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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine erste und eine zweite Lichtquelle.
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Durch die vermehrte Verwendung von LED-Lichtquellen in Signalleuchten von Kraftfahrzeugen lassen sich Signallichtfunktionen unterschiedlicher Farbe, wie Blinkleuchte und Tagfahrlicht, aus einer optischen Bauteilanordnung zu realisieren. Auf der anderen Seite sind mit dem Einsatz von LED-Lichtquellen auch die Ansprüche bzgl. der Größe von Lichtaustrittsflächen und die Homogenität in Bezug auf deren Ausleuchtung gestiegen. Ist die Entfernung einer Lichtquelle zum Brennpunkt einer optischen Komponente in der gleichen Größenordnung, wie die Brennweite der optischen Komponente, kommt es zu einer nicht unerheblichen Ablenkung des ausfallenden Lichtbündels von der gewünschten Verteilung. Eine homogene Ausleuchtung einer Lichtaustrittsfläche, wie bspw. einer Lichtscheibe mit Kissenoptiken, ist i.d.R. nicht für alle Lichtquellen möglich. Häufig werden solche Multifunktionsleuchten mit Lichtleitern realisiert. Dies erfordert jedoch die Aufweitung von Lichtbündeln, und führt wiederrum zu Verlusten. Eine homogene Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche ist zudem ohne große Verluste meist nur für eine Lichtquelle möglich.
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Die vorliegende Erfindung soll eine lichttechnisch effiziente Lösung für multifunktionale Leuchten bieten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine erste und eine zweite Lichtquelle und eine Lichtscheibe mit einer den Lichtquellen zugewandten Lichteintrittsfläche und einer von den Lichtquellen abgewandten Lichtaustrittsfläche, wobei die Lichteintrittsfläche der Lichtscheibe eine Mehrzahl an optischen Elementen umfasst, und die Lichtaustrittsfläche eine Mehrzahl an Facetten umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das von der ersten und zweiten Lichtquelle ausgesandte Licht an einem jeweiligen optischen Element der Lichteintrittsfläche gebündelt wird, und das von einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der ersten Lichtquelle an einer dem jeweiligen optischen Element zugeordneten ersten Facette und das von einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der zweiten Lichtquelle an einer dem jeweiligen optischen Element zugeordneten zweiten Facette umgelenkt wird.
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Die erste und zweite Lichtquelle sind beispielsweise Halbleiterlichtquellen, Leuchtdioden, light emitting diodes, LEDs. Die Lichtquellen sind vorteilhafterweise unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Lichtquellen können beispielsweise voneinander verschieden farbiges Licht aussenden.
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Das von der ersten und zweiten Lichtquelle ausgesandte Licht wird durch ein jeweiliges optisches Element der Lichteintrittsfläche in einem Brennpunkt in der Nähe der Lichtaustrittsfläche gebündelt.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung erlaubt eine homogene Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche für die beiden Lichtquellen.
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Jedem optischen Element sind beispielsweise wenigstens zwei Facetten, eine erste und eine zweite Facette, zugeordnet. Das an einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der ersten Lichtquelle trifft vorteilhafterweise nur auf die erste Facette und das von einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der zweiten Lichtquelle trifft vorteilhafterweise nur auf die zweite Facette.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Dicke der Lichtscheibe und/oder eine Brennweite eines jeweiligen optischen Elements und/oder eine Erstreckung, insbesondere Breite und/oder Höhe und/oder Durchmesser, des jeweiligen optischen Elements derart gewählt und/oder aufeinander abgestimmt sind, dass das von einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der ersten Lichtquelle auf die dem jeweiligen optischen Element zugeordnete erste Facette und das von einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der zweiten Lichtquelle auf die dem jeweiligen optischen Element zugeordnete zweite Facette trifft. Die Dicke der Lichtscheibe bestimmt den Abstand zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche.
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Es kann sich als vorteilhaft erweisen, dass das von einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der ersten Lichtquelle und das von einem jeweiligen optischen Element gebündelte Licht der zweiten Lichtquelle in einem mittleren Abstand von etwa der Hälfte der Erstreckung des jeweiligen optischen Elements, auf die Lichtaustrittsfläche treffen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Lichtquelle in Bezug auf die Lichtscheibe derart angeordnet sind, dass das von der ersten Lichtquelle ausgesandte Licht und das von der zweiten Lichtquelle ausgesandte Licht in einem unterschiedlichen Einfallswinkel und/oder einer unterschiedlichen Einfallsrichtung auf ein jeweiliges optisches Element treffen. Die Anordnung der Lichtquellen umfasst beispielsweise einen Schwerpunkt. Licht, das von diesem Schwerpunkt ausgeht, wird von den optischen Elementen in einem Brennpunkt in der Nähe der Lichtaustrittsfläche gebündelt. Das Licht, das von den beiden Lichtquellen ausgeht, wird aufgrund der unterschiedlichen Einfallsrichtung räumlich versetzt auf der Lichtaustrittsfläche gebündelt. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung erlaubt eine beabstandete Anordnung der beiden Lichtquellen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente der Lichteintrittsfläche konvex gewölbte Abschnitte, insbesondere Kugelabschnitte, insbesondere Halbkugelabschnitte, oder Zylinderabschnitte, oder gewölbte Freiformabschnitte umfassen. Die Trennung des gebündelten Lichts erfolgt dann dementsprechend an Brennpunkten oder Brennkurven der optischen Elemente.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Facetten das Licht derart umlenken, dass mit der ersten und zweiten Lichtquelle eine ähnliche, insbesondere nahezu identische, Lichtverteilung erzeugt wird.
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Die Beleuchtungseinrichtung ist vorteilhafterweise zum Erzeugen von wenigstens zwei Signallichtfunktionen ausgebildet. Die Signallichtfunktionen können beispielsweise eine Blinklichtfunktion und/oder eine Tagfahrlichtfunktion umfassen.
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Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn in Lichtaustrittsrichtung nach der Lichtscheibe eine zusätzliche Streuscheibe vorgesehen ist. Die Lichtscheibe ist in diesem Fall eine Zwischenscheibe.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Facetten der Lichtaustrittsfläche Licht in unterschiedliche Richtungen umlenken. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die ersten Facetten, auf die das Licht der ersten Lichtquelle trifft, das Licht in jeweils unterschiedliche Richtungen umlenken. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die zweiten Facetten, auf die das Licht der zweiten Lichtquelle trifft, das Licht in jeweils unterschiedliche Richtungen umlenken. Weiter kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Facetten das Licht in jeweils unterschiedliche Richtungen umlenken. Auf diese Weise kann ein Lichtverteilungsmuster erzeugt werden, das abhängig von einem Blickwinkel und/oder einer Blickrichtung auf die Beleuchtungseinrichtung variiert. Weiter kann mit der ersten und der zweiten Lichtquelle ein jeweils unterschiedliches Lichtverteilungsmuster erzeugt werden.
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Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Beleuchtungseinrichtung mehr als zwei Lichtquellen, insbesondere eine Anzahl n an Lichtquellen umfasst. In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens erweist es sich als vorteilhaft, wenn jedem optischen Element der Lichteintrittsfläche der Lichtschreibe eine Anzahl n Facetten, entsprechend der Anzahl an Lichtquellen, zugeordnet ist.
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Weitere Ausführungsformen betreffen eine Kraftfahrzeugleuchte umfassend eine Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
- 2 einen schematischen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung aus 1, und
- 3a) bis 3d) verschiedene Lichtverteilungsmuster der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 10. Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung 10 eine erste Lichtquelle 12-1 und eine zweite Lichtquelle 12-2. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist der ersten und der zweiten Lichtquelle 12-1, 12-2 jeweils ein optisches Element, in diesem Fall jeweils eine plankonvexe Linse, 14-1, 14-2 zugeordnet.
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Weiter umfasst die Beleuchtungseinrichtung 10 eine Lichtscheibe 16 mit einer den Lichtquellen 12-1, 12-2 zugewandten Lichteintrittsfläche 18 und einer von den Lichtquellen 12-1, 12-2 abgewandten Lichtaustrittsfläche 20. Auf der Lichteintrittsfläche 18 der Lichtscheibe 16 sind eine Mehrzahl an optischen Elementen 22 vorgesehen. Auf der Lichtaustrittsfläche 20 der Lichtscheibe 16 ist eine Mehrzahl an Facetten 24 vorgesehen.
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Das von der ersten und der zweiten Lichtquelle 12-1, 12-2 ausgesandte Licht wird an einem jeweiligen optischen Element der Lichteintrittsfläche 18 gebündelt.
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Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfassen die optischen Elemente 22 der Lichteintrittsfläche 18 konvex gewölbte Abschnitte, insbesondere Halbkugelabschnitte oder Zylinderabschnitte.
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2 stellt beispielhaft einen Ausschnitt der Lichtscheibe 16 umfassend ein einzelnes optisches Element 22 dar. Dem optischen Element 22 sind gemäß der dargestellten Ausführungsform eine erste Facette 24-1 und eine zweite Facette 24-2 zugeordnet.
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Weiter ist in 2 beispielhaft ein Strahlengang 26-1 des Lichts der ersten Lichtquelle 12-1 und ein Strahlengang 26-2 des Lichts der zweiten Lichtquelle 12-2 dargestellt.
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Das von der ersten und der zweiten Lichtquelle 12-1, 12-2 ausgesandte Licht 26-1, 26-2 wird an dem optischen Element 22 der Lichteintrittsfläche 18 gebündelt.
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Das von dem optischen Element 22 gebündelte Licht 26-1 der ersten Lichtquelle 12-1 wird an der dem optischen Element 22 zugeordneten ersten Facette 24-1 umgelenkt. Das von dem optischen Element 22 gebündelte Licht 26-2 der zweiten Lichtquelle 12-2 wird an der dem optischen Element 22 zugeordneten zweiten Facette 24-2 umgelenkt.
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Das an dem optischen Element 22 gebündelte Licht 26-1 der ersten Lichtquelle 12-1 trifft vorteilhafterweise nur auf die erste Facette 24-1 und das von dem optischen Element 22 gebündelte Licht 26-2 der zweiten Lichtquelle 12-2 trifft vorteilhafterweise nur auf die zweite Facette 24-2.
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Dies wird dadurch erreicht, dass eine Dicke D der Lichtscheibe 16 und/oder eine Brennweite eines jeweiligen optischen Elements 22 und/oder eine Erstreckung d, insbesondere Breite und/oder Höhe und/oder Durchmesser, des jeweiligen optischen Elements 22 dementsprechend aufeinander abgestimmt sind. Die Dicke D der Lichtscheibe 16 bestimmt den Abstand zwischen der Lichteintrittsfläche 18 und der Lichtaustrittsfläche 20.
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Vorteilhafterweise trifft das von dem optischen Element 22 gebündelte Licht 26-1 der ersten Lichtquelle 12-1 und das gebündelte Licht 26-2 der zweiten Lichtquelle 12-2 in einem mittleren Abstand d/2, als in einem Abstand etwa der Hälfte der Erstreckung d des optischen Elements 22, auf die Lichtaustrittsfläche 20.
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Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die erste und die zweite Lichtquelle 12-1, 12-2 in Bezug auf die Lichtscheibe 16 derart angeordnet, dass das von der ersten Lichtquelle 12-1 ausgesandte Licht 26-1 und das von der zweiten Lichtquelle 12-2 ausgesandte Licht 26-2 in einem unterschiedlichen Einfallswinkel auf das optische Element 22 treffen. Die Anordnung der Lichtquellen 12-1, 12-2 umfasst beispielsweise einen Schwerpunkt P. Licht, das von diesem Schwerpunkt P ausgeht, wird von den optischen Elementen 22 in einem Brennpunkt in der Nähe der Lichtaustrittsfläche 20 gebündelt. Das Licht, das von den beiden Lichtquellen 12-1, 12-2 ausgeht, wird aufgrund der unterschiedlichen Einfallsrichtung räumlich versetzt auf der Lichtaustrittsfläche 20 gebündelt.
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Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform lenken die Facetten 24-1, 24-2 das Licht derart um, dass mit der ersten und zweiten Lichtquelle 12-1, 12-2 eine ähnliche, insbesondere nahezu identische, Lichtverteilung erzeugt wird.
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Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Lichtquelle 12-1, 12-2 jeweils eine Signallichtfunktion einer Kraftfahrzeugleuchte realisiert wird. Beispielsweise können mit der Beleuchtungseinrichtung 10 zwei Signallichtfunktionen, beispielsweise eine Blinklichtfunktion und eine Tagfahrlichtfunktion erzeugt werden. Vorteilhafterweise sind die beiden Lichtquellen 12-1, 12-2 unabhängig voneinander ansteuerbar und senden Licht in voneinander verschiedenen Farben aus.
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Die gesetzlich geforderten Lichtverteilungen der Signallichtfunktionen können prinzipiell an den Facetten 24 der Lichtscheibe 16 erzeugt werden. In diesem Zusammenhang kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn in Lichtaustrittsrichtung nach der Lichtscheibe 16 eine zusätzliche Streuscheibe vorgesehen ist. Die Lichtscheibe 16 ist dann beispielsweise eine Zwischenscheibe.
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Alternativ zu der in 2 dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Facetten 24 der Lichtaustrittsfläche 20 Licht in unterschiedliche Richtungen umlenken. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die ersten Facetten 24-1, auf die das Licht der ersten Lichtquelle 12-1 trifft, das Licht in jeweils unterschiedliche Richtungen umlenken. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die zweiten Facetten 24-2, auf die das Licht der zweiten Lichtquelle 12-2 trifft, das Licht in jeweils unterschiedliche Richtungen umlenken. Weiter kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Facetten 24-1, 24-2 das Licht in jeweils unterschiedliche Richtungen umlenken. Auf diese Weise können Lichtverteilungsmuster erzeugt werden, die abhängig von einem Blickwinkel und/oder einer Blickrichtung auf die Beleuchtungseinrichtung 10 variieren.
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Beispielhafte Lichtverteilungsmuster sind in den 3a bis 3d dargestellt.
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3a und 3b zeigen ein beispielhaftes Lichtverteilungsmuster, das mit der ersten Lichtquelle 12-1 erzeugt wird. Die Darstellung in 3a zeigt das Lichtverteilungsmuster an den Facetten 24 aus einem Betrachtungswinkel von 0° Abweichung horizontal und vertikal auf die Lichtaustrittsfläche 20. Die 3b zeigt das Lichtverteilungsmuster an den Facetten 24 aus einem Betrachtungswinkel von 20° Abweichung horizontal und 0° Abweichung vertikal.
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3c und 3b zeigen ein beispielhaftes Lichtverteilungsmuster, das mit der zweiten Lichtquelle 12-2 erzeugt wird. Die Darstellung in 3c zeigt das Lichtverteilungsmuster an den Facetten 24 aus einem Betrachtungswinkel von 0° Abweichung horizontal und vertikal auf die Lichtaustrittsfläche 20. Die 3d zeigt das Lichtverteilungsmuster an den Facetten 24 aus einem Betrachtungswinkel von 20° Abweichung horizontal und 0° Abweichung vertikal.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Beleuchtungseinrichtung 10 mehr als zwei Lichtquellen 12-1, 12-2, insbesondere eine Anzahl n an Lichtquellen umfasst. In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens erweist es sich als vorteilhaft, wenn jedem optischen Element 22 der Lichteintrittsfläche der Lichtschreibe eine Anzahl n Facetten 24, entsprechend der Anzahl an Lichtquellen, zugeordnet ist.
