DE112018001981T5

DE112018001981T5 - Verfahren und Gerät zur Verbesserung der Homogenität eines Randlichts

Info

Publication number: DE112018001981T5
Application number: DE112018001981.0T
Authority: DE
Inventors: Tiffany Bosscher; Miguel Mercado Pena José
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-12-24
Also published as: CN110678691B; US11143379B2; CN110678691A; WO2018189086A1; US20210116097A1

Abstract

Ein Lichtlamellenkörper für eine Leuchtvorrichtung, zum Beispiel für ein Kraftfahrzeug, weist einen Einkoppelabschnitt auf, der dazu ausgelegt ist, optisch mit einer Lichtquelle gekoppelt zu sein und Licht davon zu sammeln, wobei sich ein Ausbreitungsabschnitt entlang einer Längsachse zwischen einem proximalen Ende und einem distalen Ende erstreckt, wo der Ausbreitungsabschnitt dazu ausgelegt ist, Licht von dem Einkoppelabschnitt an dem proximalen Ende zu empfangen und Licht zu dem distalen Ende zu lenken, und wobei der Ausbreitungsabschnitt eine Mischoptik aufweist, um das Licht zu mischen, bevor es einen Auskoppelabschnitt erreicht. Der Körper weist den Auskoppelabschnitt neben dem distalen Ende des Ausbreitungsabschnitts auf und ist dazu ausgelegt, Licht zu emittieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/485,627 , eingereicht am 4. April 2017 (die '627 Anmeldung), wobei die '627 Anmeldung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist, als wäre sie vollständig hierin dargelegt.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Leuchtvorrichtung und insbesondere eine Leuchtvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit verbesserter Lichthomogenität.
Hintergrund der Technik
Die Beschreibung des Hintergrunds ist unten rein zum Zweck der Darlegung des Kontexts bereitgestellt. Daher gelten keine Aspekte dieser Beschreibung des Hintergrunds, soweit diese nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, als ausdrücklich oder angedeutet im Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung umfasst.
Viele Erstausrüster (OEMs - Original Equipment Manufacturers) müssen Homogenitätsanforderungen für Signalbeleuchtung erfüllen, um Designvorgaben zu verwirklichen oder einen charakteristischen Look für ihre Produkte zu erzielen. Lichteinrichtungen, wie zum Beispiel Lichtlamellen/Randlichter, bieten innovative Design-Zugänge als auch Funktion. Die Lamellen sind in der Lage, die Leistung, die gesetzlich vorgeschrieben ist, zu erfüllen, werden aber Kundenerwartungen an Homogenität aufgrund von Kosten- und Konfektionierungsgrenzen nicht gerecht.
Um die Erwartungen unserer Kunden an Homogenität zu erfüllen, müssen sehr lange Abschnitte von Lichtlamellen/Randlichtern das Licht mischen, bevor es durch eine Auskoppeloberfläche austritt, oder es werden zusätzliche LEDs/Lichtquellen darüber hinaus, was photometrisch nötig ist, um rechtlichen Auflagen zu entsprechen, verwendet. Diese Lösungen können aufgrund verfügbaren Konfektionierungsraums oder Kosten begrenzt sein.
Andere Lösungen weisen die Verwendung von zusätzlichen Elementen, wie zum Beispiel Linsen oder Folien, Körnungsprozessen auf der Auskoppeloberfläche, oder die Verwendung von Diffusionsmaterialien, wie zum Beispiel DF23, die die Kosten und Komplexität der Endvorrichtungen erhöhen, auf. Es wäre gewünscht, höhere Homogenität bereitzustellen, ohne zusätzliche Elemente oder Lichtdiffusionsmaterialien zu verwenden.
Die vorhergehende Erläuterung soll nur zur Veranschaulichung des vorliegenden Felds dienen und ist nicht als Einschränkung des Schutzumfangs des Anspruchs zu verstehen.
KURZFASSUNG
Bei einer Ausführungsform ist eine Leuchtvorrichtung vorgesehen, die eine Lichtquelle und einen Lichtlamellenkörper aufweist, der einen Einkoppelabschnitt, einen Ausbreitungsabschnitt und einen Auskoppelabschnitt aufweist. Die Lichtquelle ist dazu ausgelegt, Quellenlichtstrahlen auszugeben. Der Einkoppelabschnitt befindet sich optisch neben der Lichtquelle und ist dazu ausgelegt, die Quellenlichtstrahlen als erste Lichtstrahlen zu sammeln und im Allgemeinen in eine erste Richtung entlang der Längsachse zu lenken. Der Ausbreitungsabschnitt erstreckt sich entlang der Längsachse zwischen einem proximalen Ende und einem distalen Ende. Der Ausbreitungsabschnitt ist dazu ausgelegt, die ersten Lichtstrahlen von dem Einkoppelabschnitt an dem proximalen Ende zu empfangen. Der Ausbreitungsabschnitt weist Mischoptik auf, die dazu ausgelegt ist, Streuung der ersten Lichtstrahlen zu erhöhen, um zweite, gemischte Lichtstrahlen zu erzeugen. Der Ausbreitungsabschnitt ist ferner dazu ausgelegt, die zweiten, gemischten Lichtstrahlen zu dem distalen Ende des Ausbreitungsabschnitts zu lenken. Der Auskoppelabschnitt befindet sich neben dem distalen Ende des Ausbreitungsabschnitts und ist dazu ausgelegt, die zweiten, gemischten Lichtstrahlen zu empfangen und die zweiten, gemischten Lichtstrahlen in die erste Richtung zu emittieren.
Eine homogene Lichtverteilung zu erreichen, ist relativ schwierig und bedarf normalerweise der Verwendung von mehr Lichtquellen als nötig ist, um Lichtintensitätsziele zu erfüllen, der Verwendung von teureren Lichtdiffusionsmaterialien oder die Veränderung der Konfiguration der Leuchtvorrichtung (zum Beispiel, das Verlängern eines Randlichts), was mehr Material(ien) und/oder Platz braucht, was aufgrund von Kosten- und Konfektionierungsvorgaben nicht immer möglich ist. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung setzen Lichtmischungsoptik früher im Lichtausbreitungspfad ein (zum Beispiel in dem Lichtausbreitungsabschnitt), um dadurch eine homogenere Lichtverteilung ohne zusätzliche Lichtquellen, Material oder Konfektionierungsraum zu erzeugen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Leuchtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die eine Lichtquelle und einen Lichtlamellenkörper aufweist.
2 ist eine schematische Ansicht der Lichtquelle und eines Einkoppelabschnitts des Lichtlamellenkörpers aus 1.
3 ist eine schematische Ansicht eines Ausbreitungsabschnitts des Lichtlamellenkörpers aus 1, der Mischoptik in einer Ausführungsform aufweist.
4 ist eine schematische Ansicht eines Auskoppelabschnitts des Lichtlamellenkörpers aus 1.
5 bis 6 sind schematische Ansichten einer ersten und zweiten alternativen Ausführungsform des Einkoppelabschnitts aus 1.
7 ist eine schematische Ansicht des Ausbreitungsabschnitts des Lichtlamellenkörpers aus 1 und 3 in einer ersten Ausführungsform mit der Mischoptik entlang der gesamten Ober- und Unterseite davon.
8 ist eine schematische Ansicht des Ausbreitungsabschnitts des Lichtlamellenkörpers aus 1 und 3 in einer zweiten Ausführungsform mit der Mischoptik entlang eines Abschnitts kürzer als die gesamte Ober- und Unterseite davon.
9 ist eine schematische Ansicht des Ausbreitungsabschnitts des Lichtlamellenkörpers aus 1 und 3 in einer dritten Ausführungsform mit der Mischoptik nur auf der Oberseite.
10 ist eine schematische Ansicht des Ausbreitungsabschnitts des Lichtlamellenkörpers aus 1 und 3 in einer vierten Ausführungsform mit der Mischoptik nur auf der Unterseite.
11 ist eine isometrische Ansicht des Lichtlamellenkörpers aus 1 in einer Ausführungsform.
12 ist eine Vorderansicht des Lichtlamellenkörpers aus 11 in einer Ausführungsform.
13 ist eine Seitenansicht des Lichtlamellenkörpers aus 11 in einer Ausführungsform.
14 ist eine Ansicht von oben des Lichtlamellenkörpers aus 11 in einer Ausführungsform.
15 ist eine Ansicht von unten des Lichtlamellenkörpers aus 11 in einer Ausführungsform.
16 ist eine Hinteransicht des Lichtlamellenkörpers aus 11 in einer Ausführungsform.
17 ist ein Leuchtdichtediagramm des Lichtlamellenkörpers aus 1 in einer Ausführungsform.
18 ist ein Lichtintensitätsdiagramm, das Lichtintensität als eine Funktion des Sichtwinkels der Leuchtvorrichtung aus 1 in einer Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Verschiedene Ausführungsformen sind hierin für verschiedene Geräte, Systeme und/oder Verfahren beschrieben. Zahlreiche spezifische Details werden dargelegt, um ein tiefgehendes Verständnis der generellen Struktur, der generellen Funktion, der generellen Herstellung und der generellen Verwendung der Ausführungsformen, wie in der Beschreibung beschrieben und in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, bereitzustellen. Es ist für Fachleute ersichtlich, dass die Ausführungsformen jedoch ohne solche spezifischen Details umgesetzt werden können. Bei anderen Beispielen werden gut bekannte Vorgänge, Komponenten und Elemente nicht im Detail beschrieben, um die Ausführungsformen, die in der Beschreibung beschrieben sind, nicht unklar zu machen. Für Durchschnittsfachleute ist ersichtlich, dass die Ausführungsformen, die hierin beschrieben und veranschaulicht sind, nicht einschränkende Beispiele sind, und somit ist zu verstehen, dass die spezifischen Struktur- und Funktionsdetails, die hierin offenbart sind, repräsentativ sein können und den Schutzumfang der Ausführungsformen nicht unbedingt einschränken, wobei der Schutzumfang dessen rein durch die beiliegenden Ansprüche definiert wird.
Die Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „verschiedene Ausführungsformen“, „einige Ausführungsformen“ oder „eine Ausführungsform“ oder dergleichen bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben sind, in mindestens einer Ausführungsform vorhanden sind. Formulierungen wie „bei verschiedenen Ausführungsformen“, „bei einigen Ausführungsformen“ oder „bei einer Ausführungsform“ oder dergleichen an Stellen in dieser Beschreibung beziehen sich somit nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform. Des Weiteren können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften auf beliebige geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. Somit können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften, die in Verbindung mit einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, als ganz oder teilweise mit Merkmalen, Strukturen oder Eigenschaften einer oder mehrerer weiterer Ausführungsformen kombiniert werden, ohne Einschränkung, dass eine solche Kombination nicht unlogisch oder nicht funktionell ist.
Die vorliegende Offenbarung zeigt in Ausführungsformen eine Leuchtvorrichtung (zum Beispiel eine Lichtlamelle/ein Randlicht), die verbesserte Homogenität der Lichtverteilung in einem kleineren Konfektionierungsraum gestattet, und ohne den Bedarf an zusätzlicher Optik/Körnung auf der Auskoppeloberfläche.
Nun mit Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen zum Identifizieren identischer oder ähnlicher Komponenten in den verschiedenen Ansichten verwendet werden, ist 1 eine schematische Ansicht einer Leuchtvorrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform. Die Leuchtvorrichtung 20 weist eine Lichtquelle 22, die Quellenlichtstrahlen 24 erzeugt, und einen Lichtlamellenkörper 26 auf. Der Lichtlamellenkörper 26 ist dazu ausgelegt, das Licht von der Lichtquelle 22 zu sammeln und das Licht an eine Außenoberfläche 39 (4) des Lichtlamellenkörpers 26 zu lenken, wo das Licht in eine gewünschte erste Richtung 54 emittiert wird. 11 ist eine isometrische Ansicht des Lichtlamellenkörpers 26 aus 1.
Mit weiterem Bezug auf 1 und 11 weist der Lichtlamellenkörper 26 einen Einkoppelabschnitt 28, einen Lichtausbreitungsabschnitt 30 und einen Auskoppelabschnitt 38 auf. Bei einer Ausführungsform kann der Lichtlamellenkörper 26 eine im Allgemeinen rechteckige Form und einen einheitlichen Aufbau aufweisen, und kann Lichtübertragungsmaterial, wie zum Beispiel Acryl oder Polycarbonat, Polyarylat, Glass oder Polyoxymethylen, um einige Alternativen zu nennen, aufweisen.
Der Lichtlamellenkörper 26 kann auf herkömmliche Weise, wie im Stand der Technik bekannt, wie zum Beispiel durch ein Einzelspritzgussverfahren, gebildet werden. Aus Herstellungssicht kann das Einzelspritzgussverfahren reduzierte Zykluszeiten, weniger Material und weniger Platzbedarf erzielen. Zusätzlich vereinfacht der einheitliche Aufbau den Montageprozess aufgrund der Reduzierung der Anzahl an Komponenten, die montiert werden müssen. Des Weiteren reduziert und/oder eliminiert der einheitliche Aufbau den Bedarf, Abmessungstoleranzen der verschiedenen Komponententeile und dazwischen zu berücksichtigen, wodurch ein robusteres Design erreicht wird.
Mit Bezug auf 1 und 11 ist der Einkoppelabschnitt 28 optisch an die Lichtquelle 22 gekoppelt und ist dazu ausgelegt, die Quellenlichtstrahlen, die von der Lichtquelle 22 ausgegeben werden, zu sammeln und sie als erste Lichtstrahlen 24₁ zu lenken. Der Ausbreitungsabschnitt 30 erstreckt sich entlang einer Längsachse 32 zwischen einem proximalen Ende 34 und einem distalen Ende 36. Der Ausbreitungsabschnitt 30 ist dazu ausgelegt, die ersten Lichtstrahlen 24₁ von dem Einkoppelabschnitt 28 an dem proximalen Ende 34 davon zu empfangen und sie dann an das distale Ende 36 davon zu lenken. Wie hierin beschrieben weist der Ausbreitungsabschnitt 30 Mischoptik 40 (am besten in 11 und 15 gezeigt) integral damit auf, die dazu ausgelegt ist, die ersten Lichtstrahlen 24₁ zu mischen (zum Beispiel durch Streuung), um zweite, gemischte Lichtstrahlen 24₂ zu erzeugen, während das Licht durch den Ausbreitungsabschnitt 30 läuft und verbesserte Lichtintensitätseinheitlichkeit/-homogenität zeigt. Der Auskoppelabschnitt 38 ist dazu ausgelegt, die zweiten Lichtstrahlen 24₂ von dem Ausbreitungsabschnitt 30 zu erhalten und dann die zweiten Lichtstrahlen 24₂ mittels eines Lichtemitterbereichs oder einer Lichtemitteroberfläche 39 in eine erste Richtung 54 zu emittieren.
2 ist eine schematische Ansicht der Lichtquelle 22 und des Einkoppelabschnitts 28. Die Lichtquelle 22 kann eine Leiterplatte 56 aufweisen, auf der mindestens eine Lichtquelle, wie zum Beispiel eine lichtemittierende Diode (LED) 58 oder dergleichen, angeordnet ist, die eine Lichtemission-Hauptrichtung 60, die zu dem Einkoppelabschnitt 28 gerichtet ist, aufweist. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Lichtquelle 22 eine Glühlampe, ein Hochdruck-Entladungs(HID)-Leuchtelement oder einen Laser aufweisen. Die Lichtquelle 22 kann bei noch weiteren Ausführungsformen weitere herkömmliche Lichtquellen aufweisen, die jetzt bekannt oder später entwickelt werden, wie zum Beispiel eine organische Leuchtdiode (OLED), modulare Lichtquellen, Flüssigkristallanzeige (LCD), LCD des Dünnfilmtransistor(TFT)-Typs oder andere Anzeigetechnologien. In der veranschaulichten Ausführungsform von 1 ist die Lichtemissions-Hauptrichtung (siehe Referenz 60 in 2, 5, und 6) im Allgemeinen senkrecht zu der Hauptlängsachse 32 der Leuchtvorrichtung 20.
Der Einkoppelabschnitt 28 weist eine Geometrie auf, die dazu ausgelegt ist, das Licht, das von der Lichtquelle 22 ausgegeben oder anderweitig emittiert wird, zu sammeln und das gesammelte Licht in der ersten Richtung 54 entlang der Längsachse 32 zu dem Ausbreitungsabschnitt 30 hin zu lenken. Der Einkoppelabschnitt 28 kann unterschiedliche Geometrien (das heißt, zu dem Ausbreitungsabschnitt gewinkelt, wie in 2 und 5 gezeigt, oder wie in 6 ausgerichtet) aufweisen. Wie in 2 gezeigt, kann der Einkoppelabschnitt 28 eine im Allgemeinen ellbogenförmige optische Struktur aufweisen, die eine ebene Fläche 62 aufweist, um Quellenlichtstrahlen 24 zu sammeln (das heißt, die Lichtquelle 22 ist der ebenen Fläche 62 zugewandt). Der Einkoppelabschnitt 28 weist ferner eine gekrümmte Oberfläche 64 auf, die zum Beispiel eine abgerundete oder gekrümmte Form aufweist und dazu ausgelegt ist (zum Beispiel in einem Oberflächenfinish, wie zum Beispiel eine hochpolierte Oberfläche oder beschichtet mit einer reflektierenden Folie oder auf andere Weise), das gesammelte Licht als die ersten Lichtstrahlen 24₁ zu dem Ausbreitungsabschnitt 30 hin zu lenken. Die planare Fläche 62 ist dazu ausgelegt, Licht zu gestatten, in den Einkoppelabschnitt 28 einzutreten, während die gekrümmte äußere Oberfläche 64 dazu ausgelegt ist, Licht daran zu hindern, aus dem Einkoppelabschnitt 28 auszutreten, und solches Licht zu dem Ausbreitungsabschnitt 30 hin zu lenken. Der Einkoppelabschnitt 2 weist ferner eine geneigte Oberfläche 63 auf.
Die Oberfläche/Fläche 62 kann auf herkömmliche Weisen, die im Stand der Technik bekannt sind, endbearbeitet werden, um zu gestatten, dass das Licht von der Lichtquelle in den Einkoppelabschnitt 28 gekoppelt wird und dass das Licht nicht entkommt. Bei einer Ausführungsform kann die Oberfläche/Fläche 62 abhängig von der gewünschten Effizienz hochpoliert, texturiert, getupft, gerippt, oder lasergeätzt werden.
3 ist eine schematische Ansicht eines Ausbreitungsabschnitts 30 des Lichtlamellenkörpers 26, der eine im Allgemeinen rechteckige Platte aufweisen kann. Wie oben beschrieben, ist der Ausbreitungsabschnitt 30 dazu ausgelegt, Licht von dem Einkoppelabschnitt 28 an dem proximalen Ende 34 als erste Lichtstrahlen 24₁ zu empfangen und zu gestatten, dass dieses Licht gemischt wird, während es sich zu dem distalen Ede 36 hin ausbreitet. Wie gezeigt, werden die zweiten, gemischten Lichtstrahlen 24₂ mittels der Mischoptik 40 erzeugt. Bei einer veranschaulichten Ausführungsform, bei der der Lichtlamellenkörper 26 einheitlich ist, gestattet die durchgängige Natur des optischen Materials, das in dem Lichtlamellenkörper 26 verwendet wird, dass die ersten Lichtstrahlen 24₁ von dem Einkoppelabschnitt 28 durch das proximale Ende 34 durchlaufen und eintreten und sich zu dem distale Ende 36 ausbreiten. Die obere Oberfläche 68, die untere Oberfläche 70 und beide der Seitenoberflächen, die die Außenoberflächen des Ausbreitungsabschnitts 30 definieren, sind derart ausgelegt, dass das Licht daran gehindert wird, vom Inneren des Ausbreitungsabschnitts 30 auszutreten.
Bei einer Ausführungsform können die Außenoberflächen des Ausbreitungsabschnitts 30 behandelt werden, um das Licht daran zu hindern, zu entkommen, zum Beispiel bevorzugt durch Vorbereiten solcher Außenoberflächen, dass sie ein hochpoliertes Material/Finish aufweisen. Alternativ dazu können die Außenoberflächen des Ausbreitungsabschnitts 30 mit einer speziellen Beschichtung/speziellen Beschichtungen, wie zum Beispiel Metall- und/oder Polymerbeschichtungen, beschichtet werden, um Lichtaustritt zu begrenzen. Zusätzlich, wie unten beschrieben wird, können eine oder beide der oberen und unteren Oberfläche 68, 70 die Mischoptik 40 inkorporieren. Zusätzlich ist der Querschnittsbereich des Ausbreitungsabschnitts 30, der in der veranschaulichten rechteckigen Ausführungsform, durch eine Höhe 66 und eine Breite 74 definiert (am besten in 14 gezeigt).
4 ist eine schematische Ansicht des Auskoppelabschnitts 38 des Lichtlamellenkörpers 26. Der Auskoppelabschnitt 28 befindet sich im Allgemeinen neben dem distalen Ende 36 des Ausbreitungsabschnitts 30. Der Auskoppelabschnitt 38 ist dazu ausgelegt, eine/n Lichtemitterbereich/-oberfläche 39 zum Emittieren der zweiten, gemischten Lichtstrahlen 24₂ bereitzustellen. Die Außenoberfläche 39 kann verschiedene Ansätze aufweisen, die in der Technik bekannt sind, dazu ausgelegt, zu gestatten, dass Licht davon emittiert wird. Zum Beispiel kann die Außenoberfläche 39 eine vorbestimmte Lichtemitteranordnung aufweisen, die aus der Gruppe aufweisend eine oder mehrere Linsen, Mikrooptik, und Texturen, gedruckte Strukturen und/oder Beschichtungen und dergleichen ausgewählt wird, um das Aussehen und/oder die Lichtverteilung zu modifizieren. Bei einer Ausführungsform ist die Außenoberfläche 39 als eine Emitteroberfläche dazu ausgelegt, die effiziente Emission von Licht zu gestatten. In dieser Hinsicht kann die Außenoberfläche 39 auf irgendeine von mehreren im Stand der Technik bekannten Weisen für diesen Zweck vorbereitet werden, wie zum Beispiel indem sie hochpoliert, texturiert, getupft, gerippt, lasergeätzt oder dergleichen wird.
5 ist eine schematische Ansicht einer ersten alternativen Ausführungsform des Einkoppelabschnitts, mit 28a bezeichnet, der eine konvex geformte optische Struktur aufweist, die ähnlich dem ellbogenförmigen optischen Element in 1 bis 2 ist. Der Einkoppelabschnitt 28a weist ein konvex geformtes optisches Element mit Oberfläche 62a auf, die relativ zu der Lichtquelle 22 angeordnet ist, derart, dass die Lichtemission-Hauptrichtung 60 von der Lichtquelle 22 im Wesentlichen rechteckig zu der Hauptlängsachse 32 ist. Das optische Element mit Oberfläche 62a ist dazu ausgelegt, eine reflektierende Oberfläche 64a aufzuweisen, die dazu ausgelegt ist, das Licht, das von der Quelle 22 in der Hauptrichtung 60 emittiert wird, zu reflektieren. Die Quellenlichtstrahlen 24 bewegen sich nach der Reflexion im Allgemeinen in der ersten Richtung 54 entlang der Hauptachse 32 als die ersten Lichtstrahlen 24₁ (am besten in 1 gezeigt). Das optische Element mit Oberfläche 62a kann herkömmliche Aufbauansätze aufweisen, um diese Funktion zu erfüllen, wie zum Beispiel durch geeignete Auswahl eines optischen Aufbaus und/oder Materials und/oder Finishes für die reflektierende Oberfläche 64a.
Der Einkoppelabschnitt 28a kann ein vertieftes Element (nicht gezeigt) am Scheitelpunkt davon aufweisen, das eine Seitenwand und eine obere Wand aufweisen kann, wobei das vertiefte Element dem Licht, das von der Lichtquelle 22 kommt, ermöglicht, effizienter mit der optischen Struktur zu interagieren. Die Form des Elements (das heißt die Seitenwand und die obere Wand) kann zum Beispiel rein flach oder gekrümmt (konvex oder konkav), eine symmetrische Form oder ein asymmetrisches Profil sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Einkoppelabschnitt 28 ein lichtsammelndes Linsenelement, einen Totalreflexion(TIR)-Reflektor oder andere lichtsammelnde und lichtlenkende Strukturen und/oder Elemente, die im Stand der Technik bekannt sind, aufweisen.
6 ist eine schematische Ansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform des Einkoppelabschnitts, der mit 28b bezeichnet ist, der ein optisches Element aufweist, das eine konvexe Oberfläche 62b aufweist, die relativ zu der Lichtquelle 22 angeordnet ist, derart, dass die Lichtemission-Hauptrichtung 60 von der Lichtquelle 22 im Wesentlichen parallel zu (ausgerichtet) und axial mit der Hauptlängsachse 32 (das heißt koinzident) ist.
Es gilt zu verstehen, dass auch wenn 1 bis 2 und 5 bis 6 die Lichtemission-Hauptrichtung 60 als senkrecht und/oder parallel zu der Hauptlängsachse 32 zeigen, auch andere Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die Lichtemission-Hauptrichtung 60 gewinkelt sein, zum Beispiel zwischen null (0) Grad und neunzig (90) Grad von der Hauptlängsachse 32.
7 bis 10 sind schematische Ansichten des Ausbreitungsabschnitts 30 aus 1 mit Mischoptik in der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform.
7 zeigt den Ausbreitungsabschnitt 30a mit Mischoptik 40, die komplett auf der oberen Oberfläche 68a und komplett auf der unteren Oberfläche 70a angeordnet ist.
8 zeigt den Ausbreitungsabschnitt 30a mit Mischoptik nur auf einem Abschnitt einer oder beider der oberen und unteren Oberfläche. Ein erster Abschnitt der oberen Oberfläche, als 68b-1 identifiziert, weist nicht die Mischoptik 40, die darin inkorporiert ist, auf, während ein zweiter Abschnitt der oberen Oberfläche, nämlich 68b-2, die Mischoptik 40 inkorporiert. Zusätzlich und/oder alternativ dazu kann die untere Oberfläche ebenso teilweise mit der Mischoptik 40 ausgelegt sein. Ein erster Abschnitt der unteren Oberfläche, als 70b-1 identifiziert, weist nicht die Mischoptik 40, die darin inkorporiert ist, auf, während der zweite Abschnitt der unteren Oberfläche, nämlich 70b-2, die Mischoptik 40 inkorporiert.
9 zeigt den Ausbreitungsabschnitt 30c mit Mischoptik 40, die nur komplett auf der oberen Oberfläche 68c und nicht auf der unteren Oberfläche 70c angeordnet ist.
10 zeigt den Ausbreitungsabschnitt 30d mit Mischoptik 40, die nur komplett auf der unteren Oberfläche 70d und nicht auf der oberen Oberfläche 68d angeordnet ist.
Mischoptik. 11 ist eine isometrische Ansicht des Lichtlamellenkörpers 26 aus 1. Wie gezeigt, weist die obere Oberfläche 68a Mischoptik 40 auf, die komplett über die obere Oberfläche 68a angeordnet ist. Die Mischoptik 40 kann bei einer Ausführungsform eine Vielzahl an konvexen nach innen gewandten Merkmalen 72, 72a aufweisen. Mit anderen Worten, der konvexe Abschnitt der Merkmale zeigt nach innen zu dem Inneren des Lichtausbreitungsabschnitts 30a. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Merkmale 72, 72a in einer Vielzahl an Reihen über die Breite und Spalten die Länge des Lichtlamellenkörpers 26 auf und ab angeordnet. Die Merkmale 72 sind auf den oberen und unteren Reihen angeordnet, während der Rest der Merkmale die Merkmale 72a aufweist.
14 ist eine Ansicht des Lichtlamellenkörpers 26 aus 1 von oben und zeigt die Merkmale 72 als im Allgemeinen rechteckig mit einem gekrümmten Endrand, während die Merkmale 72a im Allgemeinen rechteckig sind.
Mit weiterem Bezug auf 11, fungiert der nach unten gewandte Scheitelpunkt der konvexen Merkmale, um die Ausbreitung zu erhöhen und damit Mischen der ersten Lichtstrahlen 24₁ , die in den Ausbreitungsabschnitt 30 eintreten, um damit Lichthomogenität zu verbessern. Auch wenn die Merkmale 72, 72a in der veranschaulichten Ausführungsform als muschelförmige Merkmale, die sich in die Oberflächen 68a, 70a erstrecken, gezeigt sind, gilt zu verstehen, dass andere Implementierungen möglich wären. Zusätzlich kann, da die Merkmale 72, 72a physisch geformt werden, der gesamte Lichtlamellenkörper 26 weiter mittels eines einfachen Einzelgussverfahrens, wie oben beschrieben, geformt werden, wodurch Kosten und Komplexität reduziert werden.
Die Mischoptik 40 des Ausbreitungsabschnitts 30 kann weitere Arten von Merkmalen ähnlich und/oder sogar unterschiedlich zu den Merkmalen 72, 72a aufweisen, um die Lichtmischfunktion zu erhalten, unter anderem ohne Einschränkung aufweisend optische Merkmale aus der Gruppe aufweisend Prismen, Zylinder, Kissen, Muster, Mikrooptik, die hierin beschriebenen muschelförmigen, im Allgemeinen konvexen Merkmale 72, 72a oder gedruckte Strukturen verschiedener Größe und Form.
12 ist eine Vorderansicht der Leuchtvorrichtung, die eine beispielhafte Lichtquelle 22 detaillierter zeigt. Bei einer Ausführungsform kann die Lichtquelle 22 die oben genannte Leiterplatte 56 als auch eine Vielzahl an einzelnen Lichtquellen, wie zum Beispiel eine Vielzahl an LEDs, aufweisen, wobei solche Lichtquellen/LEDs mit 58₁ , 58₂ , 58₃ , 58₄ , 58₅ , 58₆ , 58₇ , 58₈ , 58₉ und 58₁₀ bezeichnet sind. Der Lichtlamellenkörper 26 weist auch eine lineare Anordnung einer Vielzahl an gekürzten optischen Strukturen auf, die mit 90₁ , 90₂ , 90₃ , 90₄ , 90₅ , 90₆ , 90₇ , 90₈ , 90₉ und 90₁₀ bezeichnet sind (am besten in 11 gezeigt). Jede der optischen Strukturen ist im Allgemeinen die gleiche wie die optische Struktur, die oben bezüglich des Einkoppelabschnitts 28 beschrieben ist, und weist eine jeweilige ebene Fläche 62 und gekrümmte Außenoberfläche auf. Angrenzende optische Strukturen 90₁ , 90₂ , 90₃ , 90₄ , 90₅ , 90₆ , 90₇ , 90₈ , 90₉ und 90₁₀ treffen aufeinander, um getrennte zwischenliegende Täler zu bilden. Jede der Lichtquellen/LEDs 58₁ 58₂ , 58₃ , 58₄ , 58₅ , 58₆ , 58₇ , 58₈ , 58₉ und 58₁₀ ist derart jeweils einer entsprechenden der Vielzahl an optischen Strukturen 90_i (i = 1 bis 10) zugewandt, dass eine Lichtemission-Hauptrichtung 60 von den Lichtquellen/LEDs zu der jeweiligen optischen Struktur hin gelenkt wird. Es gilt zu verstehen, dass andere Lichtquellenanordnungen verwendet werden können. Rein als Beispiel können die Lichtquellen in einem linearen Muster, einem Puzzlemuster, einem Matrixmuster oder sogar einem Modul mit einer entfernten Lichtquelle angeordnet werden. Durch das Vorstehende kann eine im Wesentlichen durchgehende Lichtquelle für den Einkoppelabschnitt 18 hinsichtlich einer Richtung quer zu der Hauptachse 32 vorgesehen werden.
13 bis 16 sind jeweils Ansichten von der Seite, von oben, von unten und von hinten des Lichtlamellenkörpers 16 aus 11.
Betrieb. Nun mit Bezug auf 1, werden bei Betrieb die Quellenlichtstrahlen 24, die von dem Einkoppelabschnitt 28 gesammelt werden, mittels der Oberfläche 64 (2) von einer Richtung 60 zu einer Richtung 54 gelenkt, was eine Richtung parallel zu der Hauptlängsachse 32 der Leuchtvorrichtung 20 ist. Das Licht, das von der Oberfläche 64 reflektiert wird, ist als erste Lichtstrahlen 24₁ angegeben. Wenn die Lichtstrahlen 24₁ in den Ausbreitungsabschnitt 30 eintreten, fallen sie auf die konvexe(n) Oberfläche(n), die von der Vielzahl an Merkmalen 72, 72a dargestellt werden, und werden gestreut und gemischt, was die zweiten, gemischten Lichtstrahlen 24₂ ergibt. Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich zum Beispiel der Scheitelpunkt 42 jedes Merkmales 72, 72a um das größte Maß nach innen zu dem Inneren des Ausbreitungsabschnitts 30 hin, während sich ein zurückgebogener Rand 44 jedes Merkmals 72, 72a um das geringste Maß nach innen zu dem Inneren des Ausbreitungsabschnitts 30 hin erstreckt. Wenn sich die zweiten, gemischten Lichtstrahlen 24₂ in dem Ausbreitungsabschnitt 30 von dem proximalen Ende 34 zu dem distalen Ende 36 und dem Auskoppelabschnitt 38 bewegen, werden die zweiten Lichtstrahlen 24₂ in einem noch größeren Maß gemischt, wodurch Einheitlichkeit und Homogenität erhöht wird, wie in den 17 bis 18 unten demonstriert.
17 ist ein Leuchtdichtediagramm einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung 20 in Übereinstimmung mit den vorliegenden Lehren. Das Leuchtdichtendiagramm zeigt die ausgegebene Leuchtdichte für die Außenoberfläche 39 des Auskoppelabschnitts 38. Zur Einfachheit ist der entsprechende Bereich auf dem Leuchtdichtendiagramm mit 39' bezeichnet. Wie zu sehen ist, ist die Lichtintensität homogen über die vertikale Achse als auch die horizontale Achse.
18 ist ein Lichtintensitätsdiagramm, das Lichtintensität als eine Funktion von Messungen auf der Achse und weg von der Achse zeigt, was die Lichtverteilung einer Ausführungsform der vorliegenden Lehren veranschaulicht. Wie gezeigt betrifft die X-Achse die Anzahl an Graden (horizontal) weg von der Mittenachse, während die Y-Achse die Anzahl an Graden (vertikal) weg von der Mittenachse betrifft. Das Diagramm in 18 veranschaulicht Lichteinheitlichkeit wie auf der Achse gemessen und wie fortschreitend von der Achse weg gemessen.
Eine erste Region 78 zeigt ein erstes (höchstes) Level an Lichtintensität für im Wesentlichen Messung auf der Achse (das heißt die Region ist ungefähr zwischen +20 Grad horizontal und +10 Grad vertikal). Eine zweite Region 80 zeigt ein zweites, reduziertes Level an Lichtintensität, das sich von der ersten Region 78 erstreckt und sich bis zu ungefähr +70 bis 80 Grad (horizontal) ausdehnt. Eine dritte Region 82 erstreckt sich ferner von der Achse weg (horizontal) von der zweiten Region 80. Die dritte Region 82 ist beinahe senkrecht zu der Außenoberfläche der Leuchtvorrichtung.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine einzige Lichtlamelle/ein einziges Randlicht aufweisen, was die Notwendigkeit der Verwendung von zusätzlichen Elementen, wie zum Beispiel Linsen oder Folien oder speziellen Materialien (zum Beispiel DF23), was die Kosten und Komplexität der Endleuchtvorrichtungen erhöht, vermeidet. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können einfach hergestellt werden, zum Beispiel nur durch ein Einzelspritzgussverfahren, wodurch Zykluszeiten, Material und der Konfektionierungsbedarf reduziert werden. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können den Herstellungsprozess aufgrund einer Reduzierung der Anzahl an benötigten Komponenten vereinfachen. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung mischen Licht früher (das heißt früher auf dem Lichtpfad - in dem Ausbreitungsabschnitt 30), wodurch ein kleinerer Konfektionierungsbereich gestattet wird, was zu einer Reduktion des Materials/der Kosten führt. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können unter Verwendung typischer Formstoffe hergestellt werden und benötigen nicht die teureren Lichtdiffusionsmaterialien, wie zum Beispiel DF23.
Eine homogene Lichtverteilung zu erreichen ist schwierig und erfordert normalerweise die Verwendung von mehr LEDs als nötig ist, um rechtliche oder andere Anforderungen zu erfüllen, von teuren Lichtdiffusionsmaterialien und/oder eines längeren Randlichts, was mehr Material und Platz beansprucht, was angesichts von Kosten- und Konfektionierungsvorgaben nicht immer möglich ist. Die vorliegenden Lehren beschreiben ein Verfahren und ein Gerät, das das Licht früher mischt und somit eine homogenere Lichtverteilung ohne zusätzliche Lichtquellen, Material oder zusätzlichen Konfektionierungsraum erzeugt. Die vorstehenden zahlreichen Ausführungsformen lösen ein oder mehrere Probleme, die im Stand der Technik bekannt sind.
Auch wenn nur bestimmte Ausführungsformen oben mit einem gewissen Grad an Detailliertheit beschrieben wurden, könnten Fachleute zahlreiche Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vornehmen, ohne von dem Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Alle Richtungsbezeichnungen (zum Beispiel plus, minus, ober, unter, nach oben, nach unten, links, rechts, nach links, nach rechts, oben, unten, über, unter, vertikal, horizontal, im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn) werden nur zum Zweck der Identifikation verwendet, um dem Leser das Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, und stellen keine Einschränkungen dar, insbesondere bezüglich der Position, Ausrichtung oder Verwendung der Ausführungsformen. Verbindungsangaben (zum Beispiel angebracht, gekoppelt, verbunden und dergleichen) sind im weiteren Sinne zu verstehen und können Zwischenelemente zwischen einer Verbindung von Elementen und relative Bewegung zwischen Elementen umfassen. Somit bedeuten Verbindungsangaben nicht notwendigerweise, dass zwei Elemente direkt verbunden/gekoppelt und in fester Beziehung zueinander sind. Außerdem sind die Begriffe „elektrisch verbunden“ und „in Austauschbeziehung“ im weiteren Sinne zu verstehen, um sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Verbindungen und Austauschbeziehungen einzuschließen. Alle Gegenstände, die in der obigen Beschreibung enthalten oder in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, sind als rein illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen. Änderungen in den Details oder der Struktur können vorgenommen werden, ohne von den Lehren, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert sind, abzuweichen.
Alle Patente, Veröffentlichungen oder andere Offenbarungsschriften, die gesamt oder teilweise durch Bezug hierin aufgenommen sind, sind nur in dem Maße hierin aufgenommen, dass die aufgenommenen Schriften nicht mit bestehenden Definitionen, Angaben oder anderen Offenbarungsschriften, die in dieser Offenbarung angegeben sind, in Konflikt stehen. Als solches und wie erforderlich, ersetzt die Offenbarung, wie sie hierin ausdrücklich dargelegt ist, jede Schrift, die in Konflikt steht und durch Bezug hierin aufgenommen ist. Jede Schrift oder Teil davon, die bzw. der durch Bezug hierin aufgenommen sein soll, aber in Konflikt mit bestehenden Definitionen, Angaben oder anderen Offenbarungsschriften, die hierin dargelegt sind, steht, ist nur in dem Maße aufgenommen, dass kein Konflikt zwischen der aufgenommenen Schrift und der bestehenden Offenbarungsschrift besteht.
Auch wenn eine oder mehrere bestimmte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, ist für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62485627 [0001]

Claims

Leuchtvorrichtung (20), die Folgendes aufweist: eine Lichtquelle (22), die dazu ausgelegt ist, Quellenlichtstrahlen (24) auszugeben; und einen Lichtlamellenkörper (26), der einen Einkoppelabschnitt (28), der sich optisch neben der Lichtquelle (22) befindet und dazu ausgelegt ist, die Quellenlichtstrahlen (24) als erste Lichtstrahlen (24₁) zu sammeln und im Allgemeinen in eine erste Richtung (54) entlang der Längsachse (32) zu lenken; einen Ausbreitungsabschnitt (30), der sich entlang der Längsachse (32) zwischen einem proximalen Ende (34) und einem distalen Ende (36) erstreckt, wobei der Ausbreitungsabschnitt (30) dazu ausgelegt ist, die ersten Lichtstrahlen (24₁) von dem Einkoppelabschnitt (28) an dem proximalen Ende (34) zu empfangen, wobei der erste Ausbreitungsabschnitt (30) Mischoptik (40) aufweist, die dazu ausgelegt ist, Streuung und Mischen der ersten Lichtstrahlen (24₁) zu erhöhen, um zweite, gemischte Lichtstrahlen (24₂) zu erzeugen, und die zweiten, gemischten Lichtstrahlen (24₂) zu dem distalen Ende (36) zu lenken; und einen Auskoppelabschnitt (38), der sich neben dem distalen Ende (36) des Ausbreitungsabschnitts (38) befindet und dazu ausgelegt ist, die zweiten, gemischten Lichtstrahlen (24₂) zu empfangen und die zweiten, gemischten Lichtstrahlen (24₂) in die erste Richtung (54) zu emittieren, aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (22) eine lichtemittierende Diode (LED), eine Glühlampe, ein Hochdruck-Entladungs(HID)-Leuchtelement oder einen Laser aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lichtlamellenkörper (26) einheitlich ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einkoppelabschnitt (28) eine gekürzte Struktur aufweist, die eine ebene Fläche (62) aufweist, und wobei die Lichtquelle der Fläche zugewandt ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (22) eine Emissions-Hauptrichtung (60) aufweist, bei der es sich um eine handelt, die im Allgemeinen senkrecht zu der Achse (32), parallel zu der Achse (32) oder gewinkelt bezüglich der Achse (32) ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einkoppelabschnitt (28) ein ellbogenförmiges optisches Element (28, 28a) aufweist, das dazu ausgelegt ist, die Quellenlichtstrahlen (24) in einer Emissions-Hauptrichtung (60), die senkrecht zu der ersten Richtung (54) ist, zu empfangen und die Quellenlichtstrahlen (24) als die ersten Lichtstrahlen (24₁) in die erste Richtung (54) im Allgemeinen parallel zu der Achse (32) zu lenken.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einkoppelabschnitt (28) ein konvexes optisches Element (28b) aufweist, das dazu ausgelegt ist, die Quellenlichtstrahlen (24) in einer Emissions-Hauptrichtung (60), die parallel zu der ersten Richtung (54) ist, zu empfangen und die Quellenlichtstrahlen (24) als die ersten Lichtstrahlen (24₁) in die erste Richtung (54) im Allgemeinen parallel zu der Achse (32) zu lenken.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einkoppelabschnitt (28) einen Totalreflexion(TIR)-Reflektor aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mischoptik (40) Prismen-, Zylinder-, Kissen-, Muster-, Mikrooptik-, muschelförmige konvexe Merkmale (72, 72a) oder gedruckte Strukturen aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Mischoptik (40) die muschelförmigen konvexen Merkmale (72, 72a) aufweist, wobei jedes der Merkmale (72, 72a) einen jeweiligen Scheitelpunkt (42), der einem Inneren des Lichtausbreitungsabschnitts (30) zugewandt ist, und mindestens einen Rand (44), der sich weniger als der Scheitelpunkt (42) zu dem Inneren hin erstreckt, aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lichtausbreitungsabschnitt (30) des Lichtlamellenkörpers (26) eine obere Oberfläche (68) und eine gegenüberliegende untere Oberfläche (70) aufweist, und wobei die Mischoptik (40) in (i) weniger als einem gesamten Abschnitt der oberen Oberfläche (68b-2); (ii) der gesamten oberen Oberfläche (68a oder 68c); (iii) weniger als einem gesamten Abschnitt der unteren Oberfläche (70b-2); (iv) der gesamten unteren Oberfläche (70a oder 70c); und/oder (v) einer beliebigen Kombination des Vorstehenden inkorporiert ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Verteilung des zweiten, gemischten Lichtstrahls (24₂), der von dem Auskoppelabschnitt (38) emittiert wird, vorbestimmten Einheitsvorgaben entspricht.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lichtlamellenkörper (26) ein Lichtübertragungsmaterial aufweist, das aus der Gruppe umfassend Acryl und Polycarbonat ausgewählt ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einkoppelabschnitt (28) eine lineare Anordnung einer Vielzahl an gekürzten, im Allgemeinen konvexen Strukturen (90₁ bis 90₁₀) aufweist und ferner eine Vielzahl an Lichtquellen (58₁ bis 58₁₀) aufweist, wobei jede der Lichtquellen einer jeweiligen der Vielzahl an konvexen Strukturen zugewandt ist, und wobei der Ausbreitungsabschnitt eine rechteckigen Platte aufweist.