DE10356483A1

DE10356483A1 - Leuchte

Info

Publication number: DE10356483A1
Application number: DE10356483A
Authority: DE
Original assignee: Sidler GmbH and Co KG
Current assignee: Sidler GmbH and Co KG
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: DE10356483B4

Abstract

Bei einer Leuchte (1), insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer Lichtquelle (3) und mindestens einem bogenförmigen Lichtleiter (4), der an einem Ende eine Einkoppelfläche (14) für das Licht der Lichtquelle (3) und am anderen Ende eine stirnseitige Endauskoppelfläche (7) aufweist, weist der Lichtleiter (4) erfindungsgemäß auf seiner nach außen gebogenen Seite (5) mehrere Stufen (11) auf, die, gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche (7), jeweils zurückgesetzt angeordnet sind und jeweils eine stirnseitige Auskoppelfläche (12) aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem bogenförmigen Lichtleiter, der an einem Ende eine Einkoppelfläche für das Licht der Lichtquelle und am anderen Ende eine stirnseitige Endauskoppelfläche aufweist.

Eine derartige Leuchte ist beispielsweise durch die DE 199 43 821 A1 bekannt geworden.

Kraftfahrzeugleuchten müssen verschiedenen Anforderungen, wie z.B. einer vorgeschriebenen Lichtverteilung, einer ausreichenden Tagessichtbarkeit und einem ansprechenden Design, genügen. Aber auch Faktoren wie die Minimierung von Herstellungskosten und Bauraum spielen eine entscheidende Rolle.

Es sind Kraftfahrzeugleuchten bekannt, die eine Mehrzahl an Leuchtdioden umfassen, welche auf einer Leiterplatte montiert und mit Hilfe eines Stanzgitters innerhalb eines strukturierten Reflektors angeordnet sind. Der Reflektor sorgt dabei für die gewünschte Lichtverteilung. Aufgrund der hohen Leuchtkraft der Leuchtdioden sind derartige Anordnungen auch bei Tageslicht gut erkennbar. Allerdings werden aufgrund der Verteilung der Leuchtdioden über die gesamte Fläche des Reflektors große Leiterplatten zur Montage der Leuchtdioden benötigt, und somit muss ein relativ großer Bauraum in der Karosserie zur Verfügung gestellt werden.

Aus der eingangs genannten DE 199 43 821 A1 ist eine Kraftfahrzeugleuchte bekannt, bei der lediglich an einem seitlichen Ende der Leuchte Leuchtdioden angeordnet sind, so dass bei der Herstellung eine kleine Leiterplatte verwendet werden kann. Das Licht der Leuchtdioden wird in mehrere gebogene Lichtleiter eingekoppelt, die auf ihrer nach innen gebogenen Seite mit einer Vielzahl an Prismen versehen sind, wodurch das im Lichtleiter geführte Licht auf der gegenüberliegenden Seite ausgekoppelt wird. Somit ist es möglich, eine gleichmäßige Lichtverteilung über den durch die Lichtleiter definierten Bereich zu realisieren. Jedoch erfolgt bei dieser Kraftfahrzeugleuchte die Auskopplung des Lichts hauptsächlich über die nach außen gebogene Seite des Lichtleiters. Für Spiegelblinker beispielsweise sind jedoch feste Lichtwerte in einem Winkelbereich von etwa 5° bis 60° entgegen der Fahrtrichtung vorgeschrieben. Mit der bekannten Kraftfahrzeugleuchte ist es nicht möglich, die gesetzlich geforderten Werte zu erfüllen, da die Lichtausbeute im relevanten Bereich sehr klein ist. Des Weiteren wird bei der bekannten Kraftfahrzeugleuchte eine gleichmäßige Lichtverteilung über den durch die Lichtleiter definierten Bereich erzeugt, wodurch sich das eingekoppelte Licht auf einen großen Bereich verteilt. Dadurch ergibt sich eine geringe Leuchtdichte, und die Sichtbarkeit bei direkter Sonneneinstrahlung ist sehr schlecht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass ein möglichst kleiner Bauraum und eine bessere Ausleuchtung lichttechnisch relevanter Winkelbereiche erreicht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lichtleiter auf seiner nach außen gebogenen Seite mehrere Stufen aufweist, die, gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche, jeweils zurückgesetzt angeordnet sind und jeweils eine stirnseitige Auskoppelfläche aufweisen.

Das Licht wird erfindungsgemäß vor dem Auskoppeln aus dem Lichtleiter nicht durch eine zusätzliche Struktur im Lichtleiter umgelenkt, sondern tritt durch die Auskoppelflächen der zurückgesetzten Stufen und die Endauskoppelfläche direkt in Richtung der Lichtführung im gebogenen Lichtleiter aus. Somit ist es möglich, Bereiche, die in Bogenrichtung des Lichtleiters liegen, auszuleuchten und gleichzeitig die Vorteile, die Lichtleiter mit sich bringen, wie z.B. die indirekte Anordnung der Lichtquelle, die damit verbundene Reduzierung des Bauraums und der Verzicht auf einen zusätzlichen Reflektor, zu nutzen. Insgesamt ergibt sich eine Leuchte, die trotz ihrer kompakten Bauweise gezielt Licht mit der erforderlichen Intensität in Bereiche bringt, die bei herkömmlichen Lichtleiteranordnungen nur unzureichend ausgeleuchtet sind.

Die Auskoppelflächen der Stufen schließen vorzugsweise mit der Endauskoppelfläche jeweils unterschiedliche Winkel ein. Der Winkelbereich, in dem die Ausleuchtung erfolgt, wird durch die Krümmung des Lichtleiters, die Anordnung der Stufen im Lichtleiter und die Orientierung der Auskoppelflächen zueinander bestimmt.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Auskoppelflächen der Stufen jeweils etwa radial bezüglich der Richtung der Lichtführung im Lichtleiter, so dass die Auskopplung des im Lichtleiter geführten Lichts im Wesentlichen tangential zur bogenförmigen Außenseite des Lichtleiters erfolgt.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung weist die Leuchte mehrere nebeneinander angeordnete Lichtleiter auf. Diese mehreren Lichtleiter können als einstückiges Spritzgussteil hergestellt werden, was sowohl die Montage vereinfacht als auch die Werkzeug- und Montagekosten verringert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist zumindest ein Lichtleiter auf seiner nach innen gebogenen Seite Vertiefungen auf, an deren Bodenflächen das im Lichtleiter geführte Licht jeweils in Richtung auf die nach außen gebogene Seite reflektiert wird und dort austritt. Dadurch wird im Bereich der Vertiefungen auf der nach außen gebogenen Seite des Lichtleiters punktuell Licht in radialer Richtung aus dem Lichtleiter ausgekoppelt, was vom Betrachter als einzelne helle Lichtpunkte wahrgenommen wird, die auch bei direkter Sonneneinstrahlung gut erkennbar sind. Somit wird eine verbesserte Tagessichtbarkeit erreicht.

Um sicher zu stellen, dass diese einzelnen hellen Lichtpunkte in Größe und in Intensität gleich erscheinen, ist es vorteilhaft, wenn die Vertiefungen jeweils gleiche Konturen und mit größer werdendem Abstand zur Lichtquelle größer werdende Eindringtiefen in den Lichtleiter aufweisen, so dass möglichst von jeder Vertiefung eine im Wesentlichen gleiche Lichtmenge durch die zur Einkoppelfläche geneigte Bodenfläche der Vertiefung auf die nach außen gebogene Seite umgelenkt und aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird.

Um auf der nach außen gebogenen Seite des Lichtleiters ein Leuchtband zu erzeugen, ist der Lichtleiter auf seiner nach innen gebogenen Seite mit einer Vielzahl an Prismen entlang seiner Längsachse versehen.

Die Homogenität der Leuchtdichte des durch die Prismen erzeugten Leuchtbandes kann dadurch verbessert werden, dass die auf der nach innen gebogenen Seite des Lichtleiters angeordneten Prismen in Abhängigkeit vom Abstand zur Lichtquelle unterschiedliche Größen und/oder Winkel aufweisen.

Bei nicht angeschalteter Lichtquelle wird die durch die Prismenstruktur hervorgerufene milchige Erscheinung des Lichtleiters jedoch oft als störend empfunden. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, dass die Prismen gekappte Spitzen aufweisen, die etwa parallel zur Lichtleiteroberfläche abgeschnitten sind. Dadurch kann von außen direkt durch den Lichtleiter hindurch auf die dahinter liegende Gehäuseoberfläche gesehen werden, die daher als gestalterisches Element mit berücksichtigt werden kann.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist jedem Lichtleiter eine Lichtquelle zugeordnet. Aufgrund ihrer hohen Lichtausbeute eignen sich Leuchtdioden besonders gut als Lichtquellen. Des Weiteren erlaubt die kompakte Bauweise von Leuchtdioden, diese beispielsweise direkt auf den Lichtleiter zu stecken, so dass die Verluste beim Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter möglichst gering gehalten werden.

Die Erfindung betrifft auch einen Fahrzeugaußenspiegel mit einer insbesondere als Blinkleuchte ausgestalteten Leuchte, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wobei die Auskoppelflächen des mindestens einen bzw. jedes Lichtleiters entgegen der Fahrtrichtung weisen und von außen sichtbar sind. Diese in das Fahrzeugspiegelgehäuse integrierte Leuchte kann beispielsweise als Zusatzblinkleuchte dienen. Die Auskopplung des Lichts über die Endauskoppelfläche und die Auskoppelflächen der Stufen ermöglicht die Ausleuchtung eines weiten rückwärtigen Winkelbereiches (ca. 5° bis ca. 60°), wie er z.B. für Zusatzblinkleuchten gesetzlich gefordert wird, mit ausreichender Intensität.

Um das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht, das aufgrund eines zu steilen Winkels gegenüber der Mantelfläche des Lichtleiters nicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, zu nutzen, kann das Fahrzeugspiegelgehäuse im Bereich der Lichtquelle mit einer Ausnehmung versehen sein, so dass das nicht in den Lichtleiter eingekoppelte Licht von außen als Lichtpunkt in Erscheinung tritt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen:
1 die erfindungsgemäße Leuchte mit drei Lichtleitern in einer nur einen äußeren Lichtleiter zeigenden Seitenansicht gemäß I in 2b;
2 eine Draufsicht auf die nach außen gebogene Seite (2a) und die nach innen gebogene Seite (2b) der in 1 gezeigten Leuchte;
3 den in 2 gezeigten mittleren Lichtleiter in einer Seitenansicht gemäß III-III in 2; und
4a-4c verschiedene Querschnitte der erfindungsgemäßen Leuchte mit und ohne Verbindungsstege zwischen den einzelnen Lichtleitern.
Die in den 1 bis 3 gezeigte Leuchte 1 weist drei Lichtquellen (LEDs) 3 und drei nebeneinander angeordnete bogenförmige Lichtleiter 4, 13 auf, die jeweils an einem Ende eine Einkoppelfläche 14 zum Einkoppeln des Lichts der jeweils zugeordneten Lichtquelle 3 aufweisen.
Die beiden äußeren Lichtleiter 4 weisen an ihrem anderen Ende eine Endauskoppelfläche 7 und auf ihrer nach außen gebogenen Seite 5 Stufen 11 auf. Diese Stufen 11 sind, gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche 7, jeweils zurückgesetzt angeordnet und weisen eine stirnseitige Auskoppelfläche 12 auf, an denen das von der Lichtquelle 3 eingekoppelte Licht teilweise ausgekoppelt wird. Nach einer Stufe 11 nimmt, gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche 7, die Lichtleiterdicke wieder bis zur nächsten Stufe 11 zu, so dass die Lichtleiterdicke über die gesamte Länge nicht abnimmt. Die Auskoppelflächen 12 sind radial bezüglich der Richtung der Lichtführung 6 im Lichtleiter 4 angeordnet, so dass die Auskoppelung des Lichts ungefähr tangential zur Richtung der Lichtführung 6 im Lichtleiter 4 erfolgt. Dadurch ergibt sich eine Winkelverteilung des Lichts in Abhängigkeit von der Krümmung des Lichtleiters 4 und der Position der darin integrierten Stufen 11. Die Auskoppelflächen 12 weisen jeweils einen Winkelversatz zueinander auf, der für benachbarte Auskoppelflächen 12 unterschiedlich sein kann. Der Winkelversatz β zwischen der ersten und der letzten Auskoppelfläche 12 bestimmt den ausgeleuchteten Winkelbereich. Durch geschickte Wahl der Anzahl, Dichte und Position der Stufen kann die Lichtverteilung für den Lichtleiter 4 verschiedenster Krümmungen eingestellt werden. Um beispielsweise eine ausreichende Ausleuchtung des gesetzlich geforderten Bereichs für Zusatzblinkleuchten (5° bis 60° entgegen der Fahrtrichtung) zu erreichen, werden die Stufen 11 vorwiegend in den Bereichen angeordnet, in denen die Tangenten an die Richtung der Lichtführung 6 im Lichtleiter 4 im entsprechenden Winkelbereich liegen, also wie in 1 gezeigt, vorwiegend im Bereich der stirnseitigen Auskoppelfläche 7 des Lichtleiters 4.
Auf der nach innen gebogenen Seite 10 des Lichtleiters 4 ist eine Vielzahl an Prismen 9 angeordnet, wodurch das im Lichtleiter 4 geführte Licht teilweise in Richtung der nach außen gebogenen Seite 5 umgelenkt und aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt wird. Die Auskoppelung erfolgt hierbei vorwiegend in radialer Richtung bezüglich der Richtung der Lichtführung 6 im Lichtleiter 4. Aufgrund der dichten Bestückung des Lichtleiters 4 mit derartigen Prismen 9 ergibt sich eine homogene Lichtverteilung über die gesamte Länge des Lichtleiters 4, die von der tangential austretenden Lichtverteilung aufgrund der Auskoppelflächen 12 überlagert wird. Die Konturen und Eindringtiefen der Prismen in den Lichtleiter 4 können sich in Abhängigkeit von der Position auf dem Lichtleiter 4 ändern (nicht gezeigt), um eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung des Lichtleiters zu realisieren. Um das Erscheinungsbild im ausgeschalteten Zustand zu verbessern, sind die Spitzen der Prismen 9 parallel zur nach innen gebogenen Seite 10 des Lichtleiters 4 gekappt. Dadurch kann direkt durch den Lichtleiter 4 hindurch auf die dahinter liegende Gehäuseoberfläche gesehen werden, welche somit mit zur optischen Gestaltung der Leuchte 1 genutzt werden kann.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, die Lichtleiter 4 lediglich abschnittsweise mit einer Prismenstruktur 9 zu versehen, so dass innerhalb eines Lichtleiters oder auch in Kombination mit mehreren Lichtleitern ein Muster entsteht. Ebenso ist es denkbar, einen lediglich mit Vertiefungen 8 versehenen Lichtleiter 13 hinter eine Blende anzuordnen, die im Bereich der Vertiefungen 8 Ausnehmungen aufweist, so dass das mit Hilfe der Vertiefungen 8 aus dem Lichtleiter 13 ausgekoppelte Licht durch die Blende hindurchtreten kann. Der Betrachter erhält somit den Eindruck vieler hinter einer Blende angeordneter Lichtquellen.
Von der Lichtquelle 3 emittiertes Licht, das weder durch die Prismen 9 auf der nach innen gebogenen Seite 10 des Lichtleiters 4 noch durch die Stufen 11 auf der nach außen gebogenen Seite 5 des Lichtleiters 10 ausgekoppelt wird, verlässt den Lichtleiter 4 durch die stirnseitige Endauskoppelfläche 7 und kann somit zur tangentialen Lichtverteilung beitragen.
Wie in 3 gezeigt, ist der mittlere Lichtleiter 13 auf seiner nach innen gebogenen Seite 10 mit vereinzelten Vertiefungen 8 versehen, wodurch mehrere helle Lichtpunkte erzeugt werden, die auch bei direkter Sonneneinstrahlung gut erkannt werden können. Das auf die geneigte Bodenfläche der Vertiefung 8 treffende Licht wird an dieser reflektiert und durch die nach außen gebogene Seite 5 aus dem Lichtleiter 13 ausgekoppelt. Damit die erzeugten Lichtpunkte in Größe und Intensität möglichst gleich erscheinen, sind die Vertiefungen 8 derart ausgebildet, dass die Breiten der Vertiefungen 8 jeweils übereinstimmen und die Vertiefungen 8 mit größer werdendem Abstand zur Lichtquelle 3 eine größer werdende Eindringtiefe h in den Lichtleiter 13 aufweisen (h' < h'' < h'''). Somit ist sichergestellt, dass an allen Vertiefungen 8 eine vergleichbare Lichtmenge reflektiert und somit radial aus dem Lichtleiter 13 ausgekoppelt wird wie von der geneigten Bodenfläche der Vertiefung 8 usw. Außerdem erscheint dem Betrachter jeder Lichtpunkt gleich groß. Die Lichtquellen 3 der Lichtleiter 4, 13 sind auf einer gemeinsamen, Platz sparenden Leiterplatte 16 am einkoppelseitigen Ende der Lichtleiter 4, 13 montiert.
2a zeigt die Draufsicht auf die nach außen gebogenen Flächen 5 der Lichtleiter 4, 13. Die Lichtleiter sind als einstückiges Spritzgussteil hergestellt und mit Hilfe von Stegen 18 miteinander verbunden.
4a zeigt einen Querschnitt einer Leuchte mit drei Lichtleitern 4, 13, die durch Stege 18 miteinander verbunden sind. Es ist jedoch auch denkbar, die Lichtleiter dicht aneinander angrenzend anzuordnen, so dass die Lichtleiter 4, 13 an den Berührungspunkten verbunden sind, wie in 4b dargestellt. Die verwendeten Lichtleiter haben dabei vorzugsweise einen runden oder elliptischen Querschnitt. In einer weiteren Ausführungsform findet statt einer Mehrzahl an zylindrischen Lichtleitern ein Plattenlichtleiter Verwendung, in den das Licht mehrerer Leuchtdioden eingekoppelt werden kann und der auf seiner nach außen gebogenen Seite mehrere Zylinderoberflächen 21, 22 aufweist, die den Lichtleitern 4, 13 der Ausführungsformen der 4a und 4b zugeordnet werden können. Es ergibt sich dann ein Querschnitt entsprechend der 4c. Bei der Verbindung zweier Lichtleiter 4, 13 kann dabei sowohl eine Vielzahl einzelner Stege als auch ein auf der gesamten Länge der Lichtleiter 4, 13 durchgängiger Steg zum Einsatz kommen, wie in 4b und 4c dargestellt. Im letzteren Fall ist die Leuchte durchgängig geschlossen und kann gleichzeitig als Abdeckscheibe dienen. Eine solche gehäuselose Ausführung einer Leuchte kann zusätzlich Material- und Herstellungskosten einsparen.

Claims

Leuchte (1), insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer Lichtquelle (3) und mindestens einem bogenförmigen Lichtleiter (4), der an einem Ende eine Einkoppelfläche (14) für das Licht der Lichtquelle (3) und am anderen Ende eine stirnseitige Endauskoppelfläche (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (4) auf seiner nach außen gebogenen Seite (5) mehrere Stufen (11) aufweist, die, gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche (7), jeweils zurückgesetzt angeordnet sind und jeweils eine stirnseitige Auskoppelfläche (12) aufweisen.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelflächen (12) der Stufen (11) mit der Endauskoppelfläche (7) jeweils unterschiedliche Winkel einschließen.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auskoppelflächen (12) der Stufen (11) jeweils etwa radial bezüglich der Richtung der Lichtführung (6) im Lichtleiter (4) erstrecken.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander angeordnete Lichtleiter (4, 13).
Leuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lichtleiter (4, 13) als einstückiges Spritzgussteil ausgebildet sind.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lichtleiter (13) auf seiner nach innen gebogenen Seite (10) Vertiefungen (8) aufweist, an deren Bodenflächen das im Lichtleiter (13) geführte Licht jeweils in Richtung auf die nach außen gebogene Seite reflektiert wird und dort austritt.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (8) jeweils gleiche Konturen und mit größer werdendem Abstand zur Lichtquelle (3) größer werdende Eindringtiefen in den Lichtleiter (4) aufweisen.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lichtleiter (4) auf seiner nach innen gebogenen Seite (10) mit einer Vielzahl an Prismen (9) versehen ist.
Leuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (9) in Abhängigkeit vom Abstand zur Lichtquelle (3) unterschiedliche Eindringtiefen in den Lichtleiter (4) und/oder unterschiedliche Winkel aufweisen.
Leuchte nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (9) gekappte Spitzen aufweisen.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Lichtleiter (4, 13) eine Lichtquelle (3) zugeordnet ist.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lichtquelle (3) eine Leuchtdiode ist.
Fahrzeugaußenspiegel mit einer Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Auskoppelflächen (7, 12) des mindestens einen bzw. jedes Lichtleiters (4, 13) entgegen der Fahrtrichtung weisen und von außen sichtbar sind.
Fahrzeugaußenspiegel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen gebogene Seite (5) des mindestens einen bzw. jedes Lichtleiters (4, 13) von außen zumindest abschnittsweise sichtbar ist.