DE10205048A1

DE10205048A1 - Lichtauskoppelelement für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10205048A1
Application number: DE10205048A
Authority: DE
Inventors: Christian Lueder; Ewald Topp
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtauskoppelelement für Fahrzeuge aus einem transparenten, lichtbrechenden Material mit einer sich in einer vertikalen Haupteintrittsebene erstreckenden Lichteintrittsfläche für ein zugeführtes Lichtbündel und mit einer sich in einer Hauptaustrittsebene erstreckenden Lichtaustrittsfläche zum Aussenden des Lichtbündels entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung und mit einer Krümmungsfläche, die in vertikaler und horizontaler Richtung unter einem vorgegebenen Krümmungswinkel verläuft, wobei die Krümmungsfläche der überwiegende Teil der Seitenfläche bildet, mit einer Krümmung, derart, dass das in die Lichteintrittsfläche eingekoppelte Lichtbündel in einem horizontalen Winkelbereich von zumindest 30 DEG bis 90 DEG und unterhalb einer Hell/Dunkel-Grenze abgelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtauskoppelelement für Fahrzeuge aus einem transparentem, lichtbrechendem Material mit einer sich in einer vertikalen Haupteintrittsebene erstreckenden Lichteintrittsfläche für ein zugeführtes Lichtbündel und mit einer sich in einer Haupaustrittsebene erstreckenden Lichtaustrittsfläche zum Aussenden des Lichtbündels entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung und mit einer Krümmungsfläche, die in vertikaler und horizontaler Richtung unter einem vorgegebenen Krümmungswinkel verläuft.

Aus der DE 44 37 270 A1 ist ein Lichtauskoppelelement für Fahrzeuge bekannt, das rohrförmig und um einen Winkel von 90° gebogen ausgebildet ist, so dass ein über einen Lichtleiter an einer Lichteintrittsfläche des Lichtauskoppelelementes eingekoppeltes Lichtbündel um 90° umgelenkt wird. An einer senkrecht zur Lichteintrittsfläche orientierten Lichtaustrittsfläche wird das Lichtbündel entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung ausgesendet. Das bekannte Lichtauskoppelelement ermöglicht eine Quereinspeisung des Lichtbündels, wobei eine integrierte Linse eine vorgegebene Lichtverteilung hervorruft. Das bekannte Lichtauskoppelelement ermöglicht lediglich eine 90°-Umlenkung des Lichtbündels.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lichtauskoppelelement für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass platzsparend ein Lichtbündel um einen vorgegebenen spitzen Winkelbereich nach einer vorgegebenen Lichtverteilung abgelenkt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsfläche eine Seitenfläche bildet mit einer Krümmung derart, dass der überwiegende Teil des in die Lichteintrittsfläche eingekoppelten Lichtbündels in einem horizontalen Winkelbereich von zumindest 30° bis 90° und unterhalb einer Hell/Dunkel-Grenze abgelenkt wird.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch Ausformung lediglich einer Seitenfläche des Lichtauskoppelelementes eine Ablenkung des Lichtbündels um einen relativ großen Winkel ermöglicht wird. Des weiteren ist die Seitenfläche insbesondere in vertikaler Richtung derart geformt, dass das Lichtbündel unterhalb einer Hell/Dunkel-Grenze abgelenkt wird. Vorteilhaft kann ein solches Lichtauskoppelelement zur Bildung eines Kurvenlichtes eingesetzt werden. Alternativ kann es auch zur Unterstützung anderer Lichtfunktionen dienen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Seitenfläche verspiegelt ausgebildet, so dass eine sichere Kanalisierung des vagabundierenden Lichtes in Richtung der vorgegebenen Lichtaustrittsfläche gegeben ist. Zusätzlich erhält das Lichtauskoppelelement einen optisch ansprechenden Eindruck.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Seitenfläche aus einem unteren Basisabschnitt, der lediglich eine Krümmung in horizontaler Richtung aufweist. Die Krümmung des Basisabschnittes bewirkt die Ablenkung des Lichtbündels in dem vorgegebenen Winkelbereich unterhalb der Hell/Dunkel- Grenze. Vorzugsweise befindet sich die Lichteinkoppelfläche in der Höhe des oberen Randbereiches des Basisabschnittes. An den Basisabschnitt schließt sich nach oben hin ein teilkuppelförmiger Abschnitt an, der zusätzlich eine Krümmung in vertikaler Richtung aufweist, so dass das umgelenkte Lichtbündel unterhalb der Hell/Dunkel-Grenze angeordnet ist. Dadurch, dass der nach oben verlaufende Krümmungswinkel des teilkuppelförmigen Abschnitts ausgehend von dem Basisabschnitt nach und nach größer wird, hat die Seitenfläche eine bauchige Form.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung besteht das Lichtauskoppelelement lediglich aus vier Flächen, nämlich einer unteren Basisfläche, einer Lichteintrittsfläche, einer zu derselben senkrecht verlaufenden angrenzenden Lichtaustrittsfläche und der Seitenfläche, die die Ablenkung des Lichtbündels ermöglicht. Das Lichtauskoppelelement ist somit kompakt und platzsparend ausgebildet, wobei eine einfache Integration in vorhandene Scheinwerfer gewährleistet ist.

Ein Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Lichtauskoppelelementes mit einem an einer Lichteintrittsfläche angekoppelten Lichtleiter,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch das Lichtauskoppelelement im Bereich des Übergangs von einem Basisabschnitt zu einem teilkuppelförmigen Abschnitt einer Seitenfläche,
Fig. 3 einen schematischen Horizontalschnitt durch einen Scheinwerfer nach einer ersten Ausführungsform,
Fig. 4 einen schematischen Horizontalschnitt durch einen Scheinwerfer nach einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 5 ein Lichtverteilungsdiagramm.
Ein Lichtauskoppelelement 1 für Fahrzeuge ist prismenförmig ausgebildet, wobei eine Seitenfläche 2 bogenförmig ausgebildet ist. Die Seitenfläche 2 dient zur inneren Totalreflexion eines durch eine Lichteintrittsfläche 3 eingespeisten Lichtbündels 26. Die Lichteintrittsfläche 3 erstreckt sich eben in einer Haupeintrittsebene 4, die senkrecht zu einer Haupaustrittsebene 5 angeordnet ist, innerhalb derer eine Lichtaustrittsfläche 6 verläuft. Das an der Seitenfläche 2 reflektierte Lichtbündel 26 wird in einem in Lichtumlenkungsrichtung 7 vorderen Bereich die Lichtaustrittsfläche 6 verlassen. An den unteren Rand der Seitenfläche 2, der Lichteintrittsfläche 3 und der Lichtaustrittsfläche 6 schließt sich senkrecht zu denselben eine Basisfläche 25 an.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird das Lichtbündel 26 durch einen rohrförmigen Lichtleiter 8 in die Lichteintrittsfläche 3 eingekoppelt. Der Lichtleiter 8 ist in einem zentralen Bereich der Lichteintrittsfläche 3 angeordnet und befindet sich in einem Höhenbereich, in dem ein Basisabschnitt 9 der Seitenfläche 2 in einen teilkuppelförmigen Abschnitt 10 übergeht.
Die Seitenfläche 2 ist als eine Krümmungsfläche ausgebildet, wobei der Basisabschnitt 9 in vertikaler Richtung gerade und lediglich in horizontaler Richtung in Richtung der Lichtaustrittsfläche 6 gekrümmt ausgebildet ist.
In einem oberen Randbereich des Basisabschnitts 9 schließt sich stetig der teilkuppelförmige Abschnitt 10 an, der zusätzlich in vertikaler Richtung gekrümmt ausgebildet ist. Der Basisabschnitt 9 und der teilkuppelförmige Abschnitt 10 erstreckt sich bezogen auf eine senkrecht zur Haupteintrittsebene 4 verlaufenden Gerade in einem horizontalen Krümmungswinkel α in Richtung der Hauptaustrittsebene 5. Der teilkuppelförmige Abschnitt 10 verläuft bezogen auf eine zu der Hauptaustrittsebene 5 parallelen Geraden unter einem vertikalen Krümmungswinkel β nach oben in Richtung der Hauptaustrittsebene 5. Dabei fällt der vertikale Krümmungswinkel β ausgehend vom Basisabschnitt 9 nach und nach ab. Hierdurch hat die Seitenfläche 2 eine bauchige Form, wobei die Krümmung in einer Höhe der Lichteinkopplungsfläche am größten ist.
Während die Krümmung in horizontaler Richtung bewirkt, dass überwiegende Anteil des aus der Lichtaustrittsfläche 6 austretende Lichtbündel eine Kurvenlichtverteilung 11 gemäß Fig. 5 in einem Winkelbereich von 30° bis 90° bildet, begrenzt die in vertikaler Richtung verlaufende Krümmung diese Lichtverteilung 11 auf einen Bereich unterhalb der Hell/Dunkel-Grenze H.
Die Seitenfläche 2 bzw. der Basisabschnitt 9 und der teilkuppelförmige Abschnitt 10 laufen unter einem spitzen Winkel auf die Lichtaustrittsfläche 6 zu, so dass sie die Hauptaustrittsebene 5 unter einem spitzen Winkel schneiden. Da der obere Abschnitt 10 optisch nicht wirksam sein muss, kann der obere Auslauf des Abschnitts 10 abgeschnitten sein. Insbesondere die in horizontaler Richtung verlaufende Krümmung ist derart gewählt, dass gerade noch eine Totalreflexion an der Innenseite der Seitenfläche 2 ermöglicht ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass quasi die gesamten eingekoppelten Lichtstrahlen in Richtung der Lichtaustrittsfläche 3 reflektiert werden können. Dabei wird in Kauf genommen, dass die Seitenfläche 2 insbesondere im Bereich des Basisabschnitts 9 mit der Lichtaustrittsfläche 3 spitz zuläuft. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, erfolgt die Totalreflexion in einem in Lichtumlenkungsrichtung 7 Bereich der Seitenfläche 2, wobei das Lichtbündel 26 die Lichtaustrittsfläche 6 ebenfalls in einem vorderen Bereich verlässt. Vorzugsweise wird jeder Lichtstrahl nur einmalig an der gekrümmten Seitefläche (2) totalreflektiert. Das Lichtauskoppelelement 1 weist somit eine Fingerkuppenform auf, wobei die Lichtaustrittsfläche 6 im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
Alternativ kann die Lichtaustrittsfläche auch strukturiert ausgebildet sein, beispielsweise mit einer Prismenstruktur. Dabei ist die Strukturierung abhängig von den lichttechnisch geforderten Bedingungen.
Fig. 3 zeigt die Integration eines Lichtauskoppelelementes 1 in einen Scheinwerfer 2 mit einem Abblendlichtmodul 14 zur Erzeugung eines Abblendlichtes und mit einem Fernlichtmodul 13 zur Erzeugung einer Fernlichtfunktion. Das Lichtauskoppelelement 1 ist zwischen diesen beiden versetzt angeordneten Modulen 13 und 14 positioniert. Der vorliegende Scheinwerfer 12 ist auf der rechten Fahrzeugseite angeordnet, wobei die Module 13, 14 und das Lichtauskoppelelement durch eine transparente Abschlussscheibe 15 abgedeckt sind. Die Lichtaustrittsfläche 6 des Lichtauskoppelelementes 1 ist auf einer rechten Seite bezogen zu einer Längsmittelebene 16 des Lichtauskoppelelementes 1 angeordnet, so dass bei Beaufschlagung des Lichtauskoppelelementes ein Kurvenlichtbündel entsprechend der Kurvenlichtverteilung 11 aus Fig. 5 erzeugt wird. In Fig. 5 ist beispielhaft eine Abblendlichtverteilung 17 skizziert, an die sich die Kurvenlichtverteilung 11 rechtseitig anschließt. Das Abblendlichtmodul 13 und Fernlichtmodul 14 bestehen jeweils aus einer Lichtquelle 18, einem Blendenelement 19 und einer Linse 20, die in bekannter Weise nach einem Projektionsprinzip arbeiten.
Nach einer alternativen Ausführungsform kann ein Scheinwerfer 21 gemäß Fig. 4 vorgesehen sein, demgemäss das Lichtauskoppelelement 1 randseitig unmittelbar angrenzend an einem Blinklichtelement 22 angeordnet ist. Das Lichtauskoppelelement 1 kann unmittelbar an dem Gehäuse des Blinklichtelementes 22, und zwar in Lichtausbreitungsrichtung vor dem Blinklichtelement 22 angeordnet sein, wobei die Gehäusewand Durchbrüche 23 aufweist zum Durchtritt des aus der Lichtaustrittsfläche 6 ausgekoppelten Lichtbündels 26. In dem nicht dargestellten Scheinwerfer auf der linken Seite des Fahrzeuges sind die Lichtauskoppelelemente 1 spiegelverkehrt angeordnet, so dass bei Eintritt in eine Linkskurve das Lichtauskoppelelement 1 eine Ausleuchtung der Kurve ermöglicht.
Vorteilhaft ermöglicht das Lichtauskoppelelement 1 eine schmale Ausführungsform, die eine relativ geringe Einbauweite ermöglicht. Das Lichtauskoppelelement 1 ist besonders gut geeignet bei einer gefeilten Scheinwerferanordnung gemäß Fig. 3 und 4. Alternativ kann das Lichtauskoppelelement auch in einem Stoßfänger oder Außenspiegel integriert sein.
Alternativ kann das Licht auch statt des Lichtleiters über eine unmittelbar an der Lichteintrittsfläche (3) angeordnete Leuchtdiode (LED) einkoppelbar sein.

Claims

1. Lichtauskoppelelement für Fahrzeuge aus einem transparenten, lichtbrechendem Material mit einer sich in einer vertikalen Haupteintrittsebene erstreckenden Lichteintrittsfläche für ein zugeführtes Lichtbündel und mit einer sich in einer Haupaustrittsebene erstreckenden Lichtaustrittsfläche zum Aussenden des Lichtbündels entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung und mit einer Krümmungsfläche, die in vertikaler und horizontaler Richtung unter einem vorgegebenen Krümmungswinkel verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsfläche eine Seitenfläche (2) bildet mit einer Krümmung derart, dass der überwiegende Teil des in die Lichteintrittsfläche (3) eingekoppelten Lichtbündels in einem horizontalen Winkelbereich von zumindest 30° bis 90° und unterhalb einer Hell/Dunkel-Grenze (H) abgelenkt wird.

2. Lichtauskoppelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche (2) verspiegelt ausgebildet ist.

3. Lichtauskoppelelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche (2) einen unteren Basisabschnitt (9) aufweist, der lediglich eine Krümmung in horizontaler Richtung aufweist.

4. Lichtauskoppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich an dem oberen Rand des Basisabschnitts (9) ein teilkuppelförmiger Abschnitt (10) anschließt, dessen weitere Randlinien zum einen in die Haupteintrittsebene (4) und zum anderen in die Haupaustrittsebene (5) verlaufen.

5. Lichtauskoppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in Lichtumlenkungsrichtung (7) vordere Randbereich des Basisabschnitts (9) und/oder des teilkuppelförmigen Abschnitts (10) unter einen spitzen Winkel die Hauptaustrittsebene (5) schneidet.

6. Lichtauskoppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Basisabschnitt (9) und/oder der teilkuppelförmige Abschnitt (10) in Lichtumlenkungsrichtung (7) unter Bildung eines die Totalreflexion gerade noch zulassenden Krümmungswinkels (α, β) erstreckt.

7. Lichtauskoppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in einer zu der Lichteintrittsfläche (3) parallelen Ebene erstreckende Kontur der Seitenfläche (2) ausgehend von einem unteren geraden Abschnitt (9) in einem bogenförmigen Abschnitt (10) nach oben hin übergeht.

8. Lichtauskoppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtauskoppelelement (1) im Horizontalschnitt fingerkuppenförmig ausgebildet ist, wobei die Lichtaustrittsfläche (6) im Wesentlichen eben verläuft.

9. Lichtauskoppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (6) senkrecht und unmittelbar angrenzend zu der Lichteintrittsfläche (3) verläuft.

10. Lichtauskoppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbündel (26) über einen Lichtleiter (8) oder eine unmittelbar an der Lichteintrittsfläche (3) angeordnete Leuchtdiode (LED) einkoppelbar ist.

11. Verwendung eines Lichtauskoppelelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Scheinwerfer als Kurvenlichtfunktion, wobei die Lichtaustrittsfläche (6) auf einer der vertikalen Führungsebene abgewandten Seite des Lichtauskoppelelementes (1) angeordnet ist.