DE10231326A1 - Leuchteinheit für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Mehrzahl von in einem Abstand zueinander angeordneten Leuchtelementen, denen jeweils ein Lichtleitelement zugeordnet ist, wobei das Lichtleitelement auf einer dem Leuchtelement zugewandten Seite in unmittelbarer Nähe des Leuchtelementes einerseits und auf einer dem Leuchtelement abgewandten Seite unmittelbar an einer Lichtscheibe andererseits angeformt ist, wobei benachbarte Lichtleitelemente in Richtung der Lichtscheibe zumindest in einer quer zur optischen Achse verlaufenden Verbindungslinie zusammenlaufen, wobei die Verbindungslinie in Lichtaustrittsrichtung in oder hinter der Mittelebene der Lichtscheibe verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Mehrzahl von in einem Abstand zueinander angeordneten Leuchtelementen, denen jeweils ein Lichtleitelement zugeordnet ist, wobei das Lichtleitelement auf einer dem Leuchtelement zugewandten Seite in unmittelbarer Nähe des Leuchtelementes einerseits und auf einer dem Leuchtelement abgewandten Seite unmittelbar an einer Lichtscheibe andererseits angeformt ist.
  • Aus der US 5 779 341 ist eine Leuchteinheit für Fahrzeuge bekannt, die reihenförmig angeordnete Leuchtelemente aufweist. Den Leuchtelementen sind jeweils in einem Abstand zu demselben Linsen zugeordnet, die das von den Leuchtelementen abgestrahlte Licht entsprechend einer gewünschten Form sammeln bzw. streuen.
  • Aus der DE 197 28 354 A1 ist eine Leuchteinheit für Fahrzeuge bekannt, bei der einem Leuchtelement ein unterschiedlich aufgeteiltes Linsenelement vorgelagert ist. Die Linse weist axiale Einbuchtungen auf, wobei die nahe zur optischen Achse abgestrahlten Lichtstrahlen durch einen inneren Abschnitt gebrochen werden, während äußere Lichtstrahlen des Leuchtelementes durch Reflexionsflächen der Linse in Lichtabstrahlrichtung reflektiert werden. Die Konturen der Linse sind derart ausgebildet, dass ein paralleles Lichtstrahlenbündel aus der Linse austritt.
  • Aus der DE 100 36 323 A1 ist eine Leuchteinheit für Fahrzeuge bekannt, bei der sich in unmittelbarer Nähe zu reihenförmig angeordneten Leuchtelementen jeweils Lichtleitelemente in Abstrahlrichtung anschließen, die auf einer der Leuchtelementen abgewandten Seite zu einer gemeinsamen Lichtscheibe ge formt sind. Die Lichtleitelemente sind beabstandet zueinander angeordnet, so dass eine partielle Ausleuchtung der Lichtscheibe mit einer relativ hohen Leuchtdichte ermöglicht wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchteinheit für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass eine Erhöhung des lichttechnischen Wirkungsgrades bei einer kompakten Bauweise ermöglicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Lichtleitelemente in Richtung der Lichtscheibe zumindest in einer quer zur optischen Achse verlaufenden Verbindungslinie zusammenlaufen, wobei die Verbindungslinie in Lichtaustrittsrichtung in oder hinter der Mittelebene der Lichtscheibe verläuft.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein massiver Lichtleitkörper gebildet ist, der zusätzliche Einflussmöglichkeiten auf die Lichtverteilung gewährleistet. Es kann insbesondere der in Abstrahlrichtung seitliche Raum für die Lichtleitung, also zum Sammeln und Ausrichten, der von dem Leuchtelement abgestrahlten Lichtstrahlen genutzt werden.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weisen die Lichtleitelemente an ihren Mantelflächen und/oder die Lichtscheibe eine optisch wirksame Fläche auf, so dass die Lichtstrahlen entsprechend einer Vorgabe ausgerichtet werden können. Dadurch, dass die Lichtleitelemente unmittelbar, zumindest in einem zu den Leuchtelementen abgewandten Bereich derselben, miteinander verbunden sind, tritt ein entlang der Verbindungslinie einheitlicher und durchgehender Leuchteffekt ein. Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine flächige Lichtabstrahlung, wobei vorzugsweise in einer Ebene eine vorgegebene Lichtverteilung erzielt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichtscheibe eine jeweils dem Lichtleitelement zugeordnete optisch wirksame Fläche auf, so dass die optische Wirkung von unterschiedlich ausgebildeten Lichtleitelementen ausgeglichen werden kann.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die optisch wirksame Fläche der Lichtscheibe durchgehend ausgebildet, und zwar unabhängig von der Form der einzelnen Lichtleitelemente. Hierdurch wird eine gleiche optische Wirkung erzielt, die vorzugsweise für gleichförmig ausgebildete Lichtleitelemente zur Anwendung kommt.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Vorderansicht einer Leuchteinheit nach einer ersten Ausführungsform,
  • 2 einen Horizontalschnitt durch die Leuchteinheit gemäß 1 entlang der Schnittlinie II-II,
  • 3 ein Vertikalschnitt durch die Leuchteinheit gemäß 1 entlang der Schnittlinie III-III,
  • 4 eine perspektivische Darstellung eines aus mehreren Lichtleitelementen und einer Lichtscheibe gebildeten Lichtleitkörpers, wobei die Lichtscheibe über eine einheitliche optisch wirksame Fläche verfügt,
  • 5 eine perspektivische Darstellung eines aus mehreren Lichtleitelementen und einer Lichtscheibe gebildeten Lichtleitkörpers, wobei die Lichtscheibe jeweils dem Lichtleitelement zugeordnete optisch wirksame Flächen aufweist,
  • 6 eine perspektivische Darstellung eines Lichtleitkörpers, wobei zusätzlich zu der Ausführungsform gemäß 5 Optikflächen an der Mantelfläche des Lichtleitelementes vorgesehen sind,
  • 7 eine Vorderansicht einer Leuchteinheit nach einer weiteren Ausführungsform,
  • 8 einen Querschnitt durch einen Lichtleitkörper gemäß 7,
  • 9 eine perspektivische Vorderansicht eines Lichtleitkörpers nach einer weiteren Ausführungsform,
  • 10(a) ein Vertikalschnitt durch ein Lichtleitelement nach einer alternativen Ausführungsform zu dem Lichtleitelement gemäß 3 mit sammelnden Seitenflächen,
  • 10(b) ein Vertikalschnitt durch ein Lichtleitelement mit parallelen Seitenflächen und
  • 10(c) ein Vertikalschnitt durch ein Lichtleitelement mit streuenden Seitenflächen.
  • Die erfindungsgemäße Leuchteinheit kann als Kraftfahrzeugleuchte bzw. als Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung eingesetzt werden.
  • Nach einer ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 3 ist eine windschiefe Leuchteinheit 1 vorgesehen, die im wesentlichen aus einer Mehrzahl von matrixartig angeordneten Leuchtelementen 2 und den Leuchtelementen 2 vorgelagerten massiven Lichtleitkörper 3 besteht. Der Lichtleitkörper 3 weist eine Mehrzahl von den jeweiligen Leuchtelementen 2 zugeordneten tulpenförmigen Lichtleitelementen 4 auf, die in Lichtaustrittsrichtung zu einer gemeinsamen Lichtscheibe 5 zusammenlaufen.
  • Die zueinander benachbarten Lichtleitelemente 4 laufen in einer Verbindungslinie 6 zusammen, die in Lichtaustrittsrichtung hinter einer Mittelebene 7 der Lichtscheibe 5 verläuft. Auf diese Weise wird entlang der Verbindungslinie 6 die gesamte Lichtaustrittsfläche des Lichtleitkörpers 3 durch die Lichtleitelemente 4 beeinflusst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Verbindungslinie 6 windschief.
  • Die Leuchtelemente 2 sind als Leuchtdioden (LED) ausgebildet, die jeweils auf stufenförmig angeordneten Platinen 8 bestückt sind.
  • Wie sich aus 2 ergibt, erstreckt sich die Verbindungslinie 6 bogenförmig in einer horizontalen Ebene. Die Lichtleitelemente 4 erstrecken sich in der Horizontalebene mit bogen- bzw. parabelförmigen Mantelflächen 9, die als Totalreflexionsflächen die von dem Leuchtelement 2 eingespeisten Lichtstrahlen in Richtung der Lichtscheibe 5 totalreflektieren.
  • In einer Vertikalebene sind die Lichtleitelemente 4 beabstandet zueinander angeordnet. Die Lichtscheibe 5 bildet Verbindungsstege 10 zur Verbindung von benachbarten Lichtleitelementen 4.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 4 kann im Unterschied zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel eine Lichtscheibe 11 mit einer optisch wirksamen Fläche (Optikelement) 12 ausgebildet sein. Das Optikelement 12 weist in Quererstreckung desselben eine gleiche Krümmung auf. Das Optikelement 12 ist vorzugsweise konvexförmig ausgebildet, wobei die Krümmung in Quererstreckung größer ist als in Längserstreckung. Die Krümmung in Längserstreckung kann von der windschiefen Form der Leuchteinheit abhängen.
  • An die Lichtscheibe 11 schließen sich in Richtung von beabstandet zueinander angeordneten Leuchtelementen 2 in einer Reihe eine Mehrzahl von Lichtleitelementen 13 an. Die Lichtleitelemente 13 weisen zum einen gegenüberliegende parabelförmige Mantelflächen 14 und zum anderen gegenüberliegende im wesentlichen eben verlaufende Mantelflächen 15 auf. Eine Verbindungslinie oder Verbindungsfläche 16 benachbarter Lichtleitelemente 13 verläuft im wesentlichen senkrecht zu den ebenen Mantelflächen 15.
  • Zur Bildung einer flächigen Leuchteinheit kann der durch die Lichtscheibe 11 und die Lichtleitelemente 13 gebildete Lichtleitkörper 17 an den Längsseiten 18 mit einem gleichartigen Lichtkörper 17 verbunden werden. Dies erfolgt vorzugsweise bei der Montage der Leuchteinheit durch bündige Anlage der benachbarten Längsseiten 18 derselben.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 5 unterscheidet sich ein Lichtleitkörper 19 von dem Lichtleitkörper 17 dadurch, dass eine Lichtscheibe 20 zwei jeweils dem Lichtleitelement 13 zugeordnete Optikelemente 21 aufweist. Hierdurch kann insbesondere ein unterschiedlicher Designeffekt der Leuchteinheit erzielt werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform gemäß 6 weist ein Lichtleitkörper 22 im Unterschied zu dem Lichtleitkörper 19 gemäß 5 Lichtleitelemente 23 auf, deren parabelförmige Mantelflächen 24 zusätzlich Optikelemente 25 aufweisen. Hierdurch ist eine weitere Möglichkeit gegeben, die Lichtverteilung zu beeinflussen und auf diese Weise eine vorgegebene Lichtverteilung zu erzeugen.
  • In 7 und 8 ist eine konzentrisch ausgerichtete Leuchteinheit 26 vorgesehen, die einen topfförmigen Lichtleitkörper 27 aufweist. Die im wesentlichen kreisförmige Öffnung des Lichtleitkörpers 27 ist durch eine mit einer Mehrzahl von Leuchtelementen 28 bestückte Platine 29 abgedeckt. Die Leuchtelemente 28 erstrecken sich auf der Platine 29 zum einen in Form eines äußeren Ringes 30, wobei die einzelnen Leuchtelemente 28 jeweils radial nach innen orientierten wulstförmigen Ausbuchtungen 31 eines Lichtleitelementes 32 des Lichtleitkörpers 27 zugeordnet sind. Die wulstförmigen Ausbuchtungen 31 sind vorzugsweise bogenförmig bzw. halbkreisförmig ausgebildet. Sie erstrecken sich als Zylinderflächen von dem jeweiligen Leuchtelement 28 zu einer Lichtscheibe 33 des Lichtleitkörpers 27. Die konzentrisch angeordneten Leuchtelemente 28 ermöglichen in Verbindung mit dem Lichtleitelement 32 die Funktion eines Positionslichtringes. Ein zu dem Lichtleitkörper 27 zentral angeordnetes Leuchtelement 28 ist beabstandet zu der Lichtscheibe 33 angeordnet. Auf einer Innenseite der Lichtscheibe 33 sind Fresnellinsen 34 ausgebildet, die im eingeschalteten Zustand der Leuchteinheit 26 einen konzentrischen optischen Effekt erzielen.
  • Alternativ kann das zentrale Leuchtelement auch als Glühlampe ausgebildet sein, wobei der korrespondierende Abschnitt der Lichtscheibe 33 glasklar ausgebildet ist zur Erzeugung einer Scheinwerferfunktion. Für diese Ausführung ist der Glühlampe ein entsprechender Reflektor zugeordnet.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform gemäß 9 ist eine Leuchteinheit 35 vorgesehen mit einer Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Lichtleitelementen 36, die in einem in Lichtabstrahlrichtung vorderen Bereich durch plattenförmige Linsen 37 getrennt sind. Die Lichtleitelemente 36 weisen zum einen eine parabelförmige Mantelfläche 38 und zwei gegenüberliegende parallele ebene Mantelflächen 39 auf. Die plattenförmigen Linsen 37 weisen U-förmige Ein buchtungen 40 auf, in denen die Lichtleitelemente 36 in Lichtaustrittsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Die plattenförmigen Linsen 37 dienen somit zum einen als rahmenförmige Aufnahme für die Lichtleitelemente 36. Zum anderen dienen die plattenförmigen Linsen 37 zur Ausleuchtung einer größeren Fläche. Die Lichtleitelemente 36 ermöglichen eine Lichtabstrahlung entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung.
  • Die Lichtleitelemente 36 sind in einem Scheitelbereich durch quer verlaufende Verbindungsstege 41 miteinander verbunden.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 10(a), (b), (c) können die ebenen Mantelflächen 15 gemäß 4 bzw. gemäß 3 eine optisch wirksame Geometrie aufweisen, die die Lichtverteilung des aus der Lichtscheibe 5 bzw. 11 austretenden Lichtes zusätzlich beeinflusst. Nach einer ersten Variante gemäß 10(a) eines Lichtleitelementes 42 verbreitern sich sammelnde Seitenflächen 43 desselben in Lichtaustrittsrichtung. Dies bewirkt, dass die aus einer Lichtscheibe 44 austretenden Lichtstrahlen 45 eine schmalere Lichtverteilung als bei parallelen Seitenflächen erzeugen. Der Grad der Lichtstrahlensammlung 45 wird bestimmt durch die Größe des Neigungswinkels der Seitenflächen 43 zu einer Mittelebene 46 des Lichtleitelementes 42. Vorteilhaft ermöglichen die sammelnden Seitenflächen 43 eine Erhöhung der Lichtausbeute. Denn die Anzahl der verlustbehafteten Reflexionen der in das Lichtleitelement 42 eingespeisten Lichtstrahlen 45 an den sammelnden Seitenflächen 43 ist geringer als bei einer Ausführungsform gemäß 10(b), nach der im Unterschied parallele Seitenflächen 47 eines Lichtleitelementes 48 vorgesehen sind. Die Ausführungsform des Lichtleitelementes 48 nach 10(b) entspricht im wesentlichen der Ausführungsform des Lichtleitelementes 13 gemäß 4. Auch hier weist eine Lichtscheibe 49 eine konvexe Form auf, so dass Lichtstrahlen 50 in vertikaler Richtung gesammelt werden. Die Sammelwirkung der Lichtstrahlen 50 erfolgt gemäß der Ausführungsform nach 10(b) allein durch die konvergente Form der Lichtscheibe 49. In der Ausführungsform gemäß 10(a) unterstützt sich die geometrische Form der Lichtscheibe 44 einerseits und der sammelnden Seitenflächen 43 andererseits.
  • Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen bewirken in Lichtausbreitungsrichtung aufeinander zulaufende streuende Seitenflächen 51 eines Lichtleitelementes 52 eine relativ breite Lichtverteilung, wobei das Lichtbündel 53 die sich in Lichtausbreitungsrichtung an das Lichtleitelement 52 anschließende Lichtscheibe 54 unter einem relativ großen Abstrahlwinkel verlässt. Die Lichtscheibe 54 weist eine relativ geringe Quererstreckung auf und ist im wesentlichen eben ausgebildet. Sie hat daher keine optische Wirkung. Aufgrund der relativ hohen Anzahl der Totalreflexionen innerhalb des Lichtleitelementes 52 ist die Lichtausbeute reduziert. Jedoch ermöglicht diese Konfiguration eine relativ breite Ausleuchtung, so dass sie sich für den Einsatz als Zusatzblinklicht besonders gut eignet.
  • Die beschriebenen Varianten der Seitenflächen 43, 47, 51 sind mit Lichtscheibenkonfigurationen und parabelförmigen Seitenflächen 14 gemäß Ausführungsform nach 4 beliebig kombinierbar. Alle vier Seitenflächen eines Lichtleitelementes 42 können eine geometrische Formgebung mit optischer Wirkung aufweisen, wobei vorzugsweise die gegenüberliegenden Seitenflächen symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Je nach Anwendung kann die Lichtscheibe mit einer Optik oder ohne eine Optik ausgebildet sein.
  • Die Ausführungsform gemäß 10(a) kann bevorzugt zur Lichtkonzentration eingesetzt werden, was eine relativ hohe Beleuchtungsintensität in einem relativ eng begrenzten Bereich bewirkt.

Claims (11)

  1. Leuchteinheit für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Mehrzahl von in einem Abstand zueinander angeordneten Leuchtelementen, denen jeweils ein Lichtleitelement zugeordnet ist, wobei das Lichtleitelement auf einer dem Leuchtelement zugewandten Seite in unmittelbarer Nähe des Leuchtelementes einerseits und auf einer dem Leuchtelement abgewandten Seite unmittelbar an einer Lichtscheibe andererseits angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Lichtleitelemente (4, 13, 23, 32) in Richtung der Lichtscheibe (5, 11, 20, 33) zumindest in einer quer zur optischen Achse verlaufenden Verbindungslinie (6, 16) zusammenlaufen, wobei die Verbindungslinie (6, 16) in Lichtaustrittsrichtung in oder hinter der Mittelebene (7) der Lichtscheibe (5, 11, 20, 33) verläuft.
  2. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitelemente (24) eine optisch wirksame Fläche aufweisen.
  3. Leuchteinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtscheibe (11, 20) eine optisch wirksame Fläche (12, 21) aufweist.
  4. Leuchteinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksame Fläche der Lichtscheibe (20) mindestens ein Optikelement (21) aufweist, das einem korrespondierenden Lichtleitelement zugeordnet ist.
  5. Leuchteinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksame Fläche der Lichtscheibe (11) ein in Richtung der Verbindungslinie (6) durchgehendes Optikelement (12) aufweist.
  6. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie (6) geradlinig oder bogenförmig oder kreisförmig in einer Ebene verläuft.
  7. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente (2, 28) als Leuchtdioden ausgebildet sind.
  8. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitelemente (4) im Längsschnitt konusförmig verlaufen und mit gegenüberliegenden bogen- und/oder parabelförmigen Totalreflexionsflächen (9) und dass die zueinandergekehrten Totalreflexionsflächen (9) benachbarter Lichtleitelemente (4) zusammenlaufen.
  9. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitelemente (32) kreisförmig angeordnet sind mit quer zur optischen Achse verlaufenden Ausbuchtungen (31), wobei jeder Ausbuchtung (31) ein Leuchtelement (28) zugeordnet ist.
  10. Leuchteinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitelemente (32) den Rand eines topfförmigen Lichtleitkörpers (27) bilden, wobei ein Leuchtelement (28) koaxial zu dem Lichtleitkörper (27) angeordnet ist.
  11. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitelemente (42, 48, 52) parallele Seitenflächen (47) oder sich in Lichtaustrittsrichtung verjüngende streuende Seitenflächen (51) oder sich in Lichtaustrittsrichtung verbreiternde sammelnde Seitenflächen (43) aufweist.
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