DE102020131517A1 - Lighting device with a light guide and light guide for the lighting device - Google Patents
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Abstract
Beleuchtungseinrichtung (20) mit einem Lichtleiter (28) und einer über einen Lichteinkoppelbereich (36) des Lichtleiters (28) Licht in den Lichtleiter (28) einspeisenden Lichtquelle (26), wobei der Lichtleiter (28) eine zwischen einem ersten Ende (32) und einem zweiten Ende (34) verlaufende langgestreckte Form aufweist, die eine Lichtaustrittslinse (44) und eine Prismenrippe (40) aufweist, wobei die Prismenrippe (40) dazu eingerichtet ist, Licht zur Lichtaustrittslinse (44) umzulenken, so dass das Licht aus dem Lichtleiter (28) austritt, wobei zum Homogenisieren einer Winkelverteilung des im Lichtleiter (28) propagierenden Lichts im Lichteinkoppelbereich (36) und auf der Prismenrippe (40) optische Strukturen (50) vorgesehen sind, und zum lokalen Beeinflussen einer Leuchtdichte auf der Lichtaustrittslinse (44) eine Variation einer geometrischen Ausgestaltung von Prismen (46) der Prismenrippe (40) vorgesehen ist, sodass wenigstens zwei Prismen (46) der Prismenrippe (40) eine voneinander verschiedene geometrische Ausgestaltung aufweisen.Lighting device (20) with a light guide (28) and a light source (26) feeding light into the light guide (28) via a light coupling region (36) of the light guide (28), the light guide (28) having a light guide between a first end (32) and an elongate shape extending from a second end (34) having a light exit lens (44) and a prism rib (40), the prism rib (40) being adapted to redirect light to the light exit lens (44) so that the light exits the light guide (28), optical structures (50) being provided in the light coupling region (36) and on the prismatic rib (40) to homogenize an angular distribution of the light propagating in the light guide (28), and for locally influencing a luminance on the light exit lens (44 ) a variation of a geometric configuration of prisms (46) of the prismatic rib (40) is provided, so that at least two prisms (46) of the prismatic rib (40) one from the other have different geometric configurations.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a lighting device according to the preamble of claim 1.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Lichtleiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.Furthermore, the present invention relates to an optical fiber according to the preamble of claim 11.
Derartige Beleuchtungseinrichtungen umfassen einen Lichtleiter und eine über einen Lichteinkoppelbereich des Lichtleiters Licht in den Lichtleiter einspeisende Lichtquelle. Der Lichtleiter weist eine zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende verlaufende langgestreckte Form auf. Die langgestreckte Form weist eine eine Lichtaustrittslinse aufweisende Vorderseite und eine eine Prismenrippe aufweisende Rückseite auf. Die Prismenrippe ist üblicherweise dazu eingerichtet, einfallendes Licht zur Lichtaustrittslinse umzulenken, so dass das Licht über die Lichtaustrittslinse aus dem Lichtleiter austritt.Such lighting devices include a light guide and a light source that feeds light into the light guide via a light coupling region of the light guide. The light guide has an elongated shape extending between a first end and a second end. The elongated shape has a front side having a light exit lens and a back side having a prismatic rib. The prismatic rib is usually set up to deflect incident light to the light exit lens, so that the light exits the light guide via the light exit lens.
Derartige Beleuchtungseinrichtungen und Lichtleiter finden beispielsweise als Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung im Bereich der Signallichtfunktionen von Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen aufgrund ihres geringen Platzbedarfs und ihres homogenen Erscheinungsbildes im leuchtenden Zustand rege Anwendung. Das im Lichtleiter propagierende Licht ist nicht kollimiert, sondern hat einen bestimmten Öffnungswinkel, der kleiner ist als der Winkel der internen Totalreflexion. Für ein im leuchtenden Zustand homogenes Erscheinungsbild ist es zwingend erforderlich, dass das im Lichtleiter propagierende Licht statistisch möglichst gleichmäßig verteilt ist. Das heißt, dass von jedem innerhalb des Lichtleiters gelegenen Punkt dieselbe gleichmäßige Lichtverteilung innerhalb des Öffnungswinkels des Lichtbündels ausgehen sollte.Such lighting devices and light guides are used, for example, as motor vehicle lighting devices in the field of signal light functions of motor vehicle lighting devices due to their small space requirements and their homogeneous appearance when lit. The light propagating in the light guide is not collimated, but has a specific opening angle that is smaller than the angle of total internal reflection. For a homogeneous appearance in the illuminated state, it is imperative that the light propagating in the light guide is statistically distributed as evenly as possible. This means that the same uniform light distribution within the opening angle of the light beam should emanate from every point located within the light guide.
Die bei Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen häufig als Lichtquellen verwendeten Leuchtdioden haben eine bestimmte winkelabhängige Abstrahlcharakteristik, die sich bei der Einkopplung in den Lichtleiter, außer einem Winkelversatz durch Brechung, nicht grundlegend ändert. Dies hat zur Folge, dass bestimmte Lichtstrahlwinkel im Lichtleiter überproportional vertreten sind und andere gar nicht vorkommen. Ohne eine hinreichende Durchmischung ist eine homogene Ausleuchtung des Lichtleiters mit einer solchen Strahlenverteilung nicht möglich.The light-emitting diodes frequently used as light sources in motor vehicle lighting devices have a specific angle-dependent radiation characteristic that does not change fundamentally when it is coupled into the light guide, apart from an angular offset due to refraction. As a result, certain light beam angles are disproportionately represented in the light guide and others do not occur at all. A homogeneous illumination of the light guide with such a beam distribution is not possible without sufficient mixing.
Die Homogenisierung des im Lichtleiter propagierenden Lichts der Lichtquelle wird daher in der Regel durch eine „Durchmischung“ der Richtungsverteilung des Lichts in einem Durchmischungsbereich des Lichtleiters mit einem idealerweise leicht gekrümmten Verlauf auf einer Länge von mindesten 100 mm, gemessen ab der Lichteintrittsfläche, gewährleistet. Die Durchmischung wird durch interne Totalreflexionen, die an Wänden des Lichtleiters erfolgen, gefördert.The homogenization of the light from the light source propagating in the light guide is therefore usually ensured by “mixing” the directional distribution of the light in a mixing area of the light guide with an ideally slightly curved course over a length of at least 100 mm, measured from the light entry surface. Mixing is promoted by total internal reflections that occur on the walls of the light guide.
Muss der Abstand zwischen dem sichtbar leuchtenden Bereich des Lichtleiters von der Lichteintrittsfläche durch Anforderungen, wie sie sich zum Beispiel durch eine Knappheit an zur Verfügung stehendem Bauraum ergeben, deutlich kleiner als 100 mm gewählt werden, wird bei bekannten Lösungen zu folgenden Mitteln gegriffen: In der
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lichtleiter kann es dabei in unerwünschter Weise auf der Linse in Betrachtungsrichtung zu sehr hellen Stellen, sogenannten „Hot-Spots“, die sich mit dunkleren Stellen abwechseln, kommen. Diese Hot-Spots entstehen durch eine Abbildung von einzelnen, besonders hellen Prismen auf der Lichtaustrittslinse.In the case of the light guides known from the prior art, very bright areas, so-called “hot spots”, which alternate with darker areas, can occur in an undesirable manner on the lens in the viewing direction. These hot spots are created by imaging individual, particularly bright prisms on the light exit lens.
Es soll also eine Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden, die die verschiedenen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.The aim is therefore to provide a lighting device which overcomes the various disadvantages known from the prior art.
Dies wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Homogenisieren einer Winkelverteilung des im Lichtleiter propagierenden Lichts auf wenigstens einer Oberfläche des Lichteinkoppelbereichs und auf wenigstens einer Umlenkfläche der Prismenrippe optische Strukturen vorgesehen sind, und dass zum lokalen Beeinflussen einer Leuchtdichte auf einer Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse eine Variation einer geometrischen Ausgestaltung von Prismen der Prismenrippe vorgesehen ist, sodass wenigstens zwei Prismen der Prismenrippe eine voneinander verschiedene geometrische Ausgestaltung aufweisen.This is achieved by an illumination device according to the characterizing features of claim 1. Accordingly, it is provided according to the invention that optical structures are provided on at least one surface of the light coupling area and on at least one deflection surface of the prismatic rib to homogenize an angular distribution of the light propagating in the light guide, and that locally influencing a luminance on a light exit surface of the light exit lens, a variation of a geometric configuration of prisms of the prismatic rib is provided, so that at least two prisms of the prismatic rib have a different geometric configuration from one another.
Erfindungsgemäß wird also die Kombination von Maßnahmen zum Homogenisieren der Winkelverteilung des im Lichtleiter propagierenden Lichts und zum lokalen Beeinflussen der Leuchtdichte auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse vorgeschlagen. Dadurch kann zum einen die Ausleuchtung des Lichtleiters homogenisiert und zum anderen können gezielt unerwünschte Hot-Spots auf der Lichtaustrittsfläche abgeschwächt oder gänzlich vermieden werden.According to the invention, the combination of measures for homogenizing the angular distribution of the light propagating in the light guide and for locally influencing the luminance on the light exit surface of the light exit lens is proposed. In this way, on the one hand, the illumination of the light guide can be homogenized and, on the other hand, undesired hot spots on the light exit surface can be specifically weakened or avoided altogether.
Durch die optischen Strukturen auf wenigstens einer Oberfläche des Lichteinkoppelbereichs wird die Homogenität der Ausleuchtung des Lichtleiters bereits an dem einkopplungsseitigen Ende, und damit beim Einkoppeln von Licht in den Lichtleiter verbessert.The optical structures on at least one surface of the light coupling region already improve the homogeneity of the illumination of the light guide at the end on the coupling side, and thus when light is coupled into the light guide.
Durch die optischen Strukturen auf wenigstens einer Umlenkfläche der Prismenrippe wird die Homogenität der Ausleuchtung des Lichtleiters beim Umlenken des auf die Prismenrippe einfallenden Lichts zur Lichtaustrittslinse weiter verbessert.The optical structures on at least one deflection surface of the prismatic rib further improve the homogeneity of the illumination of the light guide when deflecting the light incident on the prismatic rib to the light exit lens.
Schließlich wird durch die Variation der geometrischen Ausgestaltung von Prismen der Prismenrippe die Leuchtdichte auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse lokal beeinflusst, in dem die geometrische Ausgestaltung von Prismen der Prismenrippe gezielt variiert wird.Finally, by varying the geometric configuration of prisms of the prism rib, the luminance on the light exit surface of the light exit lens is locally influenced by specifically varying the geometric configuration of prisms of the prism rib.
Durch die Kombination der genannten Maßnahmen ist vorteilhafterweise kein oder nur ein kleiner Bereich im Lichtleiter zur Durchmischung erforderlich. Die vorliegende Erfindung stellt eine Möglichkeit dar, die Homogenisierung und damit die Durchmischung der Lichtstrahlen im Lichtleiter bereits in einem Anfangsbereich am ersten Ende des Lichtleiters, im Idealfall direkt beim Lichteintritt, zu erzielen und somit eine homogene Ausleuchtung des Lichtleiters von Beginn an, also eine homogene Ausleuchtung der Lichtaustrittslinse direkt nach dem Lichteinkoppelbereich, zu ermöglichen.As a result of the combination of the measures mentioned, no or only a small area in the light guide is advantageously required for mixing. The present invention represents a way of achieving the homogenization and thus the mixing of the light rays in the light guide in an initial area at the first end of the light guide, ideally directly when the light enters, and thus a homogeneous illumination of the light guide from the start, i.e. a homogeneous To enable illumination of the light exit lens directly after the light coupling area.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Lichtaustrittslinse, insbesondere die Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse, über die gesamte Länge des Lichtleiters von dem ersten Ende bis zu dem zweiten Ende erstreckt. Somit ist eine Ausleuchtung der Lichtaustrittslinse direkt an den Lichteinkoppelbereich anschließend möglich.According to one embodiment it is provided that the light exit lens, in particular the light exit surface of the light exit lens, extends over the entire length of the light guide from the first end to the second end. It is thus possible to illuminate the light-emitting lens directly adjacent to the light-coupling region.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eignet sich daher besonders als Beleuchtungseinrichtung, bei der die sichtbar leuchtende Fläche des Lichtleiters unmittelbar nach dem Eintritt von Licht in den Lichtleiter beginnen soll und/oder bei der nur wenige Leuchtdioden als Lichtquelle verwendet werden sollen, also als eine Beleuchtungseinrichtung mit einem geringen Platzbedarf.The lighting device according to the invention is therefore particularly suitable as a lighting device in which the visible luminous surface of the light guide is to begin immediately after light enters the light guide and/or in which only a few light-emitting diodes are to be used as the light source, i.e. as a lighting device with a low space requirement.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Strukturen im Lichteinkoppelbereich des Lichtleiters auf einer am ersten Ende quer zur Vorderseite und quer zur Rückseite des Lichtleiters liegenden Lichteintrittsfläche des Lichtleiters und/oder dass die optischen Strukturen auf der wenigstens einen Umlenkfläche der Prismenrippe als Streustrukturen und/oder als mattierende Strukturen ausgebildet sind. Durch eine optische Struktur auf der Lichteintrittsfläche erreicht man eine Aufweitung des von der Lichtquelle ausgesandten Strahlprofils. Insbesondere kann dadurch eine Abflachung der LED-inhärenten Lambertschen Abstrahlcharakteristik erreicht werden. Die Aufweitung kann in eine Raumrichtung erfolgen, beispielsweise durch eine Streustruktur in Form einer Zylinderstruktur. Die Aufweitung kann auch in zwei Raumrichtungen erfolgen, beispielsweise durch eine mattierende Struktur oder eine Streustruktur in Form einer Kissenstruktur. Da die Ausleuchtung der Lichtaustrittslinse unter anderem dadurch beeinflusst wird, ob das Licht von der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters gleichmäßig auf die Prismen der Prismenrippe verteilt wird, ist es vorteilhaft die Winkelverteilung der vorhandenen Strahlen in der Fläche welche sich von der Mitte der Prismenrippe zur Mitte der Austrittslinse erstreckt aufzuweiten.According to one embodiment, it is provided that the optical structures in the light coupling region of the light guide on a light entry surface of the light guide lying at the first end transversely to the front side and transversely to the rear side of the light guide and/or that the optical structures on the at least one deflection surface of the prismatic rib as scattering structures and/or or are designed as matting structures. An optical structure on the light-entry surface expands the beam profile emitted by the light source. In particular, a flattening of the LED-inherent Lambertian emission characteristic can be achieved as a result. The widening can take place in one spatial direction, for example by means of a scattering structure in the form of a cylindrical structure. The widening can also take place in two spatial directions, for example by means of a matting structure or a scattering structure in the form of a cushion structure. Since the illumination of the light exit lens is influenced, among other things, by whether the light from the light entry surface of the light guide is distributed evenly to the prisms of the prismatic rib, it is advantageous to check the angular distribution of the existing rays in the surface which extends from the center of the prismatic rib to the center of the exit lens extends to expand.
Durch eine optische Struktur auf der Umlenkfläche der Prismenrippe wird erreicht, dass die Richtung der Strahlen, welche an der Prismenrippe umgelenkt werden, an den jeweiligen Umlenkflächen der einzelnen Prismen moduliert werden. Zum einen wird so eine Abbildung eines jeweiligen Prismas auf der Lichtaustrittslinse verwaschen und damit eine homogenere Ausleuchtung erreicht. Zum andern wird weiter zur Bildung der statistisch homogenen Lichtverteilung innerhalb des Lichtleiters beigetragen. Die Ausformung der Streustruktur kann beispielsweise durch Längsrillen entlang der langgestreckten Form des Lichtleiters erfolgen.An optical structure on the deflection surface of the prismatic rib ensures that the direction of the beams, which are deflected at the prismatic rib, are modulated at the respective deflection surfaces of the individual prisms. On the one hand, an image of a respective prism on the light exit lens is washed out and more homogeneous illumination is thus achieved. On the other hand, a further contribution is made to the formation of the statistically homogeneous light distribution within the light guide. The scattering structure can be formed, for example, by longitudinal grooves along the elongated shape of the light guide.
Alternativ oder zusätzlich zu den optischen Strukturen auf der am ersten Ende quer zur Vorderseite und quer zur Rückseite des Lichtleiters liegenden Lichteintrittsfläche des Lichtleiters kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung ein Lichteinkoppelprofil aufweist, das zwischen der Lichtquelle und einer am ersten Ende quer zur Vorderseite und quer zur Rückseite des Lichtleiters liegenden Lichteintrittsfläche des Lichtleiters angeordnet ist und das eine lichtquellenseitige Lichteinkoppelfläche und eine dem Lichtleiter zugewandten Lichtauskoppelfläche aufweist, wobei die optischen Strukturen im Lichteinkoppelbereich des Lichtleiters auf der Lichteinkoppelfläche und/oder der Lichtauskoppelfläche des Lichteinkoppelprofils ausgebildet sind.As an alternative or in addition to the optical structures on the light entry surface of the light guide, which is located at the first end transversely to the front side and transversely to the rear side of the light guide, it can be provided that the lighting device has a light coupling profile that is positioned between the light source and a light source at the first end transversely to the front side and transversely on the rear side of the light guide and which has a light input surface on the light source side and a light output surface facing the light guide, with the optical structures being formed in the light input area of the light guide on the light input surface and/or the light output surface of the light input profile.
Durch das Lichteinkoppelprofil kann die Homogenität der Ausleuchtung des Lichtleiters an seinem einkopplungsseitigen Ende verbessert werden, indem eine wesentlich vorteilhaftere Verteilung an Strahlen und damit ein grundlegend verbessertes Erscheinungsbild erreicht wird als bei einer direkten, d.h. ohne Lichteinkoppelprofil erfolgenden, Einkopplung in den Lichtleiter.The light coupling profile can improve the homogeneity of the illumination of the light guide at its coupling-side end by achieving a much more advantageous distribution of rays and thus a fundamentally improved appearance than with direct coupling into the light guide, i.e. without a light coupling profile.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Lichteinkoppelprofil an dem Lichtleiter angeordnet, insbesondere an dem Lichtleiter befestigt, ist.It can advantageously be provided that the light coupling profile on the light guide arranged, in particular attached to the light guide, is.
Weiter ist bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zum lokalen Beeinflussen der Leuchtdichte auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse, insbesondere zum Vermeiden oder Abschwächen von Hot-Spots, die Variation der geometrischen Ausgestaltung von Prismen der Prismenrippe vorgesehen. Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Variation der geometrischen Ausgestaltung bei einer oder mehreren Prismen der Prismenrippe im Anfangsbereich am ersten Ende des Lichtleiters vorgesehen ist. Auf diese Weise können, falls durch die vorgesehenen Maßnahmen zum Homogenisieren der Winkelverteilung des im Lichtleiter propagierenden Lichts noch keine vollständige Durchmischung erreicht wurde, insbesondere im Anfangsbereich des Lichtleiters auftretende Hot-Spots, reduziert oder vermieden werden.Furthermore, in the lighting device according to the invention, the variation of the geometric design of prisms of the prism rib is provided for locally influencing the luminance on the light exit surface of the light exit lens, in particular for avoiding or reducing hot spots. It can prove to be advantageous if the variation in the geometric configuration is provided for one or more prisms of the prismatic rib in the starting area at the first end of the light guide. In this way, if complete mixing has not yet been achieved by the measures provided for homogenizing the angular distribution of the light propagating in the light guide, hot spots occurring in particular in the initial area of the light guide can be reduced or avoided.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Variation der geometrischen Ausgestaltung eine konvexe und/oder konkave Wölbung einer Umlenkfläche wenigstens eines Prismas. Dadurch wird die Fläche, über die Licht von dem Prisma umgelenkt wird, aufgeweitet und bewirkt eine lokale Defokussierung. Dies führt dazu, dass die Leuchtdichte der Abbildung des Prismas auf der Lichtaustrittslinse reduziert wird und die Abbildung, insbesondere aus einer Hauptfokusrichtung des Lichtleiters betrachtet, weniger hell ist. Prinzipiell kann die Umlenkfläche konvex oder konkav gewölbt sein. Aus Fertigungsgründen kann eine konvexe Wölbung vorteilhafter sein.According to an advantageous embodiment, the variation in the geometric configuration includes a convex and/or concave curvature of a deflection surface of at least one prism. This widens the area over which light is redirected by the prism and causes local defocusing. The result of this is that the luminance of the image of the prism on the light exit lens is reduced and the image is less bright, particularly when viewed from a main focus direction of the light guide. In principle, the deflection surface can be convex or concave. A convex curvature can be more advantageous for manufacturing reasons.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Variation der geometrischen Ausgestaltung der Prismen die Variation einer Tiefe wenigstens eines Prismas. Da die lokale Leuchtdichte auf der Lichtaustrittslinse des Lichtleiters durch die Menge an Licht bestimmt wird, die auf das korrespondierende Prisma fällt, kann die Leuchtdichte lokal durch eine Variation der Tiefe der Prismenrippe beeinflusst werden. Ein Prisma mit einer geringeren Tiefe ist mehr dem im Lichtleiter propagierenden Licht ausgesetzt, verglichen mit einem Prisma mit einer größeren Tiefe. Dementsprechend wird von einem Prisma mit einer geringeren Tiefe mehr Licht auf die Lichtaustrittslinse umgelenkt, verglichen mit einem Prisma mit einer größeren Tiefe. Somit kann, insbesondere wenn die statistisch homogene Verteilung des propagierenden Lichts im Lichtleiter nicht optimal ist, ein Hot-Spot auf der Lichtaustrittslinse durch eine Vergrößerung der Tiefe des korrespondierenden Prismas verringert werden. Bei einem Wechsel von geringerer und größerer Tiefe, sollte bei der Anordnung der Prismen auf der Prismenrippe eine gegenseitige Verschattung der Prismen vorteilhafterweise möglichst vermieden werden.According to a further advantageous embodiment, the variation in the geometric configuration of the prisms includes the variation in a depth of at least one prism. Since the local luminance on the light exit lens of the light guide is determined by the amount of light falling on the corresponding prism, the luminance can be influenced locally by varying the depth of the prism rib. A prism with a shallower depth is more exposed to the light propagating in the light guide compared to a prism with a greater depth. Accordingly, more light is deflected onto the light exit lens by a prism with a smaller depth compared to a prism with a greater depth. Thus, especially if the statistically homogeneous distribution of the propagating light in the light guide is not optimal, a hot spot on the light exit lens can be reduced by increasing the depth of the corresponding prism. When changing from a smaller to a larger depth, mutual shading of the prisms should advantageously be avoided as far as possible when arranging the prisms on the prism rib.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Variation der geometrischen Ausgestaltung die Variation einer Höhe wenigstens eines Prismas. Grundsätzlich kann mit einem Prisma mit einer größeren Höhe die vertikale Fokussierung der Lichtverteilung aufgeweitet werden, verglichen mit einem Prisma mit einer geringeren Höhe. Ein unerwünschter Hot-Spot auf der Lichtaustrittslinse hat üblicherweise eine zumindest näherungsweise trapezartige Form. Durch gezieltes lokales Anpassen der Höhe der Prismen können die Flanken der trapezartigen Form abgeflacht werden. Dazu wird ein Prisma, das im Abbild auf der Lichtaustrittslinse zu klein erscheint, niedriger ausgeformt, verglichen mit einem Prisma, das im Abbild auf der Lichtaustrittslinse nicht zu klein erscheint. Dadurch wird der Fokus verbessert und die Abbildung wird größer. Analog wird ein Prisma, das im Abbild auf der Lichtaustrittslinse zu groß erscheint, größer ausgeformt. Dadurch wird eine Defokussierung erreicht und die Abbildung des Prismas auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse wird kleiner.According to a further advantageous embodiment, the variation in the geometric configuration includes the variation in a height of at least one prism. In principle, a prism with a higher height can expand the vertical focus of the light distribution compared to a prism with a lower height. An undesired hot spot on the light exit lens usually has an at least approximately trapezoidal shape. The flanks of the trapezoidal shape can be flattened by targeted local adjustment of the height of the prisms. For this purpose, a prism that appears too small in the image on the light exit lens is formed lower than a prism that does not appear too small in the image on the light exit lens. This improves focus and enlarges the image. Analogously, a prism that appears too large in the image on the light exit lens is formed larger. This results in defocusing and the image of the prism on the light exit surface of the light exit lens becomes smaller.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf einer sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende quer zur Vorderseite und Rückseite erstreckenden Ober- und/oder Unterseite des Lichtleiters und/oder auf einer am zweiten Ende, insbesondere parallel zur Lichteintrittsfläche, angeordneten Seite des Lichtleiters weitere optische Strukturen vorgesehen sind. Die optischen Strukturen sind beispielsweise als Streustrukturen ausgebildet. An der Ober- und/oder Unterseite des Lichtleiters und/oder an der an dem am zweiten Ende angeordneten Seite des Lichtleiters wird das in dem Lichtleiter propagierende Licht vorteilhafterweise reflektiert. Durch die optischen Strukturen kann bei der Reflexion eine weitere Durchmischung erreicht und damit zur Bildung der statistisch homogenen Lichtverteilung innerhalb des Lichtleiters beigetragen werden. An der Ober- und/oder Unterseite des Lichtleiters und/oder an der an dem am zweiten Ende angeordneten Seite des Lichtleiters soll eine Auskopplung von Licht möglichst vermieden werden. Demensprechend sollten die Streustrukturen nur leicht ausgeformt sein.According to a further advantageous embodiment, it is provided that on an upper and/or lower side of the light guide extending between the first and the second end transversely to the front and rear and/or on a side of the light guide arranged at the second end, in particular parallel to the light entry surface Light guide further optical structures are provided. The optical structures are designed as scattering structures, for example. The light propagating in the light guide is advantageously reflected on the top and/or underside of the light guide and/or on the side of the light guide arranged at the second end. Due to the optical structures, further mixing can be achieved during reflection and thus contribute to the formation of the statistically homogeneous light distribution within the light guide. On the upper and/or lower side of the light guide and/or on the side of the light guide arranged at the second end, coupling out of light should be avoided as far as possible. Accordingly, the scattering structures should only be slightly formed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine optische Struktur auf einer Oberfläche der Lichtaustrittslinse vorgesehen. Die optische Struktur ist beispielsweise als eine, insbesondere wellenförmige, Streustruktur ausgebildet. Mit der Streustruktur kann Licht aus der Hauptfokusrichtung herausgestreut werden. Die Lichtaustrittslinse erscheint somit aus der Hauptfokusrichtung betrachtet weniger hell. Unerwünschte Hot-Spots auf der Lichtaustrittslinse können damit vermieden oder abgeschwächt werden. Optische Strukturen auf der Lichtaustrittslinse können sich jedoch mitunter nachteilig auf das Erscheinungsbild und/oder die Effizienz der Beleuchtungseinrichtung auswirken. Demensprechend kann es sich als vorteilhaft erweisen, nach dem Lichtleiter wenigstens ein weiteres optisches Element anzuordnen, welches die Sicht auf die Lichtaustrittslinse zumindest teilweise verwäscht. Weiter kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die optische Struktur auf der Lichtaustrittlinse nur im Anfangsbereich an dem ersten Ende des Lichtleiters vorgesehen ist. In diesem Fall kann es weiter vorgesehen sein, wenn die Oberfläche der Lichtaustrittslinse ausgehend von den optischen Strukturen graduell in eine glatte Oberfläche ohne optische Strukturen übergeht.According to a further advantageous embodiment, an optical structure is provided on a surface of the light exit lens. The optical structure is designed, for example, as a scattering structure, in particular a wave-shaped one. With the scattering structure, light can be scattered out of the main focus direction. The light exit lens thus appears less bright when viewed from the main focus direction. Undesirable hot spots on the light exit lens can thus be avoided or reduced. However, optical structures on the light exit lens can sometimes have a negative effect on the appearance and/or the efficiency of the lighting device. Accordingly, it can prove to be advantageous to arrange at least one further optical element after the light guide, which at least partially blurs the view of the light exit lens. Furthermore, it can prove to be advantageous if the optical structure is provided on the light exit lens only in the initial area at the first end of the light guide. In this case, provision can also be made for the surface of the light exit lens, starting from the optical structures, to gradually transition into a smooth surface without optical structures.
Vorteilhafterweise können die beschriebenen Maßnahmen beliebig miteinander kombiniert werden.Advantageously, the measures described can be combined with one another as desired.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung dient beispielsweise bevorzugt zur Realisierung von Signallichtfunktionen mittels einem Lichtleiter im Frontscheinwerfer oder einer Heckleuchte.The lighting device according to the invention is preferably used, for example, to implement signal light functions by means of a light guide in the front headlight or a rear light.
Weitere Ausführungsformen betreffen einen Lichtleiter für eine Beleuchtungseinrichtung gemäß den beschriebenen Ausführungsformen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.Further embodiments relate to a light guide for a lighting device according to the described embodiments according to the preamble of claim 11.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Homogenisieren einer Winkelverteilung des im Lichtleiter propagierenden Lichts auf wenigstens einer Oberfläche des Lichteinkoppelbereichs und auf wenigstens einer Umlenkfläche der Prismenrippe optische Strukturen vorgesehen sind, und dass zum lokalen Beeinflussen einer Leuchtdichte auf einer Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse eine Variation einer geometrischen Ausgestaltung von Prismen der Prismenrippe vorgesehen ist, sodass wenigstens zwei Prismen der Prismenrippe eine voneinander verschiedene geometrische Ausgestaltung aufweisen.According to the invention, optical structures are provided for homogenizing an angular distribution of the light propagating in the light guide on at least one surface of the light coupling region and on at least one deflection surface of the prismatic rib, and for locally influencing a luminance on a light exit surface of the light exit lens, a variation of a geometric configuration of Prisms of the prismatic rib is provided, so that at least two prisms of the prismatic rib have a different geometric configuration.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann weiter vorgesehen sein, dass der Lichtleiter ein Lichteinkoppelprofil aufweist, das an einer am ersten Ende quer zur Vorderseite und quer zur Rückseite des Lichtleiters liegenden Lichteintrittsfläche des Lichtleiters angeordnet ist und das eine lichtquellenseitige Lichteinkoppelfläche und eine dem Lichtleiter zugewandten Lichtauskoppelfläche aufweist, wobei die optischen Strukturen im Lichteinkoppelbereich des Lichtleiters auf der Lichteinkoppelfläche und/oder der Lichtauskoppelfläche des Lichteinkoppelprofils ausgebildet sind.According to an advantageous embodiment, it can further be provided that the light guide has a light coupling profile which is arranged on a light entry surface of the light guide lying at the first end transversely to the front side and transversely to the rear side of the light guide and which has a light coupling surface on the light source side and a light coupling surface facing the light guide. wherein the optical structures in the light coupling region of the light guide are formed on the light coupling surface and/or the light coupling surface of the light coupling profile.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Bei der Beschreibung einzelner Figuren wird gegebenenfalls auch auf Elemente aus anderen Figuren Bezug genommen. Es zeigen jeweils in schematischer Form:
-
1a und1b schematisch einen aus dem Stand der Technik bekannten Lichtleiter; -
2 das technische Umfeld der Erfindung in Form einer Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform; -
3 einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer ersten Ausführungsform; -
4 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer ersten Ausführungsform; -
5 einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
6 einen erfindungsgemäßen Lichtleiter in einer Draufsicht gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
7 einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
8 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
9 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
10 einen erfindungsgemäßen Lichtleiter in einer Draufsicht gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
11 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
12 eine Rückansicht eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
13a eine Lichtverteilung eines aus dem Stand der Technik bekannten Lichtleiters; -
13b eine Lichtverteilung eines erfindungsgemäßen Lichtleiters; -
14 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform, und -
15a ,15b und15c verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Lichtleiters gemäß einer weiteren Ausführungsform.
-
1a and1b schematically a light guide known from the prior art; -
2 the technical environment of the invention in the form of a lighting device for motor vehicles according to one embodiment; -
3 a section of a light guide according to the invention according to a first embodiment; -
4 a side view of a light guide according to the invention according to a first embodiment; -
5 a section of a light guide according to the invention according to a further embodiment; -
6 a light guide according to the invention in a plan view according to a further embodiment; -
7 a section of a light guide according to the invention according to a further embodiment; -
8th a side view of a light guide according to the invention according to a further embodiment; -
9 a side view of a light guide according to the invention according to a further embodiment; -
10 a light guide according to the invention in a plan view according to a further embodiment; -
11 a side view of a light guide according to the invention according to a further embodiment; -
12 a rear view of a light guide according to the invention according to a further embodiment; -
13a a light distribution of a light guide known from the prior art; -
13b a light distribution of a light guide according to the invention; -
14 a side view of a light guide according to the invention according to a further embodiment, and -
15a ,15b and15c different views of a light guide according to the invention according to a further embodiment.
Anhand der
Im Einzelnen zeigt
Eine regelkonforme Signallichtverteilung zeichnet sich zum Beispiel dadurch aus, dass in einer vorgegebenen Entfernung vor der Kraftfahrzeugleuchte vorgeschriebene Mindesthelligkeitswerte in horizontaler Richtung H und in vertikaler Richtung V erreicht werden, wobei die Richtungen jeweils als Winkelabweichung von der Hauptabstrahlrichtung definiert sind.A rule-compliant signal light distribution is characterized, for example, by the fact that prescribed minimum brightness values in the horizontal direction H and in the vertical direction V are achieved at a specified distance in front of the motor vehicle light, with the directions being defined as angular deviations from the main emission direction.
Im dargestellten Beispiel ist die Hauptabstrahlrichtung eine x-Richtung eines rechtwinkligen und rechtshändigen Koordinatensystems, dessen z-Richtung bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Beleuchtungseinrichtung 20 parallel zu einer Kraftfahrzeughochachse liegt und deren y-Richtung bei dieser Verwendung parallel zur einer Querachse des Kraftfahrzeugs liegt.In the example shown, the main emission direction is an x-direction of a right-angled and right-handed coordinate system, the z-direction of which is parallel to a vertical axis of the motor vehicle when the
Die Beleuchtungseinrichtung 20 weist eine Lichtquelle 26 in Form einer Leuchtdiode oder einer Anordnung aus mehreren Leuchtdioden und einen Lichtleiter 28 auf, der mit Licht 30 der Lichtquelle 26 gespeist wird. Der Lichtleiter 28 weist eine langgestreckte Form auf und erstreckt sich insbesondere längs einer im Raum gekrümmten Kurve L zwischen einem ersten Ende 32 und einem zweiten Ende 34 des Lichtleiters 28. Bei dem dargestellten Lichtleiter 28 handelt es sich somit um einen langgestreckten und Stablichtleiter, der dem Verlauf L entsprechend gebogen, aber auch gerade verlaufen kann. Die Kurve L entspricht damit auch der Hauptlichtausbreitungsrichtung von Licht der Lichtquelle 26 im Lichtleiter 28. Unter einer langgestreckten Form wird eine Form verstanden, bei der eine Länge wenigstens um einen Faktor 5 größer ist als eine Breite und eine Höhe.The
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 26 an dem ersten Ende 32 des Lichtleiters 18 so angeordnet, dass von ihr ausgehendes Licht 20 über einen quer zur Länge L an dem ersten Ende 32 angeordneten Lichteinkoppelbereich 36 in den Lichtleiter 28 eintritt. Ein Teil des Lichts 30 erfährt an der den Lichtleiter ummantelnden Grenzfläche des Lichtleiters 28 interne Totalreflexionen und wird dadurch im Inneren des Lichtleiters 28 mit um die Kurve L herumstreuenden Ausbreitungsrichtungen weitergeleitet.In the exemplary embodiment shown, the
Der Lichtleiter 28 weist eine Rückseite 38 auf, an der eine Prismenrippe 40 angeordnet ist. Weiter ist an einer Vorderseite 42 des Lichtleiters eine Lichtaustrittslinse 44 vorgesehen. Ein Teil des Lichts 20 erfährt eine interne Totalreflexion an der Prismenrippe 40. Die Prismenrippe 40 ist dazu eingerichtet, auf sie einfallendes Licht so steil zur Lichtaustrittslinse 44 umzulenken, dass es dort aus der Lichtaustrittslinse 44 austritt.The
In der x-Richtung erweitert sich der Querschnitt des Lichtleiters bevorzugt kontinuierlich auf eine Höhe der Lichtaustrittslinse 44. Dadurch wird der Öffnungswinkel des im Lichtleiter 28 in der x-z-Ebene propagierenden Lichts verringert. Die Lichtaustrittslinse 44 weist bevorzugt die dargestellte konvexe Form auf. Die Lichtaustrittslinse 44 bildet mit ihrer konvexen Form eine Sammellinse. Die Brennweite der Lichtaustrittslinse 44 ist bevorzugt so auf den Abstand der Prismenrippe 40 zu der Lichtaustrittslinse 44 und die Höhe der Prismen 46 der Prismenrippe 40 abgestimmt, dass die Höhe der Prismen für einen Betrachter optisch auf die Höhe der Lichtaustrittslinse 44 vergrößert wird. Dies trägt zu einer in der Höhe der Lichtaustrittslinse 44 erwünschten homogenen Leuchtdichte bei.In the x-direction, the cross section of the light guide preferably widens continuously to a height of the
Bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiter 28 sind Maßnahmen vorgesehen, die Ausleuchtung des Lichtleiters 28 zu homogenisieren und gezielt unerwünschte Hot-Spots auf einer Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse abzuschwächen oder gänzlich zu vermeiden.In the case of the
Diese Maßnahmen werden im Folgenden erläutert.These measures are explained below.
Zum Homogenisieren einer Winkelverteilung des im Lichtleiter 28 propagierenden Lichts 30 sind auf wenigstens einer Oberfläche des Lichteinkoppelbereichs 36 optische Strukturen 50 vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die optischen Strukturen 50 im Lichteinkoppelbereich 36 des Lichtleiters 28 auf einer am ersten Ende 32 quer zur Vorderseite 42 und quer zur Rückseite 38 des Lichtleiters 28 liegenden Lichteintrittsfläche 52 des Lichtleiters 28 vorgesehen. Dies ist beispielhaft in den
Durch eine optische Struktur 50 auf der Lichteintrittsfläche 52 erreicht man eine Aufweitung des von der Lichtquelle 26 ausgesandten Strahlprofils. Insbesondere kann dadurch eine Abflachung der LED-inhärenten Lambertschen Abstrahlcharakteristik erreicht werden. Die Aufweitung kann in eine Raumrichtung erfolgen, beispielsweise durch eine Streustruktur in Form einer Zylinderstruktur. Die Aufweitung kann auch in zwei Raumrichtungen erfolgen, beispielsweise durch eine mattierende Struktur oder eine Streustruktur in Form einer Kissenstruktur. Da die Ausleuchtung der Lichtaustrittslinse 44 unter anderem dadurch beeinflusst wird, ob das Licht von der Lichteintrittsfläche 52 gleichmäßig auf die Prismen 46 der Prismenrippe 40 verteilt wird, ist es vorteilhaft die Winkelverteilung der vorhandenen Strahlen in der Fläche, welche sich von der Mitte der Prismenrippe 40 zur Mitte der Lichtaustrittslinse 44 erstreckt, aufzuweiten.An expansion of the beam profile emitted by the
Die Lichteintrittsfläche 52 weist optische Strukturen in Form von zylinderförmige Lichteintrittsoptiken 54 auf. Eine jeweilige Lichteintrittsoptik 54 kann beispielsweise einer jeweiligen LED der Lichtquelle 26 zugeordnet sein. Es sind beispielhaft zwei Lichteintrittsoptiken 54 dargestellt. Es können aber noch weitere Lichteintrittsoptiken 54 vorgesehen werden.The
Das Lichteinkoppelprofil 56 ist gemäß der dargestellten Ausführungsform am Lichtleiter 28 befestigt. Dazu weist das Lichteinkoppelprofil 56 einen in der Lichtausbreitungsrichtung über die Lichtauskoppelfläche 60 hinausragenden Kragen 62 auf, welcher das erste Ende 32 des Lichtleiters 28 wenigstens teilweise formschlüssig und kraftschlüssig umfasst. In der dargestellten Ausgestaltung ist der Kragen 62 zusätzlich mit Stiften 64 mit dem Lichtleiter 28 verbunden. Die Stifte 64 ragen durch den Kragen 62, also durch eine Seitenwand des Lichteinkoppelprofils 56, hindurch in den Lichtleiter 28 hinein.According to the illustrated embodiment, the
Der Kragen 62 ist bevorzugt und abweichend von der Darstellung in
Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird Licht der Lichtquelle 26 anstatt direkt von der Lichtquelle 26 in den Lichtleiter 28 eingekoppelt zu werden, zunächst in das Lichteinkoppelprofil 56 eingekoppelt, das am Lichtleiter 28 befestigt ist. Das Lichteinkoppelprofil 56 weist einen Kontaktteilbereich 66 und einem Lichtzuführungsteilbereich 68 auf. Die Grundidee ist hierbei, das von der Lichtquelle 26 ausgehende Licht kontrolliert zur Lichtauskoppelfläche 60 des Lichteinkoppelprofils 56 zu leiten und dort zu streuen.According to the illustrated embodiment, instead of being coupled directly from the
Die Lichtauskoppelfläche 60 des Lichteinkoppelprofils 56 ist der Lichteintrittsfläche 52 des Lichtleiters 28 gegenüberliegend angeordnet. Eine der beiden zuletzt genannten Flächen 60, 52 ist mit einer optischen Struktur 50 versehen. Die andere dieser beiden Flächen 60, 52 ist eine glatte Fläche.The
Die optischen Strukturen 50 bestehen in einer Ausgestaltung aus einer Narbung, aus Abschnitten von Walzen oder aus Abschnitten von Kissen.In one embodiment, the
Der Kontaktteilbereich 66 des Lichteinkoppelprofils ist dabei so ausgeformt, dass er das erste Ende 32 des Lichtleiters 28 wenigstens teilweise umfasst und so an diesem befestigt werden kann, bspw. durch Stifte 64, die durch den Kragen 62 hindurchragen und in dazu passende Ausnehmungen/Löcher im Lichtleiter 28 hineinragen.The
Der Lichtzuführungsteilbereich 68 weist quer zu einer Hauptausbreitungsrichtungsrichtung des in den Lichtzuführungsteilbereich 68 eingekoppelten Lichts der Lichtquelle 26 liegende Querschnitte 70 auf. Diese Querschnitte 70 werden mit zunehmendem Abstand von der Lichteinkoppelfläche 58 monoton größer.The partial light-feeding
Im Ergebnis wird durch das Lichteinkoppelprofil 56 im Lichtleiter 28 und insbesondere für dessen Ausleuchtung an seinem ersten Ende 32 eine wesentlich vorteilhaftere Verteilung an Strahlen und damit ein grundlegend verbessertes Erscheinungsbild erreicht als bei einer direkt in den Lichtleiter 28 erfolgenden Einkopplung.As a result, the
Gemäß der in den
Durch die optischen Strukturen 50 auf wenigstens einer Oberfläche des Lichteinkoppelbereichs 36 wird die Homogenität der Ausleuchtung des Lichtleiters 28 bereits an dem einkopplungsseitigen Ende 32, und damit beim Einkoppeln von Licht 30 in den Lichtleiter 28 verbessert.The
Weiter sind zum Homogenisieren der Winkelverteilung des im Lichtleiter 28 propagierenden Lichts 30 auf wenigstens einer Umlenkfläche 48 der Prismenrippe 40 optische Strukturen 50 vorgesehen. Durch eine optische Struktur 50 auf der Umlenkfläche 48 wird erreicht, dass die Richtung der Strahlen, welche an der Prismenrippe 40 umgelenkt werden, an den jeweiligen Umlenkflächen 48 der einzelnen Prismen 46 moduliert wird. Zum einen wird so eine Abbildung eines jeweiligen Prismas 46 auf der Lichtaustrittslinse 44 verwaschen und damit eine homogenere Ausleuchtung erreicht. Zum andern wird zur Bildung der statistisch homogenen Lichtverteilung innerhalb des Lichtleiters 28 beigetragen. Die Ausformung der optischen Struktur 50 kann beispielsweise in Form von Längsrillen 72 entlang der langgestreckten Form des Lichtleiters erfolgen. Dies ist beispielhaft in
Die Prismen 46 auf der Prismenrippe 40 können direkt aneinander anschließen oder durch einen Flächenabschnitt zwischen den Prismen 46 getrennt sein. Die Fläche zwischen den Einzelprismen 46 ist bevorzugt ebenfalls mit Längsrillen 72 versehen. In
Die optischen Strukturen 50 auf der Prismenrippe 40 können auch eine von der in
Weiter sind bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiter 28 zum lokalen Beeinflussen einer Leuchtdichte auf einer Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse 44 eine Variation einer geometrischen Ausgestaltung von Prismen 46 der Prismenrippe 40 vorgesehen ist. Wenigstens zwei Prismen 46 der Prismenrippe 40 weisen dabei eine voneinander verschiedene geometrische Ausgestaltung auf.Furthermore, in the
Durch die Variation der geometrischen Ausgestaltung von Prismen 48 wird die Leuchtdichte auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse 44 lokal beeinflusst, in dem die geometrische Ausgestaltung von Prismen 46 gezielt variiert wird. So kann eine Homogenisierung entlang des Lichtleiters 28 erreicht werden.By varying the geometric configuration of
Die Variation der geometrischen Ausgestaltung der Prismen 46 umfasst beispielsweise eine konvexe und/oder konkave Wölbung 74 einer Umlenkfläche 48 wenigstens eines bevorzugt zylindrischen Prismas 46. Dies ist beispielhaft in
Die Variation der geometrischen Ausgestaltung der Prismen 46 umfasst beispielsweise die Variation einer Tiefe wenigstens eines Prismas 46. Dies ist beispielhaft in den
Die Variation der geometrischen Ausgestaltung der Prismen 46 umfasst beispielsweise die Variation einer Höhe wenigstens eines Prismas 46. Dies ist beispielhaft in den
Obwohl die einzelnen Maßnahmen an separaten Figuren dargestellt sind, ist Erfindungsgegenstand ein Lichtleiter 28 der wenigstens die folgenden Maßnahmen umfasst: optische Strukturen 50 auf wenigstens einer Oberfläche des Lichteinkoppelbereichs 36 und auf wenigstens einer Umlenkfläche 46 der Prismenrippe 40 und eine Variation einer geometrischen Ausgestaltung von Prismen 46 der Prismenrippe 40, sodass wenigstens zwei Prismen 46 der Prismenrippe 44 eine voneinander verschiedene geometrische Ausgestaltung aufweisen.Although the individual measures are shown in separate figures, the subject matter of the invention is a
Durch die Kombination der genannten Maßnahmen ist vorteilhafterweise kein oder nur ein kleiner Bereich im Lichtleiter 28 zur Durchmischung erforderlich. Die vorliegende Erfindung stellt eine Möglichkeit dar, die Homogenisierung und damit die Durchmischung der Lichtstrahlen im Lichtleiter 28 bereits in einem Anfangsbereich am ersten Ende 32 des Lichtleiters 28, im Idealfall direkt beim Lichteintritt, zu erzielen und somit eine homogene Ausleuchtung des Lichtleiters 28 von Beginn an, also die Ausleuchtung der Lichtaustrittslinse 44 direkt nach dem Lichteinkoppelbereich 36, zu ermöglichen.As a result of the combination of the measures mentioned, no or only a small area in the
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Lichtaustrittslinse 44, insbesondere die Lichtaustrittsfläche der Lichtaustrittslinse 44, über die gesamte Länge des Lichtleiters 28 von dem ersten Ende 32 bis zu dem zweiten 34 Ende erstreckt. Somit ist eine Ausleuchtung der Lichtaustrittslinse 44 direkt an den Lichteinkoppelbereich 36 anschließend möglich.According to one embodiment it is provided that the
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 20 eignet sich daher besonders als Beleuchtungseinrichtung 20, bei der die sichtbar leuchtende Fläche des Lichtleiters 28 unmittelbar nach dem Eintritt von Licht in den Lichtleiter 28 beginnen soll und/oder bei der nur wenige Leuchtdioden als Lichtquelle 26 verwendet werden sollen, also als eine Beleuchtungseinrichtung 20 mit einem geringen Platzbedarf.The
Vorteilhafterweise können bei dem Lichtleiter 28 weitere Maßnahmen vorgesehen sein.Further measures can advantageously be provided for the
Gemäß der in
Diese Streustrukturen erlauben das Licht innerhalb des Lichtleiters 28 und in dessen Verlauf gezielt zu streuen, um die statistisch homogene Lichtverteilung innerhalb des Lichtleiters 28 zu erhalten. Dabei können diese Streustrukturen in voller Länge oder Abschnittsweise auf den Flächen 78 und 80 eingebracht sein. Die Streustrukturen 50 sind bevorzugt krümmungsstetig und besonders bevorzugt wellenförmig ausgebildet. Die Streustrukturen können aus dem Querschnitt des Lichtleiters 28 herauswachsen, oder in den Lichtleiter 28 eingesenkt sein. Auch der Übergang entlang des Lichtleiters 28 zwischen einem Abschnitt ohne Streustrukturen und einem Abschnitt mit Streustrukturen ist krümmungsstetig ausgestaltet.These scatter structures allow the light to be scattered in a targeted manner within the
Gemäß der in
Die Streustrukturen in
Grundsätzlich können sämtliche der beschriebenen optischen Strukturen 50 als Streustrukturen und/oder als mattierende Strukturen ausgebildet sein. Prinzipiell lassen sich mit einer mattierenden Struktur ähnliche optische Ergebnisse erzielen, wie mit einer eigens ausgelegten Streustruktur. Tendenziell sind bei einer mattierenden Struktur die Lichtverluste höher und somit die Gesamteffizienz geringer als bei Streustrukturen.In principle, all of the described
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- US 2012/0314448 [0007]US2012/0314448 [0007]
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