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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf einen Lichtleiter für Leuchten, insbesondere auf einen Lichtleiter, der Licht von einer ausgedehnten Fläche gleichmäßig abstrahlen kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Leuchtenanordnung für Kraftfahrzeuge, wie z. B. eine Rückleuchte, die einen solchen Lichtleiter umfasst.
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HINTERGRUND
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Im Automobilbereich kann eine Leuchte mit einer gleichmäßig beleuchteten Oberfläche aufgebaut werden, von der Lichtstrahlen abgestrahlt werden. Einige bestehende Lösungen umfassen Beleuchtungsvorrichtungen, z. B. OLED-Vorrichtungen, die die Erzeugung von Lichtemissionsflächen, auch großen, ermöglichen, wobei das von einer solchen Fläche emittierte Licht gleichmäßig ist. Eine solche Lösung bietet eine hohe Leistung, kann aber sehr teuer sein und Schwierigkeiten bei der Verwendung in einer Kraftfahrzeug-Leuchtenanordnung bereiten.
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Es sind Lichtleiter bekannt, die aufgrund des Prinzips der Totalreflexion mit einer geringen Anzahl von LEDs, z. B. nur einer LED, eine Fläche gleichmäßig ausleuchten können. Es sind auch Materialien bekannt, die das durch sie laufende Licht beugen können, so dass unabhängig von der Form des Objekts und der Anzahl der Lichtquellen eine im Wesentlichen gleichmäßige Ausleuchtung möglich ist. Aufgrund ihrer hohen Beugungseigenschaften haben solche Materialien jedoch typischerweise einen sehr geringen Wirkungsgrad. Außerdem führen große Lichtaustrittsflächen, die sich jenseits eines bestimmten Abstands zu den Lichtquellen befinden, in der Regel zu einer ungleichmäßigen Lichtabstrahlung.
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Im Automobilbereich besteht ein zunehmender Bedarf an innovativen, kostengünstigen Lösungen für die Umsetzung von Funktionen in Autoleuchten, deren Formen auch von stilistischen und ästhetischen Anforderungen diktiert werden, die oft im Gegensatz zu den technischen Spezifikationen stehen, die für die Erstellung solcher Elemente erforderlich sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Lichtleiter für eine Kraftfahrzeug-Leuchtenanordnung bereitzustellen. Der Lichtleiter umfasst einen Diffusorkörper, der aus einem Material mit einer ersten Lichtstreueigenschaft hergestellt ist und der einen Diffusoreinlass und einen Lichtemissionsabschnitt aufweist. Der Diffusorkörper ist so aufgebaut, dass er Lichtstrahlen durch interne Totalreflexion vom Diffusoreinlass leitet, um den Diffusorkörper am Lichtemissionsabschnitt zu verlassen, so dass er für einen Beobachter sichtbar ist. Der Lichtleiter umfasst auch einen Fortsatz, der einen Lichtkollektor enthält, der so aufgebaut ist, dass er von mindestens einer Lichtquelle emittierte Strahlen sammelt, einen Kopplungsabschnitt und einen Leitkörper, der sich zwischen dem Lichtkollektor und dem Kopplungsabschnitt erstreckt. Der Fortsatz besteht aus einem Material mit einer zweiten Lichtstreueigenschaft, die wesentlich geringer ist als die erste Lichtstreueigenschaft des Diffusorkörpers, und der Fortsatz ist so aufgebaut, dass er die Lichtstrahlen durch Totalreflexion vom Lichtkollektor zum Kopplungsabschnitt leitet. Der Kopplungsabschnitt ist optisch mit dem Diffusoreinlass des Diffusorkörpers gekoppelt, um die Lichtstrahlen von dem Fortsatz in den Diffusorkörper zu leiten.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Leuchtenanordnung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Die Leuchtenanordnung umfasst eine Tragstruktur, die eine oder mehrere Lichtquellen hält, und einen Lichtleiter. Der Lichtleiter umfasst einen Diffusorkörper, der aus einem Material mit einer ersten Lichtstreueigenschaft hergestellt ist und der einen Diffusoreinlass und einen Lichtemissionsabschnitt umfasst. Der Diffusorkörper ist so aufgebaut, dass er Lichtstrahlen durch interne Totalreflexion vom Diffusoreinlass leitet, um den Diffusorkörper am Lichtemissionsabschnitt zu verlassen, so dass er für einen Beobachter sichtbar ist. Der Lichtleiter umfasst auch einen Fortsatz mit einem Lichtkollektor, der so aufgebaut ist, dass er von der einen oder mehreren Lichtquellen emittierte Strahlen sammelt, einen Kopplungsabschnitt und einen Leitkörper, der sich zwischen dem Lichtkollektor und dem Kopplungsabschnitt erstreckt. Der Fortsatz besteht aus einem Material mit einer zweiten Lichtdiffusionseigenschaft, die wesentlich geringer ist als die erste Lichtdiffusionseigenschaft des Diffusorkörpers, und der Fortsatz ist so aufgebaut, dass er die Lichtstrahlen durch Totalreflexion von dem Lichtkollektor zu dem Kopplungsabschnitt leitet. Der Kopplungsabschnitt ist optisch mit dem Lichteinlassabschnitt des Diffusorkörpers gekoppelt, um die Lichtstrahlen von dem Fortsatz in den Diffusorkörper zu leiten.
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Wie bereits erwähnt, dienen die Beschreibung und alle spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenlegung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Andere Vorteile der vorliegenden Ausführungsformen werden leicht erkannt werden, da diese durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden, wobei:
- 1 zeigt eine Schnittdarstellung, bezogen auf eine seitliche vertikale Ebene, eines Lichtleiters gemäß der vorliegenden Offenbarung,
- 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Lichtleiters gemäß der vorliegenden Offenbarung,
- 3 zeigt eine Schnittdarstellung, bezogen auf eine seitliche vertikale Ebene, einer Leuchtenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung,
- 4 zeigt eine Schnittansicht, bezogen auf eine seitliche vertikale Ebene, einer Leuchtenanordnung mit einem Lichtleiter gemäß der vorliegenden Offenbarung, und
- 5 zeigt eine Schnittdarstellung, bezogen auf eine seitliche vertikale Ebene, einer Leuchtenanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die einen Lichtleiter mit einem Fortsatz und einen Lichtleiter ohne Fortsatz umfasst.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Eine oder mehrere Ausführungsbeispiele eines Lichtleiters und einer Leuchtenanordnung für ein Kraftfahrzeug werden bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Umfang für Fachleute vollständig vermittelt.
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Die vorliegende Offenbarung stellt einen Lichtleiter für eine Kraftfahrzeug-Leuchtenanordnung bereit, der es ermöglicht, eine Lichtaustrittsfläche zu erhalten, die gleichmäßig beleuchtet ist, selbst wenn die Lichtaustrittsfläche von der Lichtquelle entfernt ist. Darüber hinaus stellt die vorliegende Offenbarung einen Lichtleiter für Leuchten bereit, der einen Rahmen umfasst, der einen reflektierenden Abschnitt enthält.
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Die Merkmale und Vorteile des Lichtleiters und der Leuchte werden aus der folgenden Patentbeschreibung ersichtlich, in der einige Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobei die Bezugsziffer 4 den Lichtleiter als Ganzes und die Bezugsziffer 2 die Kraftfahrzeug-Leuchtenanordnung als Ganzes bezeichnen. Der Lichtleiter 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist insbesondere für die Verwendung in der Kraftfahrzeug-Leuchtenanordnung 2 geeignet. Der Lichtleiter 4 kann jedoch auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden.
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Der Lichtleiter 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Diffusorkörper 40, der geeignet ist, Lichtstrahlen „L“ durch Totalreflexion zumindest teilweise in sich selbst zu leiten. Der Diffusorkörper 40 umfasst wiederum: mindestens einen Diffusoreinlass 42. Durch den Diffusoreinlass 42 treten die Lichtstrahlen „L“, die von mindestens einer Lichtquelle 3 emittiert werden, in den Diffusorkörper 40 ein. Der Diffusorkörper 40 umfasst ferner einen Lichtemissionsabschnitt 44. Aus dem Lichtemissionsabschnitt 44 treten die Lichtstrahlen „L“, die zumindest teilweise im Diffusorkörper 40 geführt werden, für einen Betrachter sichtbar aus dem Lichtleiter 4 aus.
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Der Diffusorkörper 40 besteht aus einem Material mit einer ersten Lichtstreuungseigenschaft. Die erste Lichtstreueigenschaft kann ein relativ hoher Grad der Lichtstreuung sein. Beispielsweise kann der Diffusorkörper 40 aus einem Kunststoffmaterial mit hoher Lichtstreuungseigenschaft hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen ist der Diffusorkörper 40 aus Poly(methylmethacrylat) (PMMA), auch bekannt als Acryl oder Acrylglas, hergestellt. Durch die Verwendung eines PMMA-Materials mit hohen Lichtstreueigenschaften zur Herstellung des Diffusorkörpers 40 ist es möglich, einen Lichtleiter 4 zu realisieren, bei dem der Lichtemissionsabschnitt 44 auch bei Verwendung einer geringen Anzahl von Lichtquellen gleichmäßig beleuchtet werden kann, wobei die zu beleuchtende Fläche gleich ist.
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Der Lichtleiter 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ferner einen Fortsatz 5, der optisch mit dem Diffusorkörper 40 gekoppelt ist. Der Fortsatz 5 umfasst: einen Leitkörper 50, der geeignet ist, Lichtstrahlen „L“ in sich selbst zu leiten, beispielsweise durch Totalreflexion, und mindestens einen Lichtkollektor 52. Durch den Lichtkollektor 52 treten die Lichtstrahlen „L“, die von mindestens einer Lichtquelle 3 emittiert werden, in den Fortsatz 5, insbesondere in den Leitkörper 50, ein.
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Der Fortsatz 5 umfasst ferner einen Kopplungsabschnitt 54. Durch den Kopplungsabschnitt 54 treten die in dem Fortsatz 5 geführten Lichtstrahlen „L“ aus dem Fortsatz 5 aus, um durch eine optische Kopplung mit dem mindestens einen Diffusoreinlass 42 des Diffusorkörpers 40 in den Diffusorkörper 40 einzutreten.
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Der Fortsatz 5 besteht aus einem Material mit einer zweiten Lichtstreuungseigenschaft, die wesentlich geringer ist als die Lichtstreuungseigenschaft des Diffusorkörpers 40, wodurch die durch den Lichtkollektor 52 eintretenden Lichtstrahlen „L“ durch Totalreflexion in Richtung des Kopplungsabschnitts 54 geleitet werden können. Die zweite Lichtstreueigenschaft bzw. die zweiten Lichtstreueigenschaften des Fortsatzes 5 können auch als „schlechte“ Lichtstreueigenschaften bezeichnet werden. Der Fortsatz 5 kann aus einem Kunststoffmaterial, wie z. B. PMMA, hergestellt sein. Durch die Verwendung eines PMMA-Materials mit geringen Lichtstreueigenschaften zur Herstellung des Fortsatzes 5 ist es möglich, einen Lichtleiter 4 zu realisieren, bei dem der Lichtemissionsabschnitt 44 in einer entfernten Position relativ zur Lichtquelle 3 angeordnet werden kann. Die schlechten Lichtstreuungseigenschaften des Fortsatzes 5 können sich auf ein Material mit relativ hohen Lichttransmissionseigenschaften beziehen. Die schlechten Lichtstreueigenschaften können sich auf ein Material beziehen, das Licht in einem wesentlich geringeren Maße streut als das Material, aus dem der Streukörper 40 besteht, der höhere Lichtstreueigenschaften aufweist. Ebenso können sich die hohen Lichtstreuungseigenschaften des Materials, das den Streukörper 40 umfasst, auf ein Material beziehen, das Licht in einem wesentlich höheren Maß streut als das Material, das der Fortsatz 5 umfasst.
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Im Betrieb treten die Lichtstrahlen „L“, die von mindestens einer Lichtquelle 3 ausgesendet werden, in den Fortsatz 5 ein und werden innerhalb des Fortsatzes 5 bis zum Eintritt in den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 geleitet, um dann darin geleitet zu werden und durch den Lichtemissionsabschnitt 44 auszutreten. In einigen Ausführungsformen gibt es zwischen dem Kopplungsabschnitt 54 des Fortsatzes 5 und dem Diffusoreinlass 42 des Lichtleiters 4 keine Lücken, wie z. B. Luftunterbrechungen.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die optische Kopplung auf Oberflächen, die so angeordnet sind, dass sie eine optische Diskontinuität definieren, die die Lichtübertragung optimiert und gleichzeitig die Lichtreflexion reduziert.
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Der Lichtleiter 4 der vorliegenden Offenbarung erlaubt es, den Lichtemissionsabschnitt 44 des Diffusorkörpers 40 des Lichtleiters 4 weiter von der Lichtquelle 3 weg zu bewegen, während die Beleuchtungsgleichmäßigkeit des Lichtemissionsabschnitts 44 im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen erhalten bleibt. Der Lichtleiter 4 der vorliegenden Offenbarung ermöglicht es, einen kostengünstigen Lichtleiter 4 zu erzeugen, der Licht in einem von der Lichtquelle 3 entfernten Bereich abstrahlt, während er dennoch eine hohe Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung gewährleistet.
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In einigen Ausführungsformen werden der Diffusorkörper 40 und der Fortsatz 5, insbesondere der Leitkörper 50 des Lichtleiters 4, in einem einzigen Fertigungsprozess geformt. Beispielsweise können der Diffusorkörper 40 und der Leitkörper 50 zusammen durch Spritzgießen geformt werden. In einigen Ausführungsformen sind der Diffusorkörper 40 und der Leitkörper 50 einstückig ausgebildet, d.h. ein Stück definiert sowohl den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 als auch den Leitkörper 50 des Fortsatzes 5. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung bedeutet „einstückig“, dass die Teile, aus denen ein solches Stück besteht, nicht getrennt werden können, ohne ihre Funktion zu beeinträchtigen.
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In einigen Ausführungsformen sind sowohl der Diffusorkörper 40 als auch der Fortsatz 5 aus PMMA-Materialien gefertigt, allerdings mit unterschiedlichen Lichtstreueigenschaften.
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Um nun die technischen Merkmale des Lichtleiters 4 näher zu beschreiben, kann der Diffusorkörper 40 neben dem Lichtemissionsabschnitt 44 mindestens einen weiteren Abschnitt umfassen, der materialtechnische und/oder strukturelle Eigenschaften aufweist, die dazu ausgelegt sind, die darauf auftreffenden Lichtstrahlen „L“ mindestens entweder zu streuen und/oder zu reflektieren. Insbesondere können die Eigenschaften des Diffusorkörpers 40 so aufgebaut sein, dass möglichst viele Lichtstrahlen „L“ in Richtung des Lichtemissionsabschnitts 44 gelenkt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Diffusorkörper 40 so geformt sein, dass die Weiterleitung der Lichtstrahlen „L“ in Richtung des Lichtemissionsabschnitts 44 maximiert wird. Die Verwendung von PMMA-Materialien mit hohen Lichtbeugungseigenschaften kann die strukturelle Formgebung, z. B. das Profil, des Diffusorkörpers 40 unabhängiger machen, um die Menge des vom Lichtemissionsabschnitt 44 emittierten Lichts zu maximieren.
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Im Allgemeinen definiert der Lichtemissionsabschnitt 44 mindestens eine Oberfläche, wie z. B. eine Fläche des Diffusorkörpers 40.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Lichtleiter 4 einen reflektierenden Abschnitt 62. Der reflektierende Abschnitt 62 kann mit einer dem Lichtemissionsabschnitt 44 gegenüberliegenden Fläche des Diffusorkörpers 40 gekoppelt sein. Ein solcher reflektierender Abschnitt 62 ist geeignet, die darauf einfallenden Lichtstrahlen „L“ zu reflektieren und sie in Richtung des Lichtemissionsabschnitts 44 zu lenken. Der reflektierende Abschnitt 62 kann die Lichtstrahlen „L“, die aus dem Lichtemissionsabschnitt 44 des Diffusorkörpers 40 austreten, erhöhen und Verluste verringern, insbesondere Verluste, die auf das auf andere Flächen des Diffusorkörpers 40 gerichtete Licht zurückzuführen sind.
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In einigen Ausführungsformen definiert eine Fläche des Diffusorkörpers 40 den Lichtemissionsabschnitt 44, wobei diese Fläche diejenige mit dem größten Flächeninhalt ist. Die dem Lichtemissionsabschnitt 44 gegenüberliegende Fläche ist die Fläche, an die der reflektierende Abschnitt 62 gekoppelt ist. Im Allgemeinen hat auch die Fläche, an die der reflektierende Abschnitt 62 gekoppelt ist, einen großen Flächeninhalt, z. B. im Wesentlichen den gleichen wie der des Lichtemissionsabschnitts 44. Allgemeiner ausgedrückt kann die Konfiguration, wie z. B. die Abmessungen und die Anzahl der Flächen, des Diffusorkörpers 40 je nach Ausführung des Lichtleiters 4 variieren.
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In einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst der Lichtleiter 4 einen Rahmen 6. Der Rahmen 6 kann so ausgebildet sein, dass er den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 umgibt und dabei nur mindestens einen Teil des Lichtemissionsabschnitts 44 freilässt. Mit anderen Worten, der Rahmen kann den gesamten Diffusorkörper 40 mit Ausnahme des gesamten oder eines Teils des Lichtemissionsabschnitts 44 abdecken. Der Rahmen 6 kann z. B. so geformt sein, dass er eine Lichtaustrittsfläche definiert, die kleiner ist als die Gesamtfläche, die durch den Lichtemissionsabschnitt 44 definiert wird.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Rahmen 6 einen reflektierenden Abschnitt 62, der zu einer dem Lichtemissionsabschnitt 44 gegenüberliegenden Fläche des Diffusorkörpers 40 weist. Ein solcher reflektierender Abschnitt 62 ist so ausgelegt, dass er die Lichtstrahlen „L“, die auf andere Abschnitte des Diffusorkörpers 40 gerichtet sind, reflektiert und in Richtung des Lichtemissionsabschnitts 44 umlenkt.
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In einigen Ausführungsformen ist der Rahmen 6 so gestaltet, dass er den reflektierenden Abschnitt 62 des Lichtleiters 4 umfasst. Auf diese Weise ist es möglich, die Anzahl der für die Montage des Lichtleiters 4 erforderlichen Schritte zu reduzieren, da der reflektierende Abschnitt 62 nicht einzeln mit dem Diffusorkörper 40 gekoppelt werden muss, z. B. durch Befestigung am Diffusorkörper 40, sondern mittels des Rahmens 6 mit dem Diffusorkörper 40 gekoppelt wird.
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Insbesondere kann in einigen Ausführungsformen der reflektierende Abschnitt 62 integral mit dem Rahmen 6 hergestellt werden. Vorzugsweise werden der Rahmen 6 und der reflektierende Abschnitt 62 in einem einzigen Produktionsprozess durch Spritzgießen hergestellt. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es, den Rahmen 6 als ein Stück herzustellen, z.B. als ein Stück, das sowohl den Rahmen 6 als auch den reflektierenden Abschnitt 62 definiert. Eine solche Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn sowohl der Rahmen 6 als auch der reflektierende Abschnitt 62 beispielsweise aus Polycarbonat (PC) hergestellt sind, wenn auch mit unterschiedlichen Lichtreflexionseigenschaften.
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In einer möglichen, wenn auch beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform definiert der Rahmen 6 im Wesentlichen einen Hohlraum mit einer Öffnung 60, durch die der Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 in einen solchen Hohlraum des Rahmens 6 eingesetzt werden kann.
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Der Rahmen 6 definiert auch ein Fenster 61, das mit dem Lichtemissionsabschnitt 44 des Diffusorkörpers 40 des Lichtleiters 4 ausgerichtet ist, wenn der Rahmen 6 am Diffusorkörper 40 montiert ist, so dass nur der Lichtemissionsabschnitt 44 oder zumindest ein Teil davon sichtbar bleibt. Mit anderen Worten, der Rahmen 6 kann einen großen Teil des Lichtleiters 4 abdecken, so dass nur der gesamte oder zumindest ein Teil des Lichtemissionsabschnitts 44 des Diffusorkörpers 40 sichtbar bleibt. In einigen Ausführungsformen ist das Fenster 61 dem reflektierenden Abschnitt 62 auf zwei verschiedenen Seiten des Rahmens 6 zugewandt oder im Wesentlichen zugewandt.
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Der Rahmen 6 kann einen Innenbereich mit einem Volumen aufweisen, das mindestens dem Volumen entspricht, das durch den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 definiert wird. Der Rahmen 6 kann jedoch ein größeres Volumen haben, um das Einsetzen des Diffusorkörpers 40 in einen solchen Bereich durch die Öffnung 60 zu erleichtern. In einigen Ausführungsformen ist der Rahmen 6 auf den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 aufgesetzt. Genauer gesagt kann die innere Dicke des Rahmens 6 und der Fläche, auf der ein solches Fenster 61 ausgebildet ist, gleich oder größer sein als die Dicke des Diffusorkörpers 40, um das Aufsetzen des Rahmens 6 auf den Diffusorkörper 40 zu erleichtern.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Rahmen 6 ein oder mehrere lösbare Befestigungselemente 64. Die lösbaren Befestigungselemente 64 können dazu geeignet sein, den Rahmen 6 lösbar am Körper des Lichtleiters 4 zu befestigen, wobei letzterer komplementäre Befestigungselemente zum Zusammenwirken mit den lösbaren Befestigungselementen 64 aufweist. Beispielsweise können die lösbaren Befestigungselemente 64 Schnappelemente sein, die so angepasst sind, dass sie in geeignete Durchgangslöcher passen, die in einem Teil des Körpers des Lichtleiters 4 ausgebildet sind und die die Befestigungselemente definieren. In einem anderen Beispiel können die lösbaren Befestigungselemente 64 Gehäuse sein, in die geeignete Vorsprünge, die in einem Abschnitt des Körpers des Lichtleiters 4 ausgebildet sind und die die Befestigungselemente definieren, eingerastet werden können, so dass jede gegenseitige Bewegung zumindest entlang einer Achse verhindert wird.
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In einigen Ausführungsformen ist der Rahmen 6 im Wesentlichen lichtundurchlässig, um die vom Diffusorkörper 40 und von außen kommenden Lichtstrahlen „L“ zu blockieren. Die Farbe des Rahmens 6, insbesondere seine äußere Farbe, kann je nach den spezifischen Anforderungen, seien es ästhetische oder technische, variieren, z. B. gemäß den technischen Spezifikationen zur Erfüllung der Funktionen, für die ein solcher Lichtleiter 4 in einer Kraftfahrzeug-Leuchtenanordnung 2 eingesetzt werden soll.
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In einigen Ausführungsformen ist der Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 zumindest teilweise transparent. In einer solchen Ausführungsform kann der reflektierende Abschnitt 62, der beim Betrachten des Diffusorkörpers 40 sichtbar ist, zusätzliche Funktionen, z. B. ästhetische, erfüllen, insbesondere kann er einen Farbton aufweisen, der vom Benutzer zusätzlich zu der durch den Diffusorkörper 40 selbst definierten Farbe wahrgenommen wird, oder er kann einige besondere optische Effekte erzeugen. Die Farbe des Diffusorkörpers 40 kann durch die Spezifikationen der Funktion, für die der Lichtleiter 4 in einer Autoleuchtenanordnung 2 eingesetzt wird, vorgegeben sein.
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In einigen Ausführungsformen ist der Rahmen 6 aus Polycarbonat (PC) gefertigt. Die Verwendung von PC-Material zur Herstellung des Rahmens 6 ermöglicht es, eine Struktur zu realisieren, die ausreichend stabil ist, um den Lichtleiter 4, insbesondere dessen Diffusorkörper 40, zu schützen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Lichtleiters 4 ist der reflektierende Abschnitt 62 aus PC-Material hergestellt, das speziell entwickelt wurde, um seine Lichtreflexionseigenschaften zu erhöhen, wobei die Dicke des reflektierenden Abschnitts 62 klein gehalten wird, so dass er in den Rahmen 6 integriert werden kann.
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Um nun die konstruktiven Aspekte des Lichtleiters 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung näher zu beschreiben, definiert der Lichtemissionsabschnitt 44 einen Bereich oder eine Fläche mit Abmessungen, die mindestens eine Größenordnung größer (d.h. zehnmal größer) sein können als die Dicke des Diffusorkörpers 40 des Lichtleiters 4.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung ist die Dicke des Diffusorkörpers 40 eine dritte Abmessung des Diffusorkörpers 40, die die Längen- und Breitenabmessung ergänzt, die den Lichtemissionsabschnitt 44 des Diffusorkörpers 40 definieren.
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In einigen Ausführungsformen hat der Leitkörper 50 des Fortsatzes 5 eine Dicke, die im Wesentlichen gleich der Dicke des Diffusorkörpers 40 des Lichtleiters 4 ist. Die übrigen Abmessungen des Fortsatzes 5, z. B. die Abmessungen des Leitkörpers 50, können im Wesentlichen gleich sein wie die entsprechenden Abmessungen des Diffusorkörpers 40 des Lichtleiters 4 oder möglicherweise etwas kleiner oder größer, je nachdem, wie weit der Diffusorkörper 40 von der Lichtquelle 3 beabstandet werden soll.
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Um nun die Konstruktionsdetails einiger möglicher Ausführungsformen des Lichtleiters 4 zu beschreiben, zeigt 1 eine Schnittdarstellung relativ zu einer vertikalen Seitenebene eines Lichtleiters 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung. 1 zeigt, wie der Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 mit dem Fortsatz 5 gekoppelt ist, insbesondere am Diffusoreinlass 42 des Diffusorkörpers 40 und am Kopplungsabschnitt 54 des Fortsatzes 5. In dieser Figur ist dargestellt, wie die von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen „L“ durch den Lichtkollektor 52 in den Fortsatz 5 eintreten. Der Lichtkollektor 52 kann beispielsweise, wie dargestellt ist, eine konkave Form aufweisen. Der Lichtkollektor 52 kann jedoch auch jede andere Form haben, die zur Aufnahme der Lichtquelle 30 darin aufgebaut sein kann.
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Die Lichtstrahlen „L“, die in den Leitkörper 50 des Fortsatzes 5 eingetreten sind, werden durch Totalreflexion entlang des Fortsatzes 5 des Leitkörpers 50 geleitet, bis sie den Kopplungsabschnitt 54 erreichen. Mittels der optischen Einkopplung treten die Lichtstrahlen „L“ durch den Diffusoreinlass 42 in den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 ein. Im Diffusorkörper 40 werden die Lichtstrahlen „L“ gestreut und auf den Lichtemissionsabschnitt 44 gerichtet, aus dem sie aus dem Lichtleiter 4 austreten und für einen Betrachter sichtbar werden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Lichtleiter 4 einen Rahmen 6, der geeignet ist, den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 in geeigneter Weise zu umschließen, wobei eine Oberfläche des Lichtemissionsabschnitts 44 offen bleibt, aus dem die Lichtstrahlen „L“ austreten können.
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Wie in 1 dargestellt ist, enthält der Rahmen 6 in seiner Struktur den reflektierenden Abschnitt 62, z. B. als eine Schicht aus reflektierendem Material. In der dargestellten Ausführungsform ist die Lichtquelle 3 mechanisch und elektronisch mit einer Leiterplatte (PCB) verbunden. Die Lichtquelle kann eine oder mehrere lichtemittierende Dioden (LEDs) umfassen, die mehrfarbige Rot-Grün-Blau (RGB)-Vorrichtungen sein können, optional mit einer LED, die so aufgebaut ist, dass sie weißes Licht emittiert.
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2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform des Lichtleiters 4, gemäß der vorliegenden Offenbarung. 2 zeigt, wie der Lichtleiter 4 aus einem Stück gefertigt werden könnte, wobei der Diffusorkörper 40 und der Fortsatz 5 zu einem einzigen Bauteil zusammengefügt sind. Die Figur zeigt die optische Kopplung zwischen dem Diffusoreinlass 42 des Diffusorkörpers 40 und dem Kopplungsabschnitt 54 des Fortsatzes 5.
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Wie in 2 dargestellt ist, können die Abmessungen des Fortsatzes 5 im Wesentlichen denen des Diffusorkörpers 40 des Lichtleiters 4 entsprechen, so dass das obere Ende des Lichtemissionsabschnitts 44 um den doppelten Abstand vom Lichteintrittsabschnitt des Lichtleiters 4, insbesondere vom Lichtkollektor 52 des Fortsatzes 5, weiter entfernt werden kann. Die Figur zeigt auch eine mögliche Ausführungsform eines Rahmens 6, der dazu geeignet ist, um den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 angeordnet zu werden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Rahmen 6 einen reflektierenden Abschnitt 62.
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In 2 ist ebenfalls ein lösbares Befestigungselement 64 in Form eines Schnappelements dargestellt. Diese Figur zeigt den Leitkörper 50 mit einem flachen Abschnitt, in dem Befestigungselemente 502 in Form von Durchgangslöchern vorgesehen sind. Die lösbaren Befestigungselemente 64 in Form von Schnappelementen sind so gestaltet, dass sie in die Durchgangslöcher eingesetzt werden können.
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2 zeigt auch das Fenster 61, durch das die Oberfläche des Lichtemissionsabschnitts 44 für einen Beobachter sichtbar sein kann. Die Figur zeigt auch den reflektierenden Abschnitt 62, der einem solchen Fenster 61 zugewandt ist, wobei er im Wesentlichen parallel zu diesem verläuft. 2 zeigt auch die Position der Öffnung 60, die zur Aufnahme des Diffusorkörpers 40 des Lichtleiters 4 in den Innenbereich des Rahmens 6 ausgebildet ist.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Leuchtenanordnung 2 der vorliegenden Offenbarung mindestens einen Lichtleiter 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Lichtleiter 4 der vorliegenden Offenbarung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Leuchtenanordnung 2 für ein Kraftfahrzeug. Bei der Leuchtenanordnung 2 kann es sich beispielsweise um eine Heckleuchte handeln, wie z. B. eine Bremsleuchte oder einen hinteren Blinker.
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In einigen Ausführungsformen, und wie in 3 dargestellt ist, umfasst die Leuchtenanordnung 2 mindestens eine Tragstruktur 22. Die Lichtquellen 3 können von der Tragstruktur 22 gehalten werden. Solche Lichtquellen 3 sind dazu geeignet, die Funktionen der Leuchtenanordnung 2 zu realisieren.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff „Funktionen“ auf die Emission von Licht einer geeigneten typabhängigen Farbe, mit photometrischen Spezifikationen, die durch eine oder mehrere gesetzliche Anforderungen vorgegeben sind, wie z. B. Bremslicht, Standlicht, Blinker, Rückfahrlicht usw. Beispielsweise kann die Leuchtenanordnung 2 so aufgebaut sein, dass sie verschiedene der Lichtquellen 3 mit einer Farbe und anderen Eigenschaften (z. B. Intensität, Blinkgeschwindigkeit usw.) beleuchtet, um das Bremslichtsignal und/oder die Funktion des hinteren Blinkers zu realisieren.
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Die Tragstruktur 22 kann Befestigungselemente (nicht dargestellt) enthalten, um die Leuchtenanordnung 2 in einem in der Karosserie des Automobils ausgebildeten Gehäuse zu befestigen.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung relativ zu einer seitlichen Vertikalebene einer Leuchtenanordnung 2 mit einem Lichtleiter 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Diese Figur zeigt, wie der Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 in einer höheren Position, relativ zu einer vertikalen Achse „Z“, oberhalb einer den Lichtleiter 4 haltenden Leiterplatte 24 angeordnet werden kann. Der Fortsatz 5, insbesondere der Leitkörper 50, stützt den Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 in einem Abstand oberhalb der Leiterplatte 24 ab. Die Leiterplatte 24, die die Lichtquellen 3 trägt, ist auf einer Tragstruktur 22 der Leuchtenanordnung 2 angeordnet. Der Lichtleiter 4 umfasst auch einen Rahmen 6, der eine Fläche definiert, durch die das Licht austreten und für einen Betrachter sichtbar werden kann. Die übrigen in 4 dargestellten Konstruktionsdetails der Leuchtenanordnung 2 sind lediglich Beispiele und können je nach den Eigenschaften der Leuchtenanordnung 2 selbst variieren, z. B. je nach den darin implementierten Funktionen und/oder Anwendungsdetails, wie z. B. den Konstruktionsanforderungen eines bestimmten Automobils.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Leuchtenanordnung 2 eine Anzahl von Lichtleitern 4. In solchen Ausführungsformen kann mindestens einer der Lichtleiter 4 einen Fortsatz 5 aufweisen, der geeignet ist, den entsprechenden Diffusorkörper 40 des Lichtleiters 4 in einem Abstand zu der Trägerstruktur 22 oder einer Leiterplatte 24 zu platzieren. Insbesondere sieht die Offenbarung vor, den Diffusorkörper 40 in Bezug auf eine vertikale Achse „Z“ weiter von den Lichtquellen 3 zu entfernen. Durch diese Anordnung können die Lichtemissionsabschnitte 44 der Körper 40 in zwei unterschiedlichen Höhen relativ zu einer Bezugsebene angeordnet werden. Diese Anordnung ermöglicht es auch, einen dreidimensionalen Effekt zu erzeugen, wobei die Lichtemissionsabschnitte 44 verschiedener Lichtleiter 4 in zwei oder mehr unterschiedlichen Höhen im Raum positioniert werden.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung von zwei Lichtleitern 4, die zum Einbau in eine Autoleuchtenanordnung 2 miteinander gekoppelt sind. Wie in 3 dargestellt ist, umfasst ein Lichtleiter 4 einen Fortsatz 5, während der andere Lichtleiter 4 den Fortsatz 5 nicht aufweist. Dadurch ist es möglich, zwei Lichtemissionsabschnitte 44 zu haben, die auf unterschiedlichen Höhen entlang einer vertikalen Achse „Z“ angeordnet sind. Die Formgebung des Diffusorkörpers 40 jedes Lichtleiters 4 ist im Wesentlichen ähnlich, und beide Lichtleiter 4 umfassen jeweils einen Rahmen 6, der den reflektierenden Abschnitt 62 enthält.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung, bezogen auf eine seitliche vertikale Ebene, einer Leuchtenanordnung 2, die zwei Lichtleiter 4 umfasst. Wie in 5 dargestellt ist, umfasst ein Lichtleiter 4 einen Fortsatz 5, während der andere Lichtleiter 4 keinen Fortsatz 5 aufweist. Diese Figur zeigt, wie ein besonderer visueller Effekt der Leuchtenanordnung 2 erzielt werden kann, weil die Körper 40 der Lichtleiter 4 in unterschiedlichen Höhen relativ zur vertikalen Achse „Z“ positioniert sind, zusätzlich dazu, dass sie sich in unterschiedlichen Positionen relativ zu einer Achse senkrecht zur vertikalen Achse „Z“ befinden.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Leuchtenanordnung 2 zwei oder mehr Lichtleiter 4, die jeweils einen Fortsatz 5 aufweisen. In solchen Ausführungsformen können mindestens zwei der Fortsätze 5 unterschiedliche Längen entlang einer Dimension orthogonal zur Tragstruktur 22 haben, z. B. unterschiedliche Längen relativ zur vertikalen Achse „Z“. Eine solche Konfiguration erlaubt es, die Lichtemissionsabschnitte 44 des Diffusorkörpers 40 in unterschiedlichen Höhen relativ zu einer Bezugsebene zu positionieren, so dass die Leuchtenanordnung 2 einen dreidimensionalen Effekt unter Verwendung von zwei oder mehr Lichtleitern 4 erzeugen kann, deren Lichtemissionsabschnitte 44 in unterschiedlichen Abständen und Höhen im Raum positioniert sind.
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In einigen Ausführungsformen können die Lichtleiter 4 der vorliegenden Offenbarung die durch den Diffusorkörper 40 verursachten Verluste kompensieren, da der Diffusorkörper 40 weiter entfernt von den Lichtquellen 3 positioniert werden kann. Die Lichtleiter 4 der vorliegenden Offenbarung können auf unterschiedliche Weise für verschiedene Ausführungslösungen einer Leuchtenanordnung 2 verwendet werden, z. B. können sie ausschließlich für ästhetische Zwecke verwendet werden.
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Der Lichtleiter 4 der vorliegenden Offenbarung kann die Emission von Lichtstrahlen durch den Lichtemissionsabschnitt 44 maximieren, wodurch es möglich ist, die Konstruktion eines Lichtleiters 4 mit verringerten Verlusten zu vereinfachen und somit die Kosten und/oder die Komplexität für den Zusammenbau des Lichtleiters 4 zu reduzieren. Der Lichtleiter 4 der vorliegenden Offenbarung kann es ermöglichen, dass die Leuchtenanordnung 2 zu geringeren Kosten hergestellt werden kann, da er es ermöglicht, Funktionen in einer Kraftfahrzeug-Leuchtenanordnung 2 zu implementieren, die durch stilistische und ästhetische Spezifikationen vorgegebene Formen haben können, ohne dass die Einhaltung strenger technischer Vorgaben erforderlich ist. Die vorliegende Offenbarung kann eine Leuchtenanordnung 2 mit einer geringeren Anzahl von Lichtquellen 3 ermöglichen, als sonst zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Lichtemissionsabschnitts 44, auch eines relativ großen, der von den Lichtquellen 3 entfernt sein kann, erforderlich wäre.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder auf eine Einschränkung der Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, wo anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch in vielfältiger Weise variiert werden. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sollen in den Umfang der Offenbarung einbezogen werden.