DE10207694A1 - Lichteinheit für Fahrzeuge - Google Patents

Lichteinheit für Fahrzeuge

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DE10207694A1
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Martin Muegge
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichteinheit für Fahrzeuge mit einem Gehäuse, in dem eine erste Lichtauskoppeleinheit und eine zweite Lichtauskoppeleinheit in Lichtaustrittsrichtung derart hintereinander angeordnet sind, dass das Lichtauskoppelelement der zweiten Lichtauskoppeleinheit vor dem Lichtauskoppelelement und zumindest teilweise im Lichtstrahlenbündel der ersten Lichtauskoppeleinheit positioniert und als ein transparentes, flächiges Lichtleitelement ausgebildet ist, wobei zumindest eine Schmalseite des Lichtauskoppelelementes der zweiten Lichtauskoppeleinheit als Lichtauskoppelabschnitt ausgebildet ist, in den das Licht von zumindest einer zweiten Lichtquelle direkt oder über einen Lichtablenkungsabschnitt einstrahlt, und die zweite Lichtquelle derart angeordnet ist, dass ihre Hauptabstrahlrichtung zu der Hauptabstrahlrichtung des ersten Lichtauskoppelelementes einen spitzen oder rechten Winkel bildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lichteinheit für Fahrzeuge mit einem Gehäuse, in dem eine erste Lichtauskoppeleinheit und eine zweite Lichtauskoppeleinheit in Lichtaustrittsrichtung derart hintereinander angeordnet sind, dass das Lichtauskoppelelement der zweiten Lichtauskoppeleinheit vor dem Lichtauskoppelelement und zumindest teilweise im Lichtstrahlenbündel der ersten Lichtauskoppeleinheit positioniert und als ein transparentes, flächiges Lichtleitelement ausgebildet ist.
  • Aus der EP 1 126 209 A2 ist eine Lichteinheit für Fahrzeuge bekannt, die als Multifunktionsleuchte ausgebildet ist. Zur Erzeugung von zwei Lichtfunktionen ist zum einen ein erstes Lichtauskoppelelement vorgesehen, das über eine Lichtquelle und einen das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht reflektierenden Reflektor verfügt zur Erzeugung einer ersten Lichtfunktion. Zum anderen ist zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion ein zweites Lichtauskoppelelement vorgesehen, das in dem gemeinsamen Gehäuse vor dem ersten Lichtauskoppelelementes angeordnet ist. Das zweite Lichtauskoppelelement ist als ein Lichtleitelement ausgebildet, das von einer LED gespeist wird, die zentral in dem Gehäuse angeordnet ist. Das von der LED abgestrahlte Licht wird mittels eines Lichtumlenkelementes in das Lichtleitelement eingespeist. Dadurch, dass die LED des zweiten Lichtauskoppelelementes zentral in dem Gehäuse angeordnet ist, ist für die Lichtumlenkung ein aufwendiges und kostenintensives Lichtumlenkelement notwendig. Durch die zentral angeordnete LED ergeben sich weiterhin die Nachteile, dass die elektrische Kontaktierung der LED schwierig ist und aufgrund der großflächigen Lichtabstrahlfläche nur ein relativ schwacher Lichtstrom für die Lichtfunktion zur Verfügung steht. Eine derart bekannte Lichteinheit benötigt eine relativ große Bautiefe, was als zusätzlicher Nachteil anzusehen ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichteinheit für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass eine Mehrzahl von Lichtfunktionen platzsparend, einfach und kostengünstig in einem Gehäuse bereitstellbar sind.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schmalseite des Lichtauskoppelelementes der zweiten Lichtauskoppeleinheit als Lichteinkoppelabschnitt ausgebildet ist, in den das Licht von zumindest einer zweiten Lichtquelle direkt oder über einen Lichtablenkungsabschnitt einstrahlt, und die zweite Lichtquelle derart angeordnet ist, dass ihre Hauptabstrahlrichtung zu der Hauptabstrahlrichtung des ersten Lichtauskoppelelementes einen spitzen oder rechten Winkel bildet.
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lichteinheit besteht darin, dass platzsparend mehrere Lichtfunktionen in einem Gehäuse erzeugbar sind und gleichzeitig ein einfacher und kostengünstiger Aufbau der Lichteinheit gegeben ist. Grundgedanke der Erfindung ist es, mindestens zwei Lichtauskoppelelemente in Lichtaustrittsrichtung hintereinander anzuordnen, wobei das in Lichtaustrittsrichtung vorne liegende zweite Lichtauskoppelelement quasi als "Lichtvorhang" dient. Das zweite Lichtauskoppelelement ist transparent ausgebildet, so dass das von dem ersten Lichtauskoppelelement ausgehende Lichtstrahlbündel hindurchtreten kann. Dabei kann das erste Lichtauskoppelelement auch als Lichtquelle ausgebildet sein. Dadurch, dass zumindest eine Schmalseite des Lichtauskoppelelementes als Lichteinkoppelabschnitt ausgebildet ist, in den das Licht von zumindest einer zweiten Lichtquelle direkt oder über einen Lichtablenkungsabschnitt einstrahlt, und die zweite Lichtquelle derart angeordnet ist, dass ihre Hauptabstrahlrichtung zu der Hauptabstrahlrichtung des ersten Lichtauskoppelelementes einen spitzen oder rechten Winkel bildet, ist die Lichteinheit einfach und kostengünstig ausgebildet, da die zumindest eine zweite Lichtquelle einfach elektrisch kontaktierbar ist und die Lichteinheit insbesondere in der Tiefe wenig Bauraum benötigt.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das als ein Lichtleitelement ausgebildete zweite Lichtauskoppelelement einen Lichtablenkungsabschnitt auf, in dem eine Mehrzahl von verteilt angeordneten Ablenkelementen angeordnet ist. Durch Einspeisung von Licht der zweiten Lichtquelle an einer Schmalseite der Lichtleitelementes und Totalreflexion desselben an Ablenkelementen des Lichtablenkungsabschnitts in Lichtaustrittsrichtung kann eine vorgegebene Lichtaustrittsverteilung erzeugt werden. Zur Erzeugung einer homogenen Lichtverteilung nimmt die Fläche und/oder die Anzahl der Ablenkelemente mit der Entfernung von der Lichteinspeisungsebene zu.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ablenkelemente als Optikelemente, insbesondere als Prismenstruktur, ausgebildet, die an einer Rückseite des Lichtleitelementes angeordnet sind.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtleitelement flächig ausgebildet und deckt die Öffnung des Gehäuses vollständig ab. Vorteilhaft kann das zweite Lichtauskoppelelement als Abdeckscheibe und/oder Lichtscheibe dienen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Licht der zweiten Lichtquelle senkrecht zur Schmalseite des Lichtleitelementes eingespeist, wobei vorzugsweise eine Reihe von Leuchtdioden entlang der Schmalseite angeordnet sind.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Lichteinspeisung des Lichtleitelementes punktuell an einem Ende der Schmalseite, wobei die Hauptabstrahlrichtung des Lichtes senkrecht zur Lichtführung innerhalb des Lichtleitelementes orientiert ist. Zu diesem Zweck ist entlang der Schmalseite ein zweiter Lichtablenkungsabschnitt vorgesehen, der das eingespeiste Licht in die vorgegebene Lichtführungsrichtung umlenkt. Vorteilhaft können hierbei lediglich ein oder zwei zweite Lichtquellen vorgesehen sein.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das zweite Lichtauskoppelelement bogenförmig oder flächig ausgebildet sein. Vorteilhaft können hierdurch beliebige Stylinganforderungen erfüllt werden.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Lichteinheit nach einer ersten Ausführungsform entlang einer Schnittlinie I-I gemäß Fig. 2,
  • Fig. 2 eine schematische Vorderansicht eines zweiten Lichtauskoppelelementes der Lichteinheit gemäß erstem Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 3 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Lichteinheit nach einer zweiten Ausführungsform entlang einer Schnittlinie III-III gemäß Fig. 4 und
  • Fig. 4 eine schematische Vorderansicht eines zweiten Lichtauskoppelelementes der Lichteinheit gemäß zweitem Ausführungsbeispiel.
  • Nach einer ersten Ausführungsform einer Lichteinheit 1 für Fahrzeuge gemäß Fig. 1 und 2 ist ein topfförmiges Gehäuse 2 mit einer zentralen Öffnung 3 vorgesehen, an der mittels einer nicht dargestellten Lampenfassung eine erste Lichtquelle als erstes Lichtauskoppelelement 4 befestigt ist. Das erste Lichtauskoppelelement 4 ist als Glühlampe ausgebildet, wobei eine Hauptabstrahlrichtung 5 des ersten Lichtauskoppelelementes 4 mit der Symmetrieachse der Glühlampe 4 zusammenfällt. Eine Innenfläche 6 des Gehäuses 2 ist als Reflexionsfläche ausgebildet, so dass das von der ersten Lichtquelle 4 emittierte Licht zusammen mit dem von derselben direkt abgestrahlten Licht als Lichtbündel in Lichtaustrittsrichtung 7 das Gehäuse 2 verlässt. Die hierdurch erzeugte erste Lichtfunktion kann beispielsweise als Bremslicht dienen.
  • Eine große Öffnung des Gehäuses 2 ist vollständig durch ein zweites Lichtauskoppelelement 8 abgedeckt, das zur Generierung einer zweiten Lichtfunktion dient. An einer unteren Schmalseite 9 des eben ausgebildeten zweiten Lichtauskoppelelementes 8 ist eine Reihe von Leuchtdioden 10 (LED) angeordnet, deren Hauptabstrahlrichtung 11 einen rechten Winkel zur Schmalseite 9 bilden. Entlang der Schmalseite 9 erstreckt sich ein Lichteinkoppelabschnitt 12 eines das zweite Lichtauskoppelelement 8 bildenden Lichtleitelementes, so dass das von den Leuchtdioden 10 emittierte Licht in Lichtführungsrichtung 13 innerhalb des Lichtleitelementes 8 vollständig eingespeist wird. An der Schmalseite 9 sind Optikelemente 12' vorgesehen, deren Kontur zu der Kontur der Leuchtdioden 10 korrespondiert, derart, dass die Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden 10 unmittelbar an den Optikflächen 12' anliegen. Durch Totalreflexion an den Längsseiten des Lichtleitelementes 8 werden die Lichtstrahlen in Lichtführungsrichtung 13 vertikal nach oben geleitet. An einer der ersten Lichtquelle 4 zugewandten Rückseite 14 des Lichtleitelementes 8 ist ein Lichtablenkungsabschnitt mit einer Mehrzahl von Ablenkelementen 15 angeordnet, die das auftreffende Licht derart ablenken, dass das Licht in Lichtaustrittsrichtung 7 aus dem Lichtleitelement 8 ausgekoppelt wird.
  • Die Ablenkelemente 15 sind vorzugsweise als Optikelemente, insbesondere Prismenflächen, ausgebildet, siehe Fig. 1. Alternativ können die Ablenkelemente 15 auch als beschichtete oder bedruckte Fläche ausgebildet sein, die das Licht in Lichtaustrittsrichtung 7 ablenken. Die Anzahl der Ablenkelemente 15 pro Fläche steigt mit der Entfernung zu dem Lichteinkoppelabschnitt 12.
  • Wie aus Fig. 1 deutlich zu ersehen ist, ist das zweite Lichtauskoppelelement 8 in Lichtaustrittsrichtung 7 vor der ersten Lichtquelle 4 angeordnet. Das zweite Lichtauskoppelelement ist im wesentlichen eben ausgebildet und kann als Abdeckscheibe für das Gehäuse 2 dienen. Das von den Leuchtdioden 10 emittierte und mittels des Lichtauskoppelelementes 8 abgelenkte Licht kann zur Erzeugung eines Bremslichtes oder eines Blinklichtes dienen. Zu diesem Zweck emittieren die Leuchtdioden 10 entsprechend farbige Lichtstrahlen. Das Lichtleitelement 8 selbst ist transparent ausgebildet, wobei die Ablenkelemente 15 auf der Rückseite 14 desselben eine streuende Wirkung auf die von der ersten Lichtquelle 4 emittierten Strahlen ausüben.
  • Alternativ kann das Lichtleitelement 8 auch bogenförmig ausgebildet sein, entsprechend einer vorgegebenen aerodynamischen oder aus stilistischen Erwägungen ausgebildeten Abdeckung.
  • Alternativ können die beiden Lichtauskoppelelemente 4 und 8 kumulierend ansteuerbar sein, wobei sie einer gemeinsamen Lichtfunktion zugeordnet sind.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform kann die Lichteinheit 1 als Leseleuchte in einem Fahrzeug dienen, wobei das zweite Lichtauskoppelelement 8 zur flächigen Innenbeleuchtung des Innenraums dient. Zur Erzeugung eines Lesespots kann zusätzlich das erste Lichtauskoppelelement/Lichtquelle 4 angesteuert werden, so dass sich die beiden Lichtauskoppelelemente 4 und 8 überlagern.
  • Alternativ kann das zweite Lichtauskoppelelement 8 zur Ausleuchtung von seitlichen Bereichen von Leuchten, die für Lichtstrahlen aufgrund der Anordnung der Lichtquellen schwer zugänglich sind, dienen. Insbesondere bei Heckleuchten können somit Endbereiche aus stilistischen Gründen beleuchtet werden, so dass hinsichtlich der Formgebung von Heckleuchten sich neue Möglichkeiten eröffnen. Beispielsweise können auch lediglich zwei benachbarte Gehäusekammern trennende linienförmige Randstege beleuchtet werden.
  • Eine Lichteinheit 20 nach einer Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 durch folgende Merkmale. Die übereinstimmenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Die Lichteinheit 20 weist im Vergleich zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel eine unterschiedliche Lichteinspeisung eines in Lichtaustrittsrichtung 7 vor der Glühlampe 4 angeordneten zweiten Lichtauskoppelelementes 21 auf. In einem Lichteinkoppelabschnitt 22 an einer unteren Schmalseite 23 des Lichtleitelementes 21 sind als totalreflektierende Ablenkelemente eine fortlaufende Prismenoberflächenstruktur 24 vorgesehen, die das an den gegenüberliegenden Enden 25 der Schmalseite 23 eingekoppelte Licht in Lichtführungsrichtung 13 ablenken. Zur Einkoppelung von durch jeweils dem Ende 25 zugeordneten Leuchtdioden 26 emittierten Lichtes liegen die Leuchtdioden 26 unmittelbar an einem seitlich abragenden konvexen Optikelement 27 an. Die Leuchtdioden 26 weisen eine Hauptabstrahlrichtung 28 auf, die senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung 5 der ersten Lichtquelle 4 orientiert ist. Das Licht wird wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel innerhalb einer Ebene, und zwar in der Ebene des zweiten Lichtauskoppelelementes 8 in dasselbe eingeleitet. Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Lichteinkoppelabschnitt 22 einstückig mit dem Lichtleitelement 21 verbunden. Das Lichtleitelement 21 besteht aus einem transparenten Acryl- oder Polycarbonatmaterial.
  • Bei schmalen Lichtleitelementen 21 kann es ausreichend sein, dass lediglich von einer Seite Licht in den Lichteinkoppelabschnitt 22 eingespeist wird.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform können die Ablenkelemente 15 des zweiten Lichtauskoppelelementes 8, 21 in vertikaler Richtung gleich verteilt angeordnet sein. Dies hat den Effekt, dass die Ausleuchtung im unteren Bereich eine größere Intensität hat als im oberen Bereich. Die Ablenkelemente 15 können zeilenweise in horizontaler Richtung oder auch punktförmig angeordnet sein. Wesentlich ist, dass das zweite Lichtauskoppelelement 8 und 21 derart zu dem ersten Lichtauskoppelelement 4 angeordnet ist, dass sich die von dem zweiten Lichtauskoppelelement 8, 21 abgegebenen Lichtstrahlen überlagerungsfähig sind zu den von dem ersten Lichtauskoppelelement 4 abgegebenen Lichtstrahlen.
  • Alternativ kann auch ein Lichtauskoppelelement 4, 8, 21 als eine nicht im sichtbaren Spektralbereich abgebendes Licht ausgebildete Lichtquelle ausgebildet sein, beispielsweise als Infrarot-Lichtquelle. Hierdurch können Licht- und Nichtlichtfunktionen miteinander kombiniert werden.

Claims (9)

1. Lichteinheit für Fahrzeuge mit einem Gehäuse, in dem eine erste Lichtauskoppeleinheit und eine zweite Lichtauskoppeleinheit in Lichtaustrittsrichtung derart hintereinander angeordnet sind, dass das Lichtauskoppelelement der zweiten Lichtauskoppeleinheit vor dem Lichtauskoppelelement und zumindest teilweise im Lichtstrahlenbündel der ersten Lichtauskoppeleinheit positioniert und als ein transparentes, flächiges Lichtleitelement ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schmalseite (9, 23) des Lichtauskoppelelementes (8, 21) der zweiten Lichtauskoppeleinheit als Lichteinkoppelabschnitt (12, 22) ausgebildet ist, in den das Licht von zumindest einer zweiten Lichtquelle (10, 26) direkt oder über einen Lichtablenkungsabschnitt (24) einstrahlt, und die zweite Lichtquelle (10, 26) derart angeordnet ist, dass ihre Hauptabstrahlrichtung (11, 28) zu der Hauptabstrahlrichtung (5) des ersten Lichtauskoppelelementes (4) einen spitzen oder rechten Winkel bildet.
2. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (8, 21) in einem Lichtablenkungsabschnitt eine Mehrzahl von verteilt angeordneten Ablenkelementen (15) aufweist, derart, dass an einer Schmalseite (9, 23) des Lichtleitelementes (8, 21) eingespeistes Licht einer zweiten Lichtquelle (10, 26) in Lichtaustrittsrichtung (7) abgelenkt wird.
3. Lichteinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtablenkungsabschnitt auf einer dem ersten Lichtauskoppelelement (4) zugewandten Rückseite (14) des Lichtleitelementes (8, 21) angeordnet ist.
4. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche und/oder die Anzahl der Ablenkelemente (15) mit der Entfernung von dem Lichteinkoppelabschnitt (12, 22) zunimmt.
5. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (15) durch Beschichtung oder als Optikelemente herstellbar bzw. ausgebildet sind.
6. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang der Schmalseite (9) des Lichtleitelementes (8) eine Reihe von Leuchtdioden (10) erstreckt, wobei Optikelemente (12') vorgesehen sind, derart, dass das Licht im wesentlichen senkrecht zur Schmalseite (9) in das Lichtleitelement (8) eingekoppelt wird.
7. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtablenkungsabschnitt (24) derart ausgebildet ist, dass das an mindestens einem Ende (25) der Schmalseite (23) parallel zu derselben eingespeiste Licht der zweiten Lichtquelle (10) senkrecht zur Schmalseite (23) totalreflektiert wird.
8. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (8, 21) bogenförmig oder eben ausgebildet ist und dass das Lichtleitelement (8, 21) eine Öffnung des Gehäuses (2) vollständig abdeckt.
9. Lichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lichtauskoppelelement (4) und das Lichtauskoppelelement (8, 21) unabhängig voneinander oder kumulierend in Überlagerung ansteuerbar sind.
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