 1 und 1' ein und wird in den Facettenkörpern reflektiert und gebrochen. Ein Teil des Lichts gelangt schließlich über die Vorderseite der Facettenkörper und die Abdeckscheibe der Fahrzeugsignalleuchte nach außen. Durch die Ausgestaltung der Facettenkörper als Glaskörper mit geschliffenen Facetten wird dabei ein ansprechender Lichteffekt in der Form eines Funkelns generiert. Bei der Einstrahlung von Weißlicht kann darüber hinaus durch die spektrale Zerlegung des Lichts eine Lichtverteilung mit Regenbogeneffekt erreicht werden.
Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird auf einfache Weise aus punktförmigen Lichtquellen durch Dickwandoptiken mit chaotischen Lichtaustrittsflächen Streulicht generiert, das in entsprechende Facettenkörper eingestrahlt wird. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Leuchten der Facettenkörper ermöglicht, ohne dass einzelne Lichtspots identifiziert werden können. Dies führt zu einer ansprechenden Warmlichterscheinung der Fahrzeugsignalleuchte. Darüber hinaus wird auch die Kaltlichterscheinung bei ausgeschalteter Fahrzeugsignalleuchte verbessert. Insbesondere setzt sich bei Blick in das Innere der Leuchte die Kristallstruktur der vorderen Facettenkörper nach hinten über die Facetten der Dickwandoptik fort und es kann auch bei der Einstrahlung von externem Licht (wie z.B. Sonnenlicht) ein funkelnder Effekt erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1,1': Facettenkörper
2: Facetten der Facettenkörper
3, 4: Blenden
5: Streulichtscheibe
501: horizontaler Abschnitt der Streulichtscheibe
502: schräger Abschnitt der Streulichtscheibe
6: Lichtleiter
7: Dickwandoptik
701: Eintrittsseite der Dickwandoptik
702: Austrittsseite der Dickwandoptik
703: Umlenkfläche der Dickwandoptik
8: Facetten der Dickwandoptik
9: Kollimatoroptik der Dickwandoptik
10: LED-Lichtquellen
11: Leiterplatte
Z: vertikale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/036787 A1 [0002]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Leuchtmittel mit einer oder mehreren Lichtquellen (10) und einen oder mehrere transparente Facettenkörper (1, 1'), die jeweils eine Oberfläche aus einer Vielzahl von planen ersten Facetten (2) aufweisen, wobei die Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass Licht, das von der Lichtquelle (10) oder den Lichtquellen (10) des Leuchtmittels stammt, in den oder die Facettenkörper (1, 1') als erste Lichtstrahlung eingestrahlt wird, wobei die erste Lichtstrahlung zumindest zum Teil an ersten Facetten (2) des Facettenkörpers (1, 1') oder der Facettenkörper (1, 1') gebrochen wird und anschließend aus der Beleuchtungsvorrichtung als zweite Lichtstrahlung austritt, um eine Lichtverteilung zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Leuchtmittel und dem oder den Facettenkörpern (1, 1') ein oder mehrere lichtdurchlässige Optikbauteile (7) angeordnet sind, welche jeweils eine Eintrittsseite (701) zum Eintritt von Licht des Leuchtmittels in das jeweilige Optikbauteil (7) und eine Austrittsseite (702) zum Austritt von über die Eintrittsseite (701) eingetretenem Licht aus dem jeweiligen Optikbauteil (7) aufweisen, wobei Licht, das aus dem oder den Optikbauteilen (7) austritt, als die erste Lichtstrahlung in den oder die Facettenkörper (1, 1') eingestrahlt wird, wobei die Austrittsseite (702) eines jeweiligen Optikbauteils (7) eine lichtstreuende Struktur aus planen zweiten Facetten (8) aufweist, die in mehreren unterschiedlichen Abmessungen vorgesehen sind und in einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen im Raum ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Optikbauteil (7) zumindest eines Teils der Optikbauteile (7) eine Umlenkfläche (703) umfasst, welche zumindest einen Teil des über die Eintrittsseite (701) eingetretenen Lichts in Richtung zur Austrittsseite (702) umlenkt, vorzugsweise über Totalreflexion an der Umlenkfläche (703).
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle (10) oder der Lichtquellen (10) des Leuchtmittels bei Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug im Wesentlichen in vertikaler Richtung verläuft, wobei ein jeweiliges Optikbauteil (7) zumindest eines Teils der Optikbauteile (7) derart ausgestaltet ist, dass seine Eintrittsseite (701) in vertikaler Richtung benachbart zu zumindest einem Teil der Lichtquellen (10) angeordnet ist und seine Austrittsseite (702) in horizontaler Richtung benachbart zu zumindest einem Teil der Facettenkörper (1, 1') angeordnet ist, wobei Licht des zumindest einen Teils der Lichtquellen (10) in seine Eintrittsfläche (701) eintritt und wobei über seine Austrittsseite (702) austretendes Licht in den zumindest einen Teil der Facettenkörper (1, 1') eingestrahlt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem jeweiligen Optikbauteil (7) zumindest eines Teils der Optikbauteile (7) die zweiten Facetten (8) als Erhebungen aus jeweils mehreren zweiten Facetten (8) ausgebildet sind, wobei die Erhebungen aus einer vorgegebenen Austrittsebene aus dem jeweiligen Optikbauteil (7) vorstehen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem jeweiligen Optikbauteil (7) zumindest eines Teils der Optikbauteile (7) auf oder benachbart zu seiner Eintrittsseite (701) eine oder mehrere Kollimatoroptiken (9) vorgesehen sind, wobei separat eine einzelne Lichtquelle (10) des Leuchtmittels einer jeweiligen Kollimatoroptik (9) zugeordnet ist, die das Licht der einzelnen Lichtquelle (10) bündelt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Optikbauteil (7) zumindest eines Teils der Optikbauteile (7) ein Kunststoffbauteil ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) oder Lichtquellen (10) eine oder mehrere polychromatische Lichtquellen und/oder eine oder mehrere monochromatische Lichtquellen umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Facettenkörper (1, 1') aus Glas und vorzugsweise Kristallglas gebildet ist und/oder zumindest ein Facettenkörper (1, 1') aus Kunststoff gebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Lichtquelle (10) des Leuchtmittels eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle, insbesondere eine LED-Einheit aus einer oder mehreren LEDs oder eine Laserlichtquelle aus einer oder mehreren Laserdioden, ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel in einem oder mehreren Betriebsmodi betreibbar ist, wobei in einem jeweiligen Betriebsmodus Licht für eine Lichtfunktion bereitgestellt wird, die dem jeweiligen Betriebsmodus zugeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsmodus oder die Betriebsmodi einen oder mehrere der folgenden Betriebsmodi umfassen: - 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.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel eine oder mehrere Leuchtgruppen aus jeweils einer oder mehreren Lichtquellen (10) umfasst, wobei die Lichtquelle (10) oder die Lichtquellen (10) einer Leuchtgruppe jeweils Licht mit der gleichen Farbe abstrahlen und die Lichtquellen (10) aus verschiedenen Gruppen Licht mit unterschiedlicher Farbe abstrahlen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12 in Kombination mit Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Betriebsmodus eine Leuchtgruppe zugeordnet ist und im jeweiligen Betriebsmodus ausschließlich die Lichtquelle (10) oder die Lichtquellen (10) der zugeordneten Leuchtgruppe angeschaltet werden.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Beleuchtungsvorrichtung neben dem Leuchtmittel zumindest ein weiteres Leuchtmittel (6) vorgesehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel, das oder die Optikbauteile (7) und die einen oder mehreren Facettenkörper (1, 1') in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, das eine lichtdurchlässige Scheibe zum Lichtaustritt aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, in vertikaler Richtung oberhalb eines Fahrzeugscheinwerfers verbaut zu werden.
Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.