DE10314257A1 - Leuchte für Fahrzeuge - Google Patents

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DE10314257A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Lichtleitelement, enthaltend eine auf einer Vorderseite desselben angeordnete Lichtaustrittsfläche, eine Lichteinkoppelfläche, an der das von der Lichtquelle emittierte Lichtbündel eingekoppelt wird, eine Seitenfläche, an der zumindest ein Teil des eingekoppelten Lichtbündels totalreflektiert und dann in Lichtabstrahlrichtung weitergeleitet an der Lichtaustrittsfläche austritt, und mit mindestens einer dem Lichtleitelement zugeordneten Leuchtdiode, wobei die Leuchtdioden entlang einer Reihe angeordnet sind, an der sich in Lichtabstrahlrichtung ein langgestrecktes Lichtleitelement anschließt, wobei das Lichtleitelement in einem Scheitelbereich eines rinnenförmigen Reflektors angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Lichtleitelement enthaltend eine auf einer Vorderseite desselben angeordnete Lichtaustrittsfläche, eine Lichteinkoppelfläche, an der das von der Lichtquelle emittierte Lichtbündel eingekoppelt wird, eine Seitenfläche, an der zumindest ein Teil des eingekoppelten Lichtbündels totalreflektiert und dann in Lichtabstrahlrichtung an eine Lichtaustrittsfläche weitergeleitet wird und mit mindestens einer dem Lichtleitelement zugeordneten Leuchtdiode.
  • Aus der DE 201 00 918 U1 ist eine Leuchte für Fahrzeuge bekannt, bei der ein langgestrecktes Lichtleitelement in einem Bereich zwischen einem Reflektor und einer die Öffnung der Leuchte abdeckenden Abschlussscheibe angeordnet ist. Die als Leuchtdioden ausgebildeten Lichtquellen sind verdeckt angeordnet und strahlen das Lichtbündel senkrecht zur Lichtaustrittsrichtung in Richtung des Reflektors ab, von dem aus ein reflektiertes Teillichtbündel in eine Lichteinkoppelfläche des Lichtleitelementes eintritt. In dem Lichtleitelement erhält das Teillichtbündel einen anderen Farbton, so dass für einen außenstehenden Beobachter der Eindruck entsteht, hinter der Abschlussscheibe sei eine Fluoreszenzröhre angeordnet. Nachteilig an der bekannten Leuchte ist, dass durch die verdeckte Anordnung der Lichtquellen dieselben eine optische Achse aufweisen müssen, die senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung steht. Es ist stets eine Umlenkung des abgestrahlten Lichtbündels durch einen Umlenkreflektor erforderlich, was sich ungünstig auf die Lichtausbeute der Leuchte auswirkt. Ferner weist die Leuchte eine relativ große Bautiefe auf.
  • Aus der DE 199 46 079 A1 ist eine Leuchte für Fahrzeuge bekannt, wobei ein Reflektor rinnenförmig mit zwei gegenüberliegenden, als Schenkel ausgebildeten Reflektorflächen versehen ist. In einem Scheitelbereich der Reflektorschen kel ist zwischen denselben eine Reihe von Lichtquellen (Leuchtdioden) angeordnet, die bei dem externen Beobachter den Eindruck einer fluoreszierenden Lichtquelle (Gasentladungslampe) hervorrufen soll. Um den "Neon-Look" zu erhöhen, ist in einem Bereich zwischen der Reihe von Lichtquellen einerseits und einer die Öffnung der Leuchte abdeckenden Abschlussscheibe andererseits ein stabförmiges Lichtleitelement angeordnet, durch das ein zentrales Teillichtbündel des von den Lichtquellen erzeugten Gesamtlichtbündels geleitet wird, so dass das austretenden Lichtbündel in seitlicher Richtung homogenisiert wird. Auf Grund des Abstandes des Lichtleitelementes zu den Leuchtdioden ist unter bestimmten steilen Blickwinkeln die Leuchtdiodenreihe für den Betrachter erkennbar, so dass der an sich angestrebte Neon-Look der Leuchte beeinträchtigt ist.
  • Aus der EP 1 167 870 A2 ist eine Leuchte für Fahrzeuge mit einem Lichtleitelement bekannt, dem an einer Lichteinkoppelfläche eine Lichtquelle vorgelagert ist. Das Lichtleitelement weist eine Seitenfläche auf, an der zumindest ein Teil des eingekoppelten Lichtbündels totalreflektiert und dann in Lichtabstrahlrichtung weitergeleitet wird, um dann an einer Lichtaustrittsfläche in Richtung einer Abschlussscheibe auszutreten. Das Lichtleitelement ist in Richtung einer optischen Achse der Lichtquelle langgestreckt ausgebildet. Eine Lichtumlenkung erfolgt mittels einer in dem Lichtleitelement integrierten Reflexionsfläche, die das Lichtbündel in Richtung einer Vorderseite des Lichtleitelementes umlenkt. Da das von der Lichtquelle emittierten Lichtbündel quer zur Lichtabstrahlrichtung lediglich an einem Ende des Lichtleitelementes eingekoppelt wird, ist die Leuchtstärke relativ begrenzt. Die Optikstruktur auf der Vorderseite des Lichtleitelementes ist nicht dazu geeignet, den Eindruck eines "Neon-Looks" hervorzurufen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Leuchte für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden als Lichtquelle derart weiterzubilden, dass das Erscheinungsbild der Leuchte mit Leuchtdioden als Lichtquellen dem Erscheinungsbild einer Leuchte mit einer Gasentladungslampe als Lichtquelle angenähert wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Leuchte in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden entlang einer Reihe angeordnet sind, an der sich in Lichtabstrahlrichtung ein langgestrecktes Lichtleitelement anschließt, wobei das Lichtleitelement in einem Scheitelbereich eines rinnenförmigen Reflektors angeordnet ist.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Leuchtdioden für einen äußeren Betrachter in keinem Betrachtungswinkel sichtbar sind. Grundgedanke der Erfindung ist es, das Lichtleitelement derart anzuordnen, dass die Leuchtdioden für einen äußeren Betrachter vollständig verdeckt sind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Lichtleitelementes in einem Scheitelbereich eines rinnenförmigen Reflektors kann eine vollständige Verdeckung der Leuchtdioden erzielt werden, ohne dass Einbußen hinsichtlich der Lichtausbeute hinzunehmen wären.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorderseite des Lichtleitelementes derart ausgebildet, dass das in das Lichtleitelement eingespeiste Lichtbündel entsprechend einer Gasentladungslampe von dem Lichtleitelement abgestrahlt wird. Hierdurch bildet das Lichtleitelement eine Gasentladungslampe nach, dass heißt die Abstrahlcharakteristik des Lichtleitelementes stimmt im wesentlichen mit der Abstrahlcharakteristik einer Gasentladungslampe überein. Vorteilhaft kann im Unterschied zu der Gasentladungslampe die horizontale Lichtabstrahlung entlang der Längserstreckung der Leuchte begrenzt werden. Somit können die gesetzlichen Anforderungen für Signalleuchten an Kraftfahrzeugen bezüglich der einzuhaltenden Maximalwerte auf seitlichen Messpunkten leichter erfüllt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorderseite des Lichtleitelementes als eine in Längsrichtung verlaufende Mulde ausgebildet, so dass ein erstes auf eine Seitenfläche der Mulde auftreffendes Lichtbündel quer zur Längsmittelebene des Lichtleitelementes totalreflektiert wird in Richtung einer Reflektorfläche. Ein weiteres zweites Teillichtbündel wird von der Vorderseite in Lichtabstrahlrichtung ausgekoppelt, so dass eine Lichtablenkung in einem relativ großen Winkelbereich gewährleistet ist. Es wird somit weitgehend die Lichtfunktion einer Gasentladungslampe nachgebildet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung können gegenüberliegende Muldenflächen eben, konkav- oder konvexförmig ausgebildet sein, um eine steile seitliche Lichtabstrahlung zu ermöglichen. Eine zwischen den Muldenflächen angeordnete Zentralfläche der Mulde bewirkt, dass stets ein nach vorne gerichtetes Teillichtbündel abgestrahlt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Seitenfläche des Lichtleitelementes auch derart ausgebildet sein, dass die Leuchtdiode mit einer quer zur Lichtabstrahlrichtung angeordneten optischen Achse angeordnet sind. Hierbei bildet eine langgestreckte Seitenfläche eine Umlenkfläche zum Umlenken eines Teil des eingekoppelten Lichtbündels.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Leuchte nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Lichtstrahlenbündel eingezeichnet sind,
  • 2a einen schematischen Längsschnitt durch ein Lichtleitelement nach einer ersten Ausführungsform gemäß 1 mit einer Lichtaustrittsfläche nach einer ersten Ausführungsform, wobei der Strahlengang eines ersten Teillichtbündels eingezeichnet ist,
  • 2b einen schematischen Längsschnitt durch ein Lichtleitelement mit einer Lichtaustrittsfläche nach einer zweiten Ausführungsform, wobei der Strahlengang eines ersten Teillichtbündels eingezeichnet ist,
  • 2c einen schematischen Längsschnitt durch ein Lichtleitelement mit einer Lichtaustrittsfläche nach einer dritten Ausführungsform, wobei der Strahlengang eines ersten Teillichtbündels eingezeichnet ist,
  • 2d einen schematischen Längsschnitt durch ein Lichtleitelement mit einer Lichtaustrittsfläche nach einer vierten Ausführungsform, wobei der Strahlengang eines ersten Teillichtbündels eingezeichnet ist,
  • 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Lichtleitelement nach einer weiteren Ausführungsform,
  • 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine Leuchte mit einem Lichtleitelement nach einer weiteren Ausführungsform und
  • 5 eine perspektivische Vorderansicht einer Leuchte gemäß 1 mit einem rinnenförmigen Reflektor unter Weglassung der Leuchtdioden.
  • Eine erfindungsgemäße Leuchte 1 besteht im wesentlichen aus einer Reihe von Leuchtdioden (LED) 2 als Lichtquellen, einem sich entlang der Reihe von Leuchtdioden 2 erstreckenden Lichtleitelement 3 sowie einem rinnenförmigen Reflektor 4.
  • Die Leuchtdioden 2 erstrecken sich in Lichtabstrahlrichtung 5 hinter dem Reflektor 4.
  • Der Reflektor 4 wird durch zwei symmetrisch zu einer Längsmittelebene 6 des Reflektors 4 bzw. der Leuchte 1 gemäß den 1 bis 3 verlaufende Reflektorflächen 7, 7' gebildet. In einem Scheitelbereich des Reflektors 4, und zwar zwischen den Reflektorflächen 7 und 7' ragt das Lichtleitelement 3 hinein, wobei Seitenflächen 8 des Lichtleitelementes 3 an inneren Rändern der Reflektorflächen 7, 7' zur Anlage kommen. Wie aus den Figuren zu ersehen ist, ragt nur ein kleiner Volumenbereich des Lichtleitelementes 3 in den Reflektor 4, während der größere Volumenbereich hinter dem Reflektor 4 angeordnet ist.
  • Die Leuchte 1 nach den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 3 ist bezüglich der Längsmittelebene symmetrisch angeordnet. Dabei fällt die Längsmittelebene 6 des Reflektors mit einer Längsmittelebene des Lichtleitelementes 3 bzw. einer Längsmittelebene der Leuchtdioden 2 zusammen. Sowohl der Reflektor 4 als auch das Lichtleitelement 3 sind symmetrisch zu der Längsmittelebene 6 angeordnet.
  • Das Lichtleitelement 3 weist auf einer den Leuchtdioden 2 zugewandten Seite eine Lichteinkoppelfläche 9 auf, deren Oberfläche gemäß den 1 sowie 2a bis 2d mit Fresneloptikelementen versehen sein kann.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform einer Lichteinkoppelfläche 10 gemäß 3 kann diese rinnenförmig ausgebildet sein.
  • Das Lichtleitelement 3 weist ferner die gegenüberliegende Seitenflächen 8, 8' auf, die sich von der Lichteinkoppelfläche 9, 10 in Lichtabstrahlrichtung 5 erweitern bis zu einer Seitenausbuchtung 12 und sich dann im weiteren Verlauf bis zum Erreichen einer Lichtaustrittsfläche 13 verjüngen. Die Seitenausbuchtung 12 ist in einem Bereich hinter dem Reflektor 4 angeordnet und weist eine größere Dicke auf, als der lichte Abstand der zueinander gekehrten Ränder der Reflektorflächen 7, 7'.
  • Wie aus 1 ersichtlich, bilden die Seitenflächen 8, 8' Totalreflexionsflächen, an denen ein Teil des Lichtbündels totalreflektiert und dann an der Lichtaustrittsfläche 13 aus dem Lichtleitelement 3 austritt. Die Lichtaustrittsfläche 13 ist als Mulde ausgebildet mit zwei gegenüber liegenden äußeren Muldenflächen 14, 14' sowie einer mittleren Zentralfläche 15.
  • Nach einer ersten Ausführungsform der Mulde 13 gemäß 1 und 2a sind die Muldenflächen 14 und 14' als glatte Flächen unter einem Schrägwinkel von 45° zu der Längsmittelebene 6 ausgebildet. Ein von den Leuchtdioden 2 emittiertes erstes Teillichtbündel 16 trifft nach Eintritt durch die Lichteinkoppelfläche 9 direkt auf die Muldenflächen 14 bzw. 14', an der es quasi senkrecht zur Längsmittelebene 6 nach außen hin totalreflektiert wird. In 2a ist beispielhaft lediglich ein oberer Bereich des ersten Teillichtbündels 16 dargestellt. Das erste Teillichtbündel 16 tritt durch die Seitenflächen 8, 8' aus dem Lichtleitele ment 3 aus und wird dann an den Reflektorflächen 7, 7' in Lichtabstrahlrichtung 5 umgelenkt.
  • Ein zweites Teillichtbündel 17 wird an den Seitenflächen 8, 8' totalreflektiert und trifft dann untere einem steileren Winkel auf die Muldenflächen 14, 14' auf, so dass es direkt in Lichtabstrahlrichtung 5 streuend abgestrahlt wird.
  • Ein drittes Teillichtbündel 18 tritt unter einem flachen Winkel in das Lichtleitelement 3 und wird ohne Totalreflexion von der Zentralfläche 15 der Mulde 13 direkt nach vorne hin abgestrahlt. Die Mulden 13 können unterschiedlich ausgeführt sein, wobei verschiedene Ausführungsbeispiele in den 2a bis 2d dargestellt sind. Wie bereits oben beschrieben, kann die Muldenfläche 14, 14' eben unter einem Winkel von 45° zur Längsmittelebene 6 angeordnet sein, so dass das erste Teillichtbündel 16 parallel und senkrecht zur Längsmittelebene 6 in Richtung der Reflektorflächen 7, 7' abgestrahlt wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Lichtaustrittsfläche 13 gemäß 2b können mit Optikflächen versehene Muldenflächen 19, 19' vorgesehen sein, so dass das erste Teillichtbündel 16 konvergierend aus den Seitenflächen 11, 11' austritt.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Lichtaustrittsfläche 13 gemäß 2c sind konvexförmige Muldenflächen 20, 20' vorgesehen, so dass das erste Teillichtbündel 16 divergierend in Richtung der Reflektorflächen 7, 7' abgestrahlt wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform gemäß 2d können konkavförmige Muldenflächen 21, 21' vorgesehen sein, mittels derer sich die Divergenz des ersten Teillichtbündels 16 auf einen relativ kleinen Austrittswinkel begrenzen lässt.
  • Das beschriebene Lichtleitelement 3 kann einstückig ausgebildet sein, wobei es sich vorzugsweise in horizontaler Richtung erstreckt mit oberen Muldenflächen 14, 19, 20, 21 und unteren Muldenflächen 14', 19', 20', 21'. Alternativ kann die Leuchte 1 bzw. das Lichtleitelement 3 sowie die weiteren Komponenten der Leuchte 1, nämlich die Reihe von Leuchtdioden 2 und der Reflektor 4, in einem Winkel zu der Horizontalebene linear oder bogenförmig ausgebildet sein.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform kann der Reflektor 4 und das Lichtleitelement 3 auch segmentiert ausgebildet sein, so dass ein gestufter Aufbau der Leuchte 1 realisierbar ist.
  • Der Reflektor 4 kann im Querschnitt parabel-, kugel- oder kegelförmig ausgebildet sein. Die Form der Reflektorflächen 7, 7' bzw. die auf ihnen angeordnete Optikelemente sind auf die Form des Lichtleitelementes 3 abgestimmt, so dass die erforderliche Lichtverteilung erfüllt wird.
  • 5 zeigt eine perspektivische Vorderansicht des Reflektors 4, wobei im Scheitelbereich desselben mehrere Lichtleitelemente 3 gemäß 2c bündig nebeneinander angeordnet sind.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Leuchte 1 gemäß 4 kann das Licht auch seitlich zu einem Lichtleitelement 22 eingekoppelt werden. Hierzu ist eine Reihe von Leuchtdioden 23 seitlich zu dem Lichtleitelement 22 angeordnet, wobei die optische Achse der Leuchtdioden 23 senkrecht zur Lichtabstrahlrichtung 5 verläuft. Das Lichtleitelement 22 weist auf einer den Leuchtdioden 23 abgekehrten Seite im hinteren Bereich eine lange Seitenfläche 24 auf, die als Umlenkfläche ausgebildet ist und einen großen Bereich des eingespeisten Lichtbündels in Lichtabstrahlrichtung 5 totalreflektiert. Diese Ausführungsform der Leuchte 1 eignet sich insbesondere für solche Anwendungen, in denen die Leuchtdioden 23 auf einer horizontalen Trägerplatte angeordnet sein müssen.
  • Die Leuchtdioden 2, 23 können in herkömmlicher Weise auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Alternativ können sie auch als SMD-LED's (Surface Mounted Device-LED's) ausgebildet sein oder als Hochleistungs-LED's ausgebildet sein. Alternativ können die Leuchtdioden auch platzsparend als LED-Chips ausgebildet sein, beispielsweise in einer Chip-on-Board-Technik (CoB) oder Chip-on-Frame-Technik (CoF).
  • Nach einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform können die Lichtleitelemente auch mehrreihig nebeneinander angeordnet sein. Sie können zum einen vertikal oder horizontal oder entsprechend vorgebeben Pfeilung der Leuchte angeordnet sein.

Claims (10)

  1. Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Lichtleitelement enthaltend – eine auf einer Vorderseite desselben angeordnete Lichtaustrittsfläche, – eine Lichteinkoppelfläche, an der das von der Lichtquelle emittierte Lichtbündel eingekoppelt wird, – eine Seitenfläche, an der zumindest ein Teil des eingekoppelten Lichtbündels totalreflektiert und dann in Lichtabstrahlrichtung an eine Lichtaustrittsfläche weitergeleitet wird und – mit mindestens einer dem Lichtleitelement zugeordneten Leuchtdiode, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2, 23) entlang einer Reihe angeordnet sind, an der sich in Lichtabstrahlrichtung (5) ein langgestrecktes Lichtleitelement (3, 22) anschließt, wobei das Lichtleitelement (3, 22) in einem Scheitelbereich eines rinnenförmigen Reflektors (4) angeordnet ist.
  2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (13) des Lichtleitelementes (3, 22) derart ausgebildet ist, dass das in das Lichtleitelement (3, 22) eingespeiste Lichtbündel (16, 17, 18) nach einer Abstrahlcharakteristik abgestrahlt wird, die im wesentlichen der Abstrahlcharakteristik einer Gasentladungslampe entspricht.
  3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (13) eine sich in Längserstreckung des Lichtleitelementes (3, 22) verlaufende Mulde aufweist mit mindestens einer Muldenfläche (14, 14', 19, 19', 20, 20', 21, 21'), derart, dass ein auf die Muldenfläche (14, 14', 19, 19', 20, 20', 21, 21') auftreffendes erstes Teillichtbündel (16) quer zu einer Längsmittelebene (6) des Lichtleitelementes (3, 2) totalre flektiert wird in Richtung einer Reflektorfläche (7, 7') des sich in Längsrichtung des Lichtleitelementes (3, 22) erstreckenden Reflektors (4).
  4. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (4) zwei gegenüberliegende Reflektorflächen (7, 7') aufweist, an deren zueinander gekehrten Ränder das Lichtleitelement (3, 22) mit seinen Seitenflächen (11, 11') anliegt.
  5. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelebene (6) des Reflektors (4) mit einer Längsmittelebene des Lichtleitelementes (3, 22) und/oder der Reihe von Leuchtdioden (2) zusammenfällt.
  6. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorflächen (7, 7') und/oder das Lichtleitelement (3) symmetrisch zu der Längsmittelebene (6) des Reflektors (4) angeordnet sind.
  7. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche (9) und die Seitenfläche (11, 11') des Lichtleitelementes (3) derart ausgebildet sind, dass ein zweites Teillichtbündel (17) direkt in Lichtabstrahlrichtung (5) an der Vorderseite (13) austritt.
  8. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Muldenfläche (14, 14', 19, 19') eben, insbesondere in einem Winkel von 45° zu der Längsmittelebene (6), mit einer glatten Kontur oder mit einer mit Optikelementen versehenen Kontur ausgebildet ist.
  9. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Muldenfläche (20, 20', 21, 21') konvexförmig oder konkavförmig ausgebildet ist.
  10. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei gegenüberliegenden Muldenflächen (14, 14', 19, 19', 20, 20', 21, 21') eine Zentralfläche (15) angeordnet ist, an der ausschließlich ein nach vorne gerichtetes drittes Teillichtbündel (18) austritt.
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