DE10211123A1

DE10211123A1 - Innenleuchte für Fahrzeug, insbesondere Leseleuchte

Info

Publication number: DE10211123A1
Application number: DE10211123A
Authority: DE
Inventors: Bernd Mueller; Hubert Zwick
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Eine Innenleuchte (1) für den Einbau in einen Fahrzeughimmel eines Fahrzeugs weist einen Doppelfokusreflektor (3) auf, in dessen erstem Brennpunkt (6) eine Leuchtdiode (4) angeordnet ist, deren Licht zu einem zweiten virtuellen Lichtschwerpunkt oder Brennpunkt (7) geleitet wird. In Abstrahlrichtung hinter diesem zweiten Brennpunkt (7) ist ein zweites optisches Element, bevorzugt ein zweiter Reflektor (9) zum Umlenken des Lichts angeordnet. Dies ergibt eine flache platzsparende Bauweise, bei der dennoch weitestgehend das gesamte abgestrahlte Licht erfasst und in eine gewünschte Richtung gebracht werden kann (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenleuchte für Fahrzeuge, insbesondere eine in einen Fahrzeughimmel einbaubare Leseleuchte, welche einen ellipsoiden Reflektor und ein in einem Brennpunkt dieses Reflektors angeordnetes Leuchtmittel aufweist.

Eine derartige als Leseleuchte dienende Innenleuchte ist aus DE 199 07 815 A1 bekannt. Das Leuchtmittel ist dabei ein Glühfaden einer Glühbirne und ist so innerhalb eines becherförmig ausgebildeten Teils eines Rotationsellipsoids angeordnet, dass er sich im Wesentlichen in demjenigen Brennpunkt befindet, der in diesem becherförmigen Teil des Rotationsellipsoids angeordnet ist. Das davon abgestrahlte Licht wird vor dem außerhalb des Reflektors angeordneten zweiten Brennpunkt dieses Rotationsellipsoids mit Hilfe eines zweiten Reflektors in eine gewünschte Abstrahlrichtung umgelenkt.

Eine derartige Leuchte hat einen relativ großen Platzbedarf insbesondere auch in ihrer Einbautiefe, weil der rotationssymmetrische Reflektor das Leuchtmittel becherförmig umschließt.

Versucht man, diese Anordnung zu miniaturisieren, treten Probleme mit der von dem Leuchtmittel abgegebenen Wärme auf.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Innenleuchte der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine flache und platzsparende Bauweise ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs definierte Innenleuchte dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel eine Leuchtdiode (LED) ist, die einen Lichtkegel abgibt, dass der Austritt dieses Lichtkegels aus der Leuchtdiode im wesentlichen in dem ersten Brennpunkt des ellipsoiden Reflektors angeordnet ist, dass als Reflektor ein solcher Flächenteil eines Ellipsoids vorgesehen ist, der sich zumindest überwiegend auf einer Seite einer durch den ersten Brennpunkt und durch den zweiten Brennpunkt des den Reflektor bildenden Ellipsoids verlaufenden Ebene derart erstreckt, dass er wenigstens den größten Teil des Lichtkegels der Leuchtdiode auffängt, und dass in Abstrahlrichtung des Reflektors hinter dem zweiten Brennpunkt des Ellipsoids ein optisches Element zur Weiterleitung des Lichts angeordnet ist.

Auf diese Weise ergibt sich eine sehr flachbauende Innen- oder Leseleuchte, weil von dem ellipsoiden Reflektor praktisch nur etwa eine Hälfte eines becherförmigen Reflektors verwendet und das Leuchtmittel nicht rotationssymmetrisch umschlossen wird. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass eine Leuchtdiode einen Lichtkegel abgibt, der auch von einem nur etwa halben Teil eines becherförmigen ellipsoiden Reflektors aufgefangen werden kann und dabei eine gewünschte Abstrahlrichtung hat, wenn die Leuchtdiode in dem diesem Flächenteil des Ellipsoids näheren Brennpunkt angeordnet ist und ihr Licht quer zur Hauptachse des Ellipsoids abgibt.

In überraschender Weise genügt also praktisch etwa die Hälfte oder etwas mehr als die Hälfte oder gegebenenfalls auch etwas weniger als die Hälfte eines bisher üblichen rotationssymmetrischen becherförmigen Reflektors, um das von der Leuchtdiode abgegebene Licht zumindest weitgehend oder vollständig aufzufangen und in eine gewünschte Form und Richtung abzustrahlen, insbesondere in dem zweiten Brennpunkt zu bündeln, der dabei schon außerhalb der eigentlichen Reflektorfläche angeordnet sein kann. Hinter diesem Brennpunkt kann dann in passender Weise das Licht mit einem optischen Element aufgefangen und so weitergeleitet werden, wie es für die Benutzung gebraucht wird.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der ellipsoide Reflektor etwa die Hälfte eines zu der Verbindungslinie des zweiten Brennpunkts rotationssymmetrischen Körpers umfasst oder etwas kleiner oder etwas größer als ein derartiger halber Rotationskörper ist und mit Abstand vor dem zweiten Brennpunkt endet. Dies ergibt den relativ flachen Reflektor, der dennoch die Vorteile einer ellipsoiden Fläche mit zwei Brennpunkten hat und einen entsprechend auftreffenden Lichtkegel flach abstrahlen und weiterleiten kann.

Dabei kann der als Reflektor dienende Ausschnitt aus einem Ellipsoid wenigstens so groß gewählt sein, dass der gesamte von der Leuchtdiode abgegebene Lichtkegel aufgefangen wird. Zwar würde die Innenleuchte mit den erwähnten Vorteilen einer flachen Bauweise auch funktionieren, wenn nur ein Teil des abgegebenen Lichtkegels aufgefangen und der Rest absorbiert würde, wodurch eine noch kleiner bauende Innenleuchte konstruiert werden könnte, jedoch wird durch die erwähnte Maßnahme das von der Leuchtdiode abgegebene Licht besser ausgenutzt.

Das im Strahlengang des abgegebenen Lichts hinter dem zweiten Brennpunkt des Reflektor angeordnete optische Element kann ein zweiter Reflektor oder eine Linse oder ein Prisma sein. Damit kann das von dem ersten Reflektor gebündelte Licht in einer gewünschten Richtung und Form weitergeleitet werden. Diese Weiterleitung des Lichts kann dabei schon durch die Wahl des optischen Elements beeinflusst werden.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung kann das hinter dem zweiten Brennpunkt angeordnete optische Element ein ebenfalls mindestens einen Brennpunkt aufweisender zweiter Reflektor sein, dessen Brennpunkt mit dem zweiten Brennpunkt des ersten Reflektors nahezu oder genau zusammenfällt. Dies ergibt eine bestmögliche Formung des von dem ersten Reflektor abgegebenen Lichtkegels beispielsweise in Form paralleler oder wenig divergierender Lichtstrahlen, die einen als Leselicht gut geeigneten relativ scharf begrenzten Lichtfleck erzeugen, der auch innerhalb eines Kraftfahrzeugs beispielsweise von einem Beifahrer benutzt werden kann, ohne dass der Fahrer dadurch gestört wird.

Dabei ist es günstig, wenn der zweite Reflektor ein Teil eines Ellipsoids oder eines Paraboloids ist und die in dem gemeinsamen Brennpunkt gebündelten Strahlen insbesondere als parallele Strahlen oder spitzer Lichtkegel reflektiert werden. Entsprechend genau lässt sich der von dieser Innen- oder Leseleuchte abgegebene Lichtfleck vorherbestimmen.

Das optische Element oder der zweite Reflektor kann von dem zweiten Brennpunkt des ersten Reflektors einen geringeren Abstand als der erste Reflektor haben. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auch die räumliche Ausdehnung des zweiten Reflektors klein sein kann. Gerade für Leselicht ist in der Regel ein relativ kleiner Lichtfleck erwünscht, damit der Fahrer eines Kraftfahrzeugs durch dieses Leselicht nicht gestört wird, ein lesender Beifahrer aber dennoch eine gute Beleuchtung erhält. Darüberhinaus wird durch diese Maßnahme der Platzbedarf der gesamten Innenleuchte weiter verringert.

Die Leuchtdiode kann relativ zu dem ersten Reflektor derart angeordnet sein, dass die Mittelachse des von ihr abgegebenen Lichtkegels quer oder etwa rechtwinklig zu der Verbindungslinie der beiden Brennpunkte des Ellipsoids angeordnet ist, also schräg oder bevorzugt senkrecht auf einer Verbindungslinie der beiden Brennpunkt in dem ersten Brennpunkt angeordnet ist. Dies ergibt einen als Teilellipsoid ausgebildeten Reflektor von flacher Bauart, bei welchem gleichzeitig der abgestrahlte Lichtkegel relativ kurz ist und der zweite Reflektor so angeordnet werden kann, dass das von diesem zweiten Reflektor abgestrahlte Licht an dem Rand des ersten Reflektors vorbeigeleitet wird. Dabei ist wiederum hilfreich, dass der erste Reflektor mit Abstand zu seinem zweiten Brennpunkt bereits endet.

Insgesamt ergibt sich durch die Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ein Doppelfokusreflektor mit einem zweiten virtuellen Lichtschwerpunkt im Bereich seines zweiten Brennpunkts, der selbst nur etwa eine Hälfte eines sonst üblichen rotationssymmetrischen Ellipsoids umfasst und dadurch flacher baut als ein solcher etwa becherförmiger Rotationsellipsoid. Die günstige Abstrahlrichtung dieses Doppelfokusreflektors ergibt in Kombination mit einem zweiten optischen Element, bevorzugt einem Reflektor die Möglichkeit, der Abstrahlung die gewünschte Richtung mit einem gewünschten Lichtkegel oder Lichtbündel zu geben. Da die Leuchtdiode mit ihrer Hauptabstrahlrichtung quer bzw. rechtwinklig zur großen Hautachse des ersten Reflektors in dessen ersten Brennpunkt angebracht werden kann, kann möglichst alles Licht erfasst und ein "Lampenloch" wie bei bisher bekannten Anordnungen vermieden werden.

Eine bevorzugte Anordnung des Reflektors kann im Dachhimmel eines Fahrzeugs sein, wobei dann der Lichtkegel der Leuchtdiode etwa abwärts auf den unter ihm befindlichen ersten Reflektor gerichtet ist. Der zweite Reflektor kann dann das von ihm aufgefangene Licht im Wesentlichen nach unten umlenken. Ist anstelle des Reflektors eine Sammellinse vorgesehen oder der zweite Reflektor entsprechend geneigt, kann eine andere Umlenkung des abgegebenen Lichtstrahls durchgeführt werden, falls dies aus räumlichen Gründen in einem Kraftfahrzeug zweckmäßig sein sollte. Die Innenleuchte könnte dann beispielsweise an einer im Wesentlichen nicht horizontalen Fläche, beispielsweise an einer Seitenstrebe oder dergleichen platzsparend eingebaut werden. Somit hängt die Wahl des mit dem ersten Reflektor zu kombinierenden optischen Element auch davon ab, wo die Innenleuchte installiert werden soll und in welche Richtung bzw. wie weit ein Lichtkegel umgelenkt werden muss.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Innenleuchte im Längsschnitt,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Schnittdarstellung der Leseleuchte ohne Gehäuse und mit ausgewählten Strahlen des Leuchtmittels zur Verdeutlichung des Strahlengangs sowie
Fig. 3 eine Verdeutlichung des Prinzips der Umlenkung des Lichtkegels von einem ersten Reflektor über dessen Lichtschwerpunkt zu einem weiteren Reflektor, wobei die Anordnung spiegelsymmetrisch zu der gemäß Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Innenleuchte für Fahrzeuge ist vor allem als Leseleuchte geeignet, die analog der DE 199 07 815 A1 mit ihrem in Fig. 1 schematisiert angedeuteten Gehäuse 2 in einen Fahrzeughimmel eingebaut werden kann.
In allen drei Figuren erkennt man, dass diese Innenleuchte 1 einen ellipsoiden Reflektor 3 und ein in einem Brennpunkt 6 oder Lichtschwerpunkt dieser Reflektors 3 angeordnetes Leuchtmittel, nämlich eine Leuchtdiode 4 (LED) aufweist. Diese Leuchtdiode 4 gibt in bekannter Weise einen Lichtkegel 5 ab und der Austritt dieses Lichtkegels 5 aus der Leuchtdiode 4 ist im wesentlichen in dem ersten Brennpunkt 6 des ellipsoiden Reflektors 3 angeordnet, wie man es vor allem in Fig. 2 und 3, aber auch in Fig. 1 erkennt.
Als Reflektor 3 ist dabei ein solcher Flächenteil eines Rotationsellipsoids vorgesehen, der sich überwiegend auf einer Seite einer durch ersten Brennpunkt 6 und durch den zweiten Brennpunkt 7 oder Lichtschwerpunkt des den Reflektor 3 bildenden Ellipsoids verlaufenden Ebene 8 derart erstreckt, dass er wenigstens den größten Teil, gemäß Fig. 2 den gesamten Lichtkegel 5 der Leuchtdiode auffängt, umlenkt und in dem zweiten Brennpunkt 7 bündelt. Die erwähnte gedachte Ebene 8 ist dabei in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie angedeutet, wobei erkennbar ist, dass der stärker gekrümmte Teil des Reflektors 3 im Ausführungsbeispiel bis an diese Ebene 8 reicht. Er könnte auch schon davor enden oder etwas darüber hinaus gehen, was vor allem von dem Öffnungswinkel des Lichtkegels 5 abhängt.
Im Abstrahlrichtung des Reflektors 3 hinter dem zweiten Brennpunkt 7 erkennt man ein optisches Element zur Weiterleitung des Lichts, welches im Ausführungsbeispiel ein zweiter Reflektor 9 ist. Es könnte aber auch eine Lise oder ein Prisma zur Weiterleitung des Lichts vorgesehen sein.
Der ellipsoide Reflektor 3 umfaßt also etwa die Hälfte eines zu der Verbindungslinie oder -ebene 8 durch den zweiten Brennpunkt rotationssymmetrischen Körpers oder ist, wie schon erwähnt, etwas kleiner oder etwas größer als ein derartiger halber Rotationskörper. Gegenüber einem etwa becherförmigen ellipsoiden Reflektors, wie er in DE 199 07 815 A1 dargestellt ist, wird also praktisch nur die Hälfte des Platzes oder Raumes benötigt. Dabei endet dieser Reflektor 3 gemäß Fig. 1 bis 3 mit Abstand vor seinem zweiten Brennpunkt 7.
Der als Reflektor 3 dienende Ausschnitt aus einem Ellipsoid ist dabei so groß gewählt, dass der gesamte von der Leuchtdiode 4 abgegebene Lichtkegel 5 aufgefangen wird. Somit wird die vor allem aus Fig. 1 erkennbare flache Bauweise unter größtmöglicher Ausnutzung des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstroms bei sehr guter Ausrichtbarkeit ermöglicht, da der zweite Reflektor 9 eine entsprechend günstige Lage erhalten kann.
Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem hinter dem zweiten Brennpunkt 7 angeordneten optischen Element um einen ebenfalls wenigstens einen Brennpunkt aufweisenden zweiten Reflektor 9, dessen Brennpunkt mit dem zweiten Brennpunkt oder Lichtschwerpunkt des ersten Reflektors 3 nahezu oder genau zusammenfällt, wenn eine im wesentlichen parallele Ausrichtung der Strahlen 10 des abgestrahlten Lichts angestrebt wird. Es kann aber auch je nach Gestaltung dieses zweiten Reflektors 9 ein relativ spitzer Lichtkegel gemäß Fig. 1 oder 3 abgestrahlt werden, um einen gewünschten begrenzten hellen Lichtfleck als Leselicht erzeugen zu können. Dabei wird ausgenutzt, dass der zweite Brennpunkt 7 ein virtueller Brennpunkt oder Lichtschwerpunkt ist, so dass die Lichtstrahlen 10 von dem ersten Reflektor 3 ungehindert abgestrahlt werden können.
Der zweite Reflektor 9 könnte ein Teil eines Ellipsoids oder ein Paraboloids sein, um die in dem gemeinsamen Brennpunkt oder Lichtschwerpunkt 7 gesammelten Strahlen etwa parallel oder als spitzen Lichtkegel zu reflektieren, wie es schematisiert in den Fig. 1 bis 3 angedeutet ist.
Die Leuchtdiode 4 ist relativ zu dem ersten Reflektor 3 derart angeordnet, dass die Mittelachse 11 des von ihr abgegebenen Lichtkegels 5 etwa rechtwinklig zu der Verbindungslinie oder -ebene 8 der beiden Brennpunkte 6 und 7 des Ellipsoids angeordnet ist, was zu dem vor allem in Fig. 2 übersichtlich angeordneten Strahlengang und der daraus resultierenden flachen Bauweise der gesamten Innenleuchte 1 führt, so dass sie besonders gut als Leseleuchte geeignet ist.
Es sei noch erwähnt, dass der zweite Reflektor 9 von dem zweiten Brennpunkt 7 des ersten Reflektors 3 im Ausführungsbeispiel einen geringen Abstand als dieser erste Reflektor 3 hat, so dass die Abmessung dieser Leseleuchte 1 auch in Längsrichtung kurz gehalten werden kann.
Durch den Doppelfokusreflektor 3, der einen zweiten virtuellen Lichtschwerpunkt 7 in günstiger Abstrahlrichtung erzeugt und durch die Kombination mit einem zweiten Reflektor 9, der für eine Abstrahlung in die gewünschte Richtung mit den gewünschten Strahlen 10 sorgt, kann die flache Innenleuchte gemäß Fig. 1 realisiert und das von der Leuchtdiode 4 abgegebene Licht weitestgehend in die gewünschte Richtung gelenkt werden. Da die Leuchtdiode 4 mit ihrer Hauptabstrahlrichtung quer zur großen Hauptachse des den Reflektor 3 bildenden Ellipsoids im ersten Brennpunkt 6 dieses Reflektors 3 angebracht ist, kann praktisch das gesamte Licht erfasst und ein "Lampenloch" vermieden werden.

Claims

1. Innenleuchte (1) für Fahrzeug, insbesondere in einen Fahrzeughimmel einbaubare Leseleuchte, welche einen ellipsoiden Reflektor (3) und ein in einem Brennpunkt (6) dieses Reflektors (3) angeordnetes Leuchtmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel eine Leuchtdiode (4) ist, die einen Lichtkegel abgibt, dass der Austritt dieses Lichtkegels (5) aus der Leuchtdiode (4) im wesentlichen in dem ersten Brennpunkt (6) des ellipsoiden Reflektors angeordnet ist, dass als Reflektor (3) ein solcher Flächenteil eines Ellipsoids vorgesehen ist, der sich zumindest überwiegend auf einer Seite einer durch den ersten Brennpunkt (6) und durch den zweiten Brennpunkt (7) des den Reflektor bildenden Ellipsoids verlaufenden Ebene (8) derart erstreckt, dass er wenigstens den größten Teil des Lichtkegels (5) der Leuchtdiode (4) auffängt, und dass in Abstrahlrichtung des Reflektors (3) hinter dem zweiten Brennpunkt (7) ein optisches Element zur Weiterleitung des Lichts angeordnet ist.

2. Innenleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ellipsoide Reflektor (3) etwa die Hälfte eines zu der Verbindungslinie oder -ebene (8) durch den zweiten Brennpunkt (7) rotationssymmetrischen Körpers umfasst oder etwas kleiner oder etwas größer als ein derartiger halber Rotationskörper ist und mit Abstand vor dem zweiten Brennpunkt (7) endet.

3. Innenleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Reflektor (3) dienende Ausschnitt aus einem Ellipsoid wenigstens so groß gewählt ist, dass der gesamte von der Leuchtdiode (4) abgegebene Lichtkegel (5) aufgefangen wird.

4. Innenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das im Strahlengang des abgegebenen Lichts hinter dem zweiten Brennpunkt (7) des Reflektors angeordnete optische Element ein zweiter Reflektor (9) oder eine Linse oder ein Prisma ist.

5. Innenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das hinter dem zweiten Brennpunkt (7) angeordnete optische Element ein ebenfalls mindestens einen Brennpunkt aufweisender zweiter Reflektor (9) ist, dessen Brennpunkt mit dem zweiten Brennpunkt (7) des ersten Reflektors (3) nahezu oder genau zusammenfällt.

6. Innenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (9) ein Teil eines Ellipsoids oder eines Paraboloids ist und die in dem gemeinsamen Brennpunkt (7) gebündelten Strahlen insbesondere als parallele Strahlen oder spitzen Lichtkegel reflektiert.

7. Innenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element oder der zweite Reflektor (9) von dem zweiten Brennpunkt (7) des ersten Reflektors (3) einen geringeren Abstand als der erste Reflektor (3) hat.

8. Innenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (4) relativ zu dem ersten Reflektor (3) derart angeordnet ist, dass die Mittelachse (11) des von ihr abgegebenen Lichtkegels (5) quer oder etwa rechtwinklig zu der Verbindungslinie der beiden Brennpunkte des Ellipsoids angeordnet ist.