DE102021003150B3 - Beleuchtungsvorrichtung mit Ringlichtleiter und Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung mit Ringlichtleiter und Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (1) mit einem Ringlichtleiter (2), einer Einkoppelstruktur (3) zum Einkoppeln von Licht in den Ringlichtleiter (2) und einer Lichtquelle (4) zum Zuführen von Licht in die Einkoppelstruktur (3), wobei der Ringlichtleiter (2) an wenigstens einer Stelle eine Biegung (5) aufweist, sich die Einkoppelstruktur (3) in wenigstens zwei Arme (7) verzweigt und die Arme (7) an der Stelle der Biegung (5) zum Einkoppeln des Lichts in verschiedene Richtungen in den Ringlichtleiter (2) münden, und wenigstens zwei zueinander benachbarte Arme (7) der Einkoppelstruktur (3) durch einen Quersteg (6) miteinander verbunden sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ringlichtleiter (2) im Wesentlichen in einer durch eine erste Richtung (x1) und eine zur ersten Richtung (x1) orthogonale zweite Richtung (x2) definierten Ebene verläuft und eine Stärke (d) des Querstegs (6) in eine dritte, orthogonal aus der Ebene ragende Richtung (x3) geringer ist, als eine Stärke (D) des Ringlichtleiters (2) in die dritte Richtung (x3).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Ringlichtleiter nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung.
  • Technische Geräte weisen oftmals Beleuchtungsvorrichtungen auf, mit deren Hilfe Informationen und/oder Hinweise ausgegeben werden können oder auch ein besonders ästhetisches Erscheinungsbild des technischen Geräts oder einer Umgebung des technischen Geräts erzeugt werden kann. Bei einem Instrumentenbrett eines Fahrzeugs können beispielsweise Bedienelementen wie Kippschalter oder Drehregler be- oder hinterleuchtet sein. Mit Hilfe von Warnleuchten können zudem Hinweise auf eine Fehlfunktion ausgegeben werden. Es können auch Lichtleisten zur Erzeugung einer wohligen Innenraumatmosphäre in die Fahrzeugstruktur integriert sein. Ferner weist das Fahrzeug auch an seinem Äußeren Beleuchtungsvorrichtungen wie Scheinwerfer, Blinker oder Heckleuchten auf.
  • Beleuchtungsvorrichtungen werden zunehmend dazu genutzt, dass Design eines Fahrzeugs besonders ansprechend zu gestalten. So wird eine Form und Lichtabstrahlungscharakteristik der Beleuchtungsvorrichtungen gezielt auf das Fahrzeugdesign abgestimmt. Eine besondere Rolle spielen dabei Lichtleiter, mit deren Hilfe besonders ästhetische Beleuchtungsvorrichtungen mit einer vergleichsweise komplexen Geometrie geschaffen werden können. Ein solcher Lichtleiter weist eine oder mehrere Eintrittsfenster zum Einkoppeln von Licht auf, sowie ein oder mehrere Austrittsfenster zum gezielten Abstrahlen des Lichts in eine Zielrichtung. Solche Lichtleiter werden beispielsweise zur Ausbildung eines besonders charakteristischen Tagfahrlichts oder besonders charakteristischer Heckleuchten von Fahrzeugen genutzt.
  • Zur Wahrung der Ästhetik sollte dabei der Lichtleiter eine gleichbleibende Helligkeitsverteilung aufweisen. Insbesondere scharfe Biegungen können zu einer heterogenen Lichtverteilung im Lichtleiter führen, da dann sich im Lichtleiter ausbreitendes Licht nicht mehr vollständig innerhalb des Lichtleiters reflektiert wird, sondern aufgrund eines den Grenzwinkel der Totalreflektion unterschreitenden Einfallswinkels aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird. Um auch bei stark gebogenen Lichtleitern, insbesondere geschlossenen Lichtleitern, auch als Ringlichtleiter bezeichnet, für eine gleichbleibende Lichtverteilung zu sorgen, werden typischerweise mehrere Leuchtmittel zum Einkoppeln von Licht in den Lichtleiter verwendet. Dies hat den Nachteil, dass somit vergleichsweise viel Bauraum zum Vorsehen der Leuchtmittel benötigt wird, und zum anderen steigen mit zunehmender Leuchtmittelanzahl auch die Produktionskosten der Beleuchtungsvorrichtung.
  • Aus der DE 10 2009 015 382 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für einen Zeiger eines Zeigerinstruments bekannt. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst einen geschlossenen Ringlichtleiter mit wenigstens einem Einkoppelarm zum Einkoppeln von Licht in den Ringlichtleiter. Der Einkoppelarm weist eine in Richtung des Ringlichtleiters nach innen gewölbte Stirnseite zum Einkoppeln einer besonders hohen Lichtmenge auf. Die Stirnseite ist dabei einer Lichtquelle in Form einer LED zugewandt. Mit Hilfe des Ringlichtleiters soll das von der LED in den Ringlichtleiter eingekoppelte Licht möglichst gleichmäßig über den Umfang des Zeigerinstruments verteilt werden, um einen Zeiger des Zeigerinstruments unabhängig von seiner Stellung mit konstanter Helligkeit zu beleuchten. An einer dem Zeiger abgewandten Seite weist der Ringlichtleiter eine Oberflächenstruktur zur Ausbildung einer Sekundärlichtquelle auf, sodass an der Oberflächenstruktur reflektiertes Licht in Richtung des Zeigers gelenkt wird. Nachteilig ist dabei jedoch, dass trotz Vorsehen der Oberflächenstruktur bei Verwenden lediglich einer einzigen LED und eines einzigen Einkoppelarms keine homogene Lichtverteilung um den vollständigen Kreisumfang des Ringlichtleiters erzeugt werden kann.
  • Gattungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen sind auch aus der DE 10 2009 027 792 A1 , DE 102 05 694 A1 und DE 10 2021 100 884 A1 bekannt.
  • Darüber hinaus offenbaren zudem die DE 10 2008 021 290 A1 und US 10 351 056 B2 jeweils eine gattungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung, bei der die Arme einer in einen Ringlichtleiter einmündenden Einkoppelstruktur durch einen Steg verbunden sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung mit einem Ringlichtleiter anzugeben, bei der trotz Vorsehens einer einzigen Lichtquelle ein besonders ästhetisches Lichtbild mittels des Ringlichtleiters erzeugbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
  • Bei einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Ringlichtleiter, einer Einkoppelstruktur zum Einkoppeln von Licht in den Ringlichtleiter und einer Lichtquelle zum Zuführen von Licht in die Einkoppelstruktur weist der Ringlichteiter an wenigstens einer Stelle eine Biegung auf und die Einkoppelstruktur verzweigt sich in wenigstens zwei Arme, welche an der Stelle der Biegung zum Einkoppeln des Lichts in verschiedene Richtungen in den Ringlichtleiter münden. Dabei sind wenigstens zwei zueinander benachbarte Arme der Einkoppelstruktur durch einen Quersteg miteinander verbunden. Erfindungsgemäß verläuft der Ringlichtleiter im Wesentlichen in einer durch eine erste Richtung und eine zur ersten Richtung orthogonale zweite Richtung definierten Ebene, wobei eine Stärke des Querstegs in eine dritte, orthogonal aus der Ebene ragende Richtung geringer ist, als eine Stärke des Ringlichtleiters in die dritte Richtung.
  • Mit Hilfe der sich in zwei Arme verzweigenden Einkoppelstruktur lässt sich das von der Lichtquelle der Einkoppelstruktur zugeführte Licht so in den Ringlichtleiter einkoppeln, dass es sich im Ringlichtleiter in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen ausbreitet. Dies lässt sich so verstehen, dass sich das Licht im Ringlichtleiter sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn ausbreitet. Dies sorgt dafür, dass der Ringlichtleiter besonders homogen ausgeleuchtet wird.
  • Der Ringlichtleiter kann dabei ein beliebiges transparentes und/oder halb transparentes Material, wie beispielsweise Acrylglas, umfassen. Der Ringlichtleiter kann partiell auch mit einem reflektierenden Material beschichtet sein, um das Auskoppeln von Licht an einer ungewünschten Stelle aus dem Ringlichtleiter zu unterbinden. Ferner kann ein Querschnitt des Ringlichtleiters derart ausgestaltet sein, dass aus einem Austrittsfenster vom Ringlichtleiter abgestrahltes Licht gezielt fokussiert wird. Hierzu kann der Ringlichtleiter beispielsweise eine elliptische Querschnittsform aufweisen. Der Ringlichtleiter kann, wie aus dem Stand der Technik bereits bekannt, auch an seiner Außenseite strukturiert sein, beispielsweise um eine Sekundärlichtquelle auszubilden.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung erlaubt das Erzeugen eines homogenen Lichtbilds, trotz Vorsehens einer einzigen Lichtquelle. Da nur eine Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht in den Ringlichtleiter verwendet wird, lässt sich die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung besonders einfach konstruieren. Zudem lässt sich die Beleuchtungsvorrichtung kostengünstig herstellen, da vergleichsweise wenige Bauteile zur Ausbildung der Beleuchtungsvorrichtung erforderlich sind.
  • Um das Licht in die beiden Richtungen, also im und entgegen des Uhrzeigersinns, in den Ringlichtleiter einzukoppeln, ist es erforderlich, die Einkoppelstruktur im Bereich der Biegung vorzusehen. Dies führt dazu, dass die Lichtquelle direkt auf die Biegung des Ringlichtleiters gerichtet ist. Dies führt dazu, dass der Ringlichtleiter an der Stelle der Biegung besonders hell erscheinen kann, was ein homogenes Erscheinungsbild des Ringlichtleiters gefährdet. Mit Hilfe des Querstegs lässt sich jedoch die Ausleuchtung der Biegung gezielt steuern. Dabei ist es möglich, dass der Quersteg selbst eine Lücke aufweist.
  • Über die Stärke des Querstegs lässt sich eine Ausleuchtung der Biegung, an der die Einkoppelstruktur in den Ringlichtleiter mündet, einstellen. Da die Lichtquelle direkt auf die Biegung gerichtet ist, würde diese ohne Vorsehen des Querstegs im Vergleich zum restlichen Ringlichtleiter als zu hell erscheinen. Durch Reduzieren eines Querschnitts im Bereich des Querstegs lässt sich diese Helligkeit jedoch so reduzieren, dass der Ringlichtleiter an sämtlichen Stellen homogen hell erscheint. Die Stärke des Querschnitts kann jedoch auch erhöht oder verringert werden, um die Biegung heller oder dunkler erscheinen zu lassen als den Rest des Ringlichtleiters, falls dies gewünscht ist. Hierdurch können gezielt Lichtakzente gesetzt werden.
  • Dabei kann die Stärke des Querstegs konstant sein oder auch über die Ausdehnung des Querstegs variieren. Beispielsweise kann die Stärke des Querstegs kontinuierlich ab- und wieder zunehmen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Beleuchtungsvorrichtung sieht vor, dass der Ringlichtleiter an zumindest einer Stelle so stark gebogen ist, dass im Bereich der entsprechenden Biegung der Einfallswinkel von sich durch den Ringlichtleiter ausbreitendem Licht auf eine Innenwandung des Ringlichtleiters gleichgroß oder kleiner ist, als der Grenzwinkel der Totalreflektion. Generell kann der Ringlichtleiter abgesehen von der Biegung, an der die Einkoppelstruktur in den Ringlichtleiter mündet, kreisrund oder elliptisch verlaufen. In diesem Falle ist der Einfallswinkel von sich durch den Ringlichtleiter ausbreitendem Licht auf die Innenwandung so groß, dass es zu Totalreflektionen des sich durch den Ringlichtleiter ausbreitenden Lichts an der Innenwandung kommt. Weist der Ringlichtleiter jedoch wenigstens eine vergleichsweise stark gekrümmte Biegung auf, so kann der Einfallswinkel des sich durch den Ringlichtleiter ausbreitenden Lichts auf die Innenwandung des Ringlichtleiters an dieser Stelle den Grenzwinkel der Totalreflektion annehmen oder diesen unterschreiten. Dies führt dazu, dass Licht unerwünschter Weise aus dem Ringlichtleiter ausgekoppelt wird. Somit nimmt die sich durch den Ringlichtleiter nach der entsprechenden Biegung ausbreitende Lichtmenge ab. Mit Hilfe der sich verzweigenden Einkoppelstruktur lässt sich jedoch so viel Licht in den Ringlichtleiter einkoppeln, dass trotz des Auskoppelns von Licht im Bereich entsprechend stark gebogener Biegungen genug Licht im Ringlichtleiter verbleibt, um diesen für eine ästhetische Beleuchtung ausreichend homogen ausgeleuchtet erscheinen zu lassen.
  • Somit kann die Beleuchtungsvorrichtung bzw. der Ringlichtleiter auch eine sonst homogen nur schwer auszuleuchtende Formgebung annehmen wie beispielsweise eine quadratische, eine sechseckige oder eine beliebige polygonale Form. Insbesondere sind dabei die der Einkoppelstruktur am nächsten liegenden Biegungen weniger stark gekrümmt, als die entfernt von der Einkoppelstruktur vorgesehenen Biegungen. Dies erlaubt es noch mehr Licht in von der Einkoppelstruktur entfernte Bereiche des Ringlichtleiters zu transportieren.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sieht ferner vor, dass der Ringlichtleiter über seinen Umfang eine konstante Querschnittsfläche aufweist, insbesondere mit einer konstanten Querschnittsform. Generell kann der Ringlichtleiter über seinen Umfang auch eine wechselnde Querschnittsfläche aufweisen und auch seine Querschnittsform ändern. Dies erschwert jedoch das Vorsehen einer homogenen Lichtverteilung entlang des Ringlichtleiters. Indem die Querschnittsfläche, insbesondere auch die Querschnittsform, jedoch in Umfangsrichtung um den Ringlichtleiter konstant gehalten werden, lässt sich besonders zuverlässig eine homogene Ausleuchtung des Ringlichtleiters gewährleisten. Mittels einer entlang des Ringlichtleiters wechselnden Querschnittsform und/oder Querschnittsfläche hingegen können nach Wunsch auch gezielte Lichtakzente gesetzt werden. Beispielsweise kann so ein graduell erscheinendes Lichtbild erzeugt werden, da der Ringlichtleiter in unterschiedlichen Umfangsabschnitten eine unterschiedliche Beleuchtungsstärke, also einen unterschiedlichen flächenbezogenen Lichtstrom, aufweist.
  • Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung weisen die Arme, an einer Stelle an denen sie jeweils in den Ringlichtleiter übergehen, eine gleiche Querschnittsfläche auf wie der Ringlichtleiter an der entsprechenden Stelle, insbesondere mit einer gleichen Querschnittsform wir der Ringlichtleiter. Hierdurch lässt sich das Erzeugen der homogenen Ausleuchtung des Ringlichtleiters noch zuverlässiger sicherstellen. Nimmt beispielsweise die Querschnittfläche des Ringlichtleiters über den Umfang konstant zu, so kann einer der Arme der Einkoppelstruktur einen vergleichsweise kleinen Querschnitt aufweisen, um vergleichsweise wenig Licht in den dünnen Bereich des Ringlichtleiters einzukoppeln, und der jeweils andere Arm des Ringlichtleiters einen vergleichsweise großen Querschnitt aufweisen, um in dem dicken Bereich des Ringlichtleiters auch mehr Licht einkoppeln zu können. So lässt sich auch bei einem asymmetrisch ausgestalteten Ringlichtleiter eine homogene Lichtverteilung gewährleisten. Wird dabei für die Arme der Einkoppelstruktur auch die gleiche Querschnittform gewählt wie die des Ringlichtleiters an der entsprechenden Stelle, so kann die Ästhetik der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung verbessert werden.
  • Es ist auch möglich, dass der Ringlichtleiter eine konstante Querschnittsfläche und die beiden Arme der Einkoppelstruktur eine zueinander abweichende Querschnittsfläche aufweisen. Mit anderen Worten kann ein Arm dünner und ein Arm dicker ausgeführt sein, als der jeweils andere Arm. Hierdurch können noch gezielter Lichtakzente gesetzt werden. Beispielsweise kann auch hierdurch ein graduelles Licht erzeugt werden, indem unterschiedlich viel Licht in den Uhrzeigersinn beziehungsweise entgegen des Uhrzeigersinns in den Ringlichtleiter eingekoppelt wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sieht ferner vor, dass die Arme einen konstanten Querschnittsverlauf aufweisen. Ein konstanter Querschnittsverlauf führt zu einer auf den Querschnitt betrachteten gleichbleibenden Helligkeitsverteilung. Hierdurch wird eine homogene Beleuchtung des Ringlichtleiters, insbesondere bei einem symmetrisch ausgeführten Ringlichtleiter, noch zuverlässiger sichergestellt.
  • Bevorzugt weisen dabei wenigstens zwei Arme den gleichen Querschnittverlauf auf. Dabei können die beiden Arme auch dieselbe Länge aufweisen. Weisen die beiden Arme den gleichen Querschnittsverlauf auf, so wird sowohl in Richtung des Uhrzeigersinns, als auch entgegen des Uhrzeigersinns gleichviel Licht in den Ringlichtleiter eingekoppelt. Dies begünstigt die homogene Ausleuchtung des Ringlichtleiters noch weiter.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sieht ferner vor, dass die Lichtquelle ein einziges Leuchtmittel umfasst. Hierdurch kann ein Aufbau der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung noch weiter vereinfacht werden, wodurch Kosten weiter reduziert werden können. Beispielsweise kann die Lichtquelle ein einziges Leuchtmittel in Form einer einzigen LED umfassen. LEDs stellen breit verfügbare und kostengünstige Bauteile dar. Zudem weisen LEDs typischerweise eine hohe Energieeffizienz auf, was einen effizienten Betrieb der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht. Anstelle einer LED kann als Leuchtmittel beispielsweise aber auch ein Laser, eine Glühlampe oder dergleichen verwendet werden.
  • Bevorzugt ist der Ringlichteiter an vier Stellen gebogen, wobei die einzelnen Biegungen den Ringlichteiter jeweils mit einem Winkel von 90° umlenken. In einer Draufsicht erscheint der Ringlichteiter so quadratisch. Hierdurch wird eine besonders ästhetische Beleuchtungsvorrichtung geschaffen. Trotz der vergleichsweise vielen Biegungen wird mit Hilfe der sich in wenigstens zwei Arme aufteilenden Einkoppelstruktur so viel Licht in den Ringlichteiter eingekoppelt, dass auch ein vierfach gebogener Ringlichteiter homogen ausgeleuchtet werden kann.
  • Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug wenigstens eine im vorigen beschriebene Beleuchtungsvorrichtung auf. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Pkw, Lkw, Transporter, Bus oder dergleichen handeln. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise in ein Instrumentenbrett des Fahrzeugs integriert sein und zur Beleuchtung eines Bedienelements wie eines Schalters, eines Touchfelds oder dergleichen verwendet werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise auch eine Hinweis- oder Warnleuchte des Fahrzeugs beleuchtet werden. Auch kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zur Ausbildung eines Ambiente-Lichts verwendet werden. Hierdurch können besonders ästhetische Lichteffekte innerhalb des Fahrzeugs erzeugt werden. Dies erhöht einen Komfort und das Nutzererlebnis von Fahrzeuginsassen. Ferner ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zur Ausbildung fahrzeugexterner Leuchten wie Scheinwerfer oder Heckleuchten verwendet wird. Hierdurch lässt sich eine gleichmäßige Lichtverteilung trotz einer komplexen Ringlichtleiter-Geometrie erzeugen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung;
    • 2 eine Schnittansicht durch die in 1 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung;
    • 3 eine Detailansicht eines Ringlichtleiters der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
    • 4 eine Detailansicht einer Einkoppelstruktur zum Einleiten von Licht in den Ringlichtleiter;
    • 5 eine schematische Ansicht eines alternativen Einkoppelstruktur mit sich erweiternden Armen;
    • 6 eine schematische Ansicht einer weiteren alternativen Einkoppelstruktur und eines weiteren alternativen Ringlichtleiters in einer asymmetrischen Ausführung;
    • 7 eine Prinzipdarstellung von unter verschiedenen Einfallswinkeln auf eine Innenwandung des Ringlichtleiters einfallendem Licht;
    • 8 eine schematische Ansicht eines alternativen Ringlichtleiters mit drei Biegungen;
    • 9 eine schematische Ansicht eines weiteren alternativen Ringlichtleiters mit einer Vielzahl an Biegungen; und
    • 10 eine schematische Ansicht eines weiteren alternativen Ringlichtleiters, ausgeführt als Doppelring.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1. Diese kann beispielsweise als Heckleuchte eines Fahrzeugs oder Ambient-Leuchte ausgeführt sein. Bei dem Beispiel einer Heckleuchte dient ein Leuchtfeld 10 zur Abgabe eines roten Markierungslichts. Als Farbfilter umfasst das Leuchtfeld 10 beispielsweise eine rote Abdeckscheibe 11. Die Abdeckscheibe 11 kann beispielsweise Acrylglas umfassen. In einer Draufsicht auf die Heckleuchte ist hinter der Abdeckscheibe 11 ein Ringlichteiter 2 angeordnet. Mit Hilfe des Ringlichteiters 2 lässt sich ein besonders ästhetisches und homogenes Ringlicht erzeugen. Das Ringlicht kann beispielsweise zur Ausbildung eines durch die Abdeckscheibe 11 herausleuchtenden Bremslichts verwendet werden. Betätigt eine fahrzeugführende Person das die Heckleuchte umfassenden Fahrzeugs das Bremspedal, so wird Licht in den Ringlichteiter 2 zur Erzeugung eines Ringlichts eingekoppelt. Das Leuchtfeld 10 ist ferner von einer Halterung 12 umgeben. Mit der Halterung 12 kann die Beleuchtungsvorrichtung 1 an eine nicht näher dargestellte Fahrzeugkarosserie angeschlossen werden.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht durch einen in 1 eingezeichneten Schnitt A-A. So umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein LED-Array 13 zum Beleuchten des Leuchtfelds 10. Die LEDs des LED-Arrays 13 sind auf eine Streuscheibe 14 gerichteten, um das Leuchtfeld 10 gleichmäßig zu beleuchten. Das LED-Array 13 wird beispielsweise aktiviert, wenn die fahrzeugführende Person des Fahrzeugs das Fahrzeug startet oder die Scheinwerfer des Fahrzeugs aktiviert.
  • Im Falle einer Ambient-Leuchte kann in die Abdeckscheibe 11 beispielsweise ein Logo und/oder Schriftzug integriert sein. Der Ringlichtleiter 2 wird zusammen mit dem LED-Array 13 aktiviert und gibt über ein Streuelement 15 Licht an die Halterung 12 ab. Die Halterung 12 bildet in diesem Falle einen Reflektor aus, um das Lichtfeld 10 als erhabene Leuchte erscheinen zu lassen.
  • Im Beispiel des im Vorigen beschriebenen Bremslichts wird Licht in den Ringlichtleiter 2 eingekoppelt, wenn die fahrzeugführende Person bremst. Zur Erzeugung eines hell leuchtenden, gegenüber dem Leuchtfeld 10 scharf abgegrenzten und aus dem Leuchtfeld 10 herausleuchtenden Lichtquadrats weist die Beleuchtungsvorrichtung 1 jedoch einen gegenüber dem in 2 dargestellten, abgeänderten Aufbau auf. So ist beispielsweise der Ringlichtleiter 2 gemeinsam mit dem LED-Array 13 innerhalb des Leuchtfelds 10 angeordnet und von einem Gehäuse 16 umschlossen. Alternativ kann der Ringlichtleiter 2, wie dargestellt, außerhalb des Gehäuses 16 angeordnet sein, wobei das Gehäuse 16 dann transparent ausgeführt ist und das Streuelement 15 entfällt oder in das Gehäuse 16 übergeht.
  • 3 zeigt eine Detailansicht des Ringlichtleiters 2. Der Ringlichteiter 2 erstreckt sich in einer durch die beiden orthogonal aufeinander stehenden Richtungen x1 und x2 aufgespannten Ebene. Der Ringlichteiter 2 weist die Form eines Quadrats auf, wobei die Ecken des Quadrats abgerundet sind. An den entsprechenden Stellen weist der Ringlichteiter 2 Biegungen 5 auf. Im Bereich einer in 3 unten links dargestellten Biegung 5 ist eine Einkoppelstruktur 3 an den Ringlichteiter 2 angeschlossen. Mit Hilfe der Einkoppelstruktur 3 wird von einer Lichtquelle 4 erzeugtes Licht in den Ringlichteiter 2 eingekoppelt. Hierzu umfasst die Lichtquelle 4 ein einziges Leuchtmittel 9, beispielsweise in Form einer LED. Durch das Vorsehen lediglich einer einzigen Lichtquelle 4, insbesondere mit einem einzigen Leuchtmittel 9, kann ein Aufbau der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 vereinfacht werden, wodurch Herstellungskosten gesenkt werden können.
  • Die Einkoppelstruktur 3 wiederum verzweigt sich in zwei Arme 7, die im Bereich der unteren linken Biegung 5 in den Ringlichtleiter 2 münden. In dem Beispiel in 3 ist die Einkoppelstruktur 3 somit Y-förmig ausgestaltet. Das Aufgabeln der Einkoppelstruktur 3 in die beiden Arme 7 ermöglicht es, Licht, wie in 3 dargestellt, sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen des Uhrzeigersinns in den Ringlichteiter 2 einzukoppeln. Hierdurch wird eine besonders homogene Ausleuchtung des Ringlichteiters 2 ermöglicht. Das Einkoppeln des Lichts in den Ringlichteiter 2 ist durch drei gestrichelte Pfeile symbolisiert.
  • Zwischen den beiden Armen 7 ist ein Quersteg 6 angeordnet, der eine geringere Stärke d in eine dritte, orthogonal auf der durch die beiden Richtungen x1 und x2 aufgespannten Ebene stehende Richtung x3 aufweist, als eine Stärke D der beiden Arme 7 bzw. des Ringlichteiters 2. Die Stärken d und D sind in 4 dargestellt. Mit Hilfe des Querstegs 6 lässt sich eine Helligkeit im Bereich der unteren linken Biegung 5 gezielt steuern. So ist nämlich die Lichtquelle 4 direkt auf die untere linke Biegung 5 gerichtet. Ist dies erwünscht, kann diese durch einen dicken Quersteg 6 gezielt heller oder durch einen flachen Quersteg 6 oder vorsehen einer Lücke dunkler ausgeleuchtet werden als der Rest des Ringlichteiters 2. Bevorzugt wird die Stärke d so gewählt, dass jedoch die untere linke Biegung 5 gleichhell erscheint wie der restliche Bereich des Ringlichteiters 2. Somit erscheint der Ringlichteiter 2 in einem homogenen Licht, sprich mit einer homogenen Helligkeitsverteilung.
  • In dem Beispiel in 4 weisen die beiden Arme 7, sowie der Quersteg 6 eine rechteckförmige bzw. quadratische Querschnittsfläche auf. Generell ist es jedoch auch denkbar, dass die beiden Arme 7 eine kreisrunde, elliptische oder sonstige Querschnittsform aufweisen. Der Quersteg 6 kann in beliebiger Art und Weise in den Ringlichteiter 2 bzw. die Einkoppelstruktur 3 eingebracht sein. Beispielsweise kann zur Materialentfernung der Quersteg 6 gefräst sein. Insbesondere ist der Ringlichteiter 2 zusammen mit der Einkoppelstruktur 3 aus einem Bauteil gefertigt. Hierdurch werden Lichtreflektionen an Materialübergängen vermieden. Dies führt zu einer noch homogeneren Ausleuchtung des Ringlichteiters 2. Auch kann im Quersteg 6 selbst eine Lücke klaffen.
  • In dem Beispiel in 4 weisen die beiden Arme 7 die gleiche Querschnittsform und den gleichen Querschnittsdurchmesser auf. Somit fällt sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen des Uhrzeigersinns in den Ringlichteiter 2 gleichviel Licht, was bei einem konstanten Querschnitt des Ringlichteiters 2 zu einer homogenen Ausleuchtung führt.
  • 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der beiden Arme 7. So nimmt der Querschnittsdurchmesser der beiden Arme 7 von der Lichtquelle 4 zur Einmündung in den Ringlichteiter 2 kontinuierlich zu. Hierdurch kann eine Lichtverteilung in den Ringlichteiter 2 noch gezielter gesteuert werden.
  • Gemäß 6 können die beiden Arme 7 auch einen unterschiedlichen Querschnittsdurchmesser aufweisen. In dem Beispiel in 6 ist der Ringlichteiter 2 asymmetrisch ausgeführt und weist im Uhrzeigersinn einen kontinuierlich zunehmenden Querschnittsdurchmesser auf. Um einen solchen Ringlichteiter 2 dennoch homogen ausleuchten zu können, ist ein Querschnittsdurchmesser der jeweiligen Arme 7 der Einkoppelstruktur 3 an einen entsprechenden Querschnittsdurchmesser des Ringlichteiters 2 an den Stellen, an denen die beiden Arme 7 jeweils in den Ringlichteiter 2 übergehen, angepasst. So ist der in 6 links bzw. oben dargestellte Arm 7 in seinem Durchmesser kleiner als der rechte bzw. untere Arm 7 der Einkoppelstruktur 3. Somit wird mehr Licht entgegen des Uhrzeigersinns in den Ringlichteiter 2 eingekoppelt.
  • In Abhängigkeit eines Krümmungsgrads einer Biegung 5 besteht das Risiko, dass Licht aus dem Ringlichtleiter 2 ausgekoppelt wird, und somit eine homogene Ausleuchtung des Ringlichtleiters 2 gefährdet wird. Zur Veranschaulichung des physikalischen Prinzips der Totalreflektion dient 7. 7 zeigt auf eine Innenwandung 8 des Ringlichtleiters 2 einfallendes Licht zu verschiedenen Einfallswinkeln α1 und α2. Bei einem geringen Krümmungsradius einer Biegung 5 bzw. bei einem kreisförmigen oder elliptischen Ringlichtleiter 2 fällt das Licht entsprechend des Einfallswinkels α2 auf die Innenwandung 8 und wird vollständig zurück in den Ringlichtleiter 2 reflektiert. Fällt Licht mit einem dem Grenzwinkel β entsprechenden Einfallswinkel auf die Innenwandung 8, so wird ein Teil des Lichts tangential zur Innenwandung 8 durch diese hindurch bzw. entlang dieser geleitet. Sinkt der Einfallswinkel auf den Einfallswinkel α1, welcher kleiner ist als der Grenzwinkel β, so wird anteilig Licht aus dem Ringlichtleiter 2 ausgekoppelt. Dies gefährdet eine homogene Ausleuchtung des Ringlichtleiters 2. Mit Hilfe der sich verzweigenden Arme 7 wird jedoch so viel Licht in den Ringlichtleiter 2 eingekoppelt und dieses so gleichmäßig verteilt, dass trotz des Aufweisens mehrerer Biegungen 5 der Ringlichtleiter 2 als homogen ausgeleuchtet erscheinend beleuchtet werden kann.
  • Die 8 und 9 zeigen alternative Ausführungsformen des Ringlichtleiters 2 mit drei bzw. sieben Biegungen 5. Somit kann auch bei einem Ringlichtleiter 2 mit weniger oder mehr Biegungen 5 als der in 3 gezeigte Ringlichtleiter 2 ein homogenes Ringlicht, auch als Coronalicht bezeichnet, erzeugt werden.
  • Ferner ist es möglich, dass, wie 10 zeigt, der Ringlichtleiter 2 auch mehrere Ringe umfasst. Um die einzelnen Ringe mit Licht zu versorgen, ist dann die Einkoppelstruktur 3 in mehr als zwei Arme 7, hier in vier Arme 7, aufgeteilt. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 kann auch noch mehr Ringe bzw. Arme 7 umfassen. Dabei können die einzelnen Ringe auch nicht konzentrisch zueinander angeordnet sein und eine zueinander abweichende Geometrie aufweisen, sprich eine unterschiedliche Anzahl an Biegungen 5.

Claims (9)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (1) mit einem Ringlichtleiter (2), einer Einkoppelstruktur (3) zum Einkoppeln von Licht in den Ringlichtleiter (2) und einer Lichtquelle (4) zum Zuführen von Licht in die Einkoppelstruktur (3), wobei der Ringlichtleiter (2) an wenigstens einer Stelle eine Biegung (5) aufweist, sich die Einkoppelstruktur (3) in wenigstens zwei Arme (7) verzweigt und die Arme (7) an der Stelle der Biegung (5) zum Einkoppeln des Lichts in verschiedene Richtungen in den Ringlichtleiter (2) münden, und wenigstens zwei zueinander benachbarte Arme (7) der Einkoppelstruktur (3) durch einen Quersteg (6) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringlichtleiter (2) im Wesentlichen in einer durch eine erste Richtung (x1) und eine zur ersten Richtung (x1) orthogonale zweite Richtung (x2) definierten Ebene verläuft und eine Stärke (d) des Querstegs (6) in eine dritte, orthogonal aus der Ebene ragende Richtung (x3) geringer ist, als eine Stärke (D) des Ringlichtleiters (2) in die dritte Richtung (x3).
  2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringlichtleiter (2) an zumindest einer Stelle so stark gebogen ist, dass im Bereich der entsprechenden Biegung (5) der Einfallswinkel (α1, α2) von sich durch den Ringlichtleiter (2) ausbreitendem Licht auf eine Innenwandung (8) des Ringlichtleiters (2) gleich groß oder kleiner ist, als der Grenzwinkel (β) der Totalreflektion.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringlichtleiter (2) über seinen Umfang eine konstante Querschnittsfläche aufweist, insbesondere mit einer konstanten Querschnittsform.
  4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (7) an einer Stelle an denen sie jeweils in den Ringlichtleiter (2) übergehen eine gleiche Querschnittsfläche aufweisen wie der Ringlichtleiter (2) an der entsprechenden Stelle, insbesondere mit einer gleichen Querschnittsform wie der Ringlichtleiter (2).
  5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (7) einen konstanten Querschnittsverlauf aufweisen.
  6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Arme (7) den gleichen Querschnittsverlauf aufweisen.
  7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (4) ein einziges Leuchtmittel (9) umfasst.
  8. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringlichtleiter (2) an vier Stellen gebogen ist, wobei die einzelnen Biegungen (5) den Ringlichtleiter (2) jeweils mit einem Winkel von 90° umlenken.
  9. Fahrzeug, gekennzeichnet durch wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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