DE19646042A1 - Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist durch die EP 0 531 184 A1 bekannt, wobei diese als eine Leuchte ausgebildet ist und an einem Fahrzeugteil angeordnet ist. Die Beleuchtungseinrichtung weist mehrere Miniaturlichtquellen in Form von Halbleiterlichtquellen auf. Die Beleuchtungseinrichtung ist in ihrer Form dem Verlauf des Fahrzeugteils angepaßt und weist einen Abschnitt auf, der in Bezug zu einer zur Hauptabstrahlrichtung des von der Beleuchtungseinrichtung auszusendenden Lichts senkrecht angeordneten Ebene geneigt angeordnet ist. Der Abschnitt kann dabei im wesentlichen eben oder gekrümmt ausgebildet sein. In diesem geneigten Abschnitt der Beleuchtungseinrichtung sind die Halbleiterlichtquellen derart angeordnet, daß die Hauptabstrahlrichtung des von diesen ausgesandten Lichts zumindest annähernd in Richtung der Hauptabstrahlrichtung des von der Beleuchtungseinrichtung auszusendenden Lichts verläuft. Hierbei ergibt sich eine treppenförmig gestufte Anordnung der Halbleiterlichquellen, wobei eine große Fläche in der Projektion in die Hauptabstrahlrichtung, das heißt senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungseinrichtung für die Anordnung der Halbleiterlichtquellen benötigt wird.

Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß die einzelnen Halbleiterlichtquellen nicht beliebig dicht nebeneinander angeordnet werden können, sondern zur Vermeidung einer zu starken Erwärmung bestimmte Mindestabstände aufweisen müssen. Der für die Anordnung von Beleuchtungseinrichtungen an Fahrzeugen zur Verfügung stehende Bauraum ist im allgemeinen beschränkt, so daß hier unter Umständen Schwierigkeiten bei der Unterbringung der für die Beleuchtungsfunktion erforderlichen Anzahl von Halbleiterlichtquellen bestehen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Miniaturlichtquellen auch in dem geneigten Abschnitt der Beleuchtungseinrichtung über dessen Fläche verteilt angeordnet werden können, wobei deren Hauptlichtabstrahlrichtung von der Hauptabstrahlrichtung des von der Beleuchtungseinrichtung auszusendenden Lichts abweichen kann, wobei hier eine größere Fläche für die Anordnung der Miniaturlichtquellen zur Verfügung steht als in der Projektion in der Hauptabstrahlrichtung des von der Beleuchtungseinrichtung auszusendenden Lichts. Durch die Umlenkelemente wird von den Miniaturlichtquellen ausgesandtes Licht dann derart umgelenkt, daß es zur Lichtabgabe in Richtung der Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungseinrichtung nutzbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine an einem Fahrzeugteil angeordnete Beleuchtungseinrichtung in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 2 die Beleuchtungseinrichtung abschnittsweise in einem horizontalen Längsschnitt entlang Linie II-II in Fig. 1 mit Umlenkelementen, Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Miniaturlichtquelle der Beleuchtungseinrichtung und ein dieser zugeordnetes Umlenkelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein Umlenkelement in einer gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel modifizierten Ausführung und Fig. 5 eine Miniaturlichtquelle der Beleuchtungseinrichtung und eine dieser zugeordnetes Umlenkelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, ist als Leuchte ausgebildet, beispielsweise als Rückleuchte oder vordere oder, wie in Fig. 1 dargestellt, hintere Blinkleuchte. Die Beleuchtungseinrichtung kann jedoch auch beispielsweise als Scheinwerfer ausgebildet sein. Die Leuchte ist an der Rückseite des Fahrzeugs an einem Fahrzeugteil 10 angeordnet, das beispielsweise ein Karosserieteil sein kann. Die Leuchte ist derart ausgebildet, daß deren Form der Kontur des Fahrzeugteils folgt, wobei die Leuchte einen an der Rückseite des Fahrzeugs verlaufenden Abschnitt 12 und einen in den seitlichen Bereich des Fahrzeugs hineinreichenden Abschnitt 14 aufweist, der in horizontalen Schnitten durch die Leuchte betrachtet zum Abschnitt 12 geneigt verläuft.

Die Hauptabstrahlrichtung 16 des von der Leuchte auszusendenden Lichts ist etwa parallel zur horizontalen Längsachse 18 des Fahrzeugs und entgegen der Fahrtrichtung 20. Als Hauptabstrahlrichtung 16 wird dabei die mittlere Richtung des von der Leuchte ausgesandten Lichts bezeichnet. Wenn die Beleuchtungseinrichtung für eine andere Beleuchtungsfunktion als die einer Blinkleuchte vorgesehen ist, so ist deren Hauptlichtabstrahlrichtung entsprechend dieser Funktion. Der Abschnitt 12 der Leuchte ist etwa senkrecht zu deren Hauptlichtabstrahlrichtung 16 angeordnet und der Abschnitt 14 ist in Bezug auf eine senkrecht zur Hauptlichtabstrahlrichtung 16 angeordnete Ebene 17 geneigt angeordnet. Der Abschnitt 14 kann im wesentlichen eben ausgebildet sein oder, wie in Fig. 1 dargestellt, gekrümmt. Alternativ oder zusätzlich zum Abschnitt 14 kann die Leuchte auch einen Abschnitt 15 aufweisen, der bezüglich einer zur Hauptlichtabstrahlrichtung 16 senkrechten Ebene in vertikalen Schnitten durch die Leuchte betrachtet geneigt angeordnet ist. Es kann auch eine Sichtbarkeit des von der Leuchte ausgesandten Lichts in unter bestimmten Winkeln zur Hauptlichtabstrahlrichtung 16 seitlich oder nach oben und/oder nach unten geneigten Richtungen vorgesehen sein, wenn dies für die jeweilige Beleuchtungsfunktion der Leuchte erforderlich ist. Die Beleuchtungsstärkeverteilung, die durch das von der Leuchte ausgesandte Licht erzeugt wird, richtet sich nach den für die jeweilige Beleuchtungsfunktion bestehenden Vorschriften.

Die Leuchte weist wie in Fig. 2 dargestellt mehrere Miniaturlichtquellen 22 auf, die als Halbleiterlichtquellen, insbesondere als Leuchtdioden ausgeführt sind, und die über die Fläche der Leuchte verteilt angeordnet sind. Im Abschnitt 12 sind die Leuchtdioden 22 derart angeordnet, daß die Hauptabstrahlrichtung 24 des von diesen ausgesandten Lichts etwa senkrecht zur Kontur der Leuchte ist und somit zumindest annähernd parallel zur Hauptabstrahlrichtung 16 des von der Leuchte auszusendenden Lichts ist. Unter der Hauptlichtabstrahlrichtung 24 der Leuchtdioden 22 wird dabei die mittlere Richtung des von diesen ausgesandten Lichts verstanden. Die Leuchtdioden 22 sind in einem Trägerelement 26 angeordnet, das starr ausgebildet sein kann und entsprechend der Kontur des Fahrzeugteils 10 ausgebildet ist. Alternativ kann das Trägerelement 26 auch flexibel ausgebildet sein, so daß es sich bei der Montage am Fahrzeugteil 10 an dessen Kontur anpaßt. Es können dabei sämtliche Leuchtdioden 22 in einem einzigen Trägerelement 26 angeordnet sein oder alternativ können jeweils mehrere Leuchtdioden 22 in einem Trägerelement 26 angeordnet sein, wobei mehrere Trägerelemente 26 vorgesehen sind.

Die Leuchte kann außerdem den Leuchtdioden 22 zugeordnete optische Elemente 28 aufweisen, beispielsweise in Form von Linsen und/oder Prismen, durch die von den Leuchtdioden 22 ausgesandtes Licht beim Durchtritt abgelenkt wird. Die optischen Elemente 28 können aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff bestehen und können an einer mit Abstand zum Trägerelement 26 angeordneten und mehrere Leuchtdioden 22 überdeckenden lichtdurchlässigen Scheibe 30 ausgebildet sein, die mit dem Trägerelement 26 verbunden ist. Alternativ können die optischen Elemente 28 auch als einzelne Elemente ausgebildet sein, die jeweils im Bereich einer Leuchtdiode 22 an dieser oder dem Trägerelement 26 gehalten sind. Zu den optischen Elementen 28 beziehungsweise der Scheibe 30 beabstandet kann die Leuchte eine weitere lichtdurchlässige Scheibe 32 aufweisen, die als äußere Abdeckung der Leuchte dient und die aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff bestehen kann. Die Abdeckscheibe 32 kann im wesentlichen glatte Oberflächen aufweisen oder alternativ auch weitere optische Elemente 33 aufweisen, durch die hindurchtretendes Licht abgelenkt wird.

Eine erforderliche Färbung des aus der Leuchte austretenden Lichts kann durch eine entsprechende Färbung der Leuchtdioden 22 und/oder der optischen Elemente 28 bzw. der Scheibe 30 und/oder der Abdeckscheibe 32 erreicht werden. Die Leuchtdioden 22 sind in nicht dargestellter Weise untereinander und mit einem Lichtschalter bzw. Fahrtrichtungsanzeigerschalter elektrisch verbunden.

Im geneigten Abschnitt 14 oder 15 der Leuchte sind ebenfalls mehrere Leuchtdioden 22 angeordnet, wobei die Hauptabstrahlrichtung 34 des von diesen ausgesandten Lichts von der Hauptabstrahlrichtung 16 des von der Leuchte auszusendenden Lichts abweicht. Die Leuchtdioden 22 sind beispielsweise derart angeordnet, daß deren Hauptlichtabstrahlrichtung 34 zumindest annähernd senkrecht zu einer Tangentialebene 36 an den Abschnitt 14 bzw. 15 im Bereich der jeweiligen Leuchtdiode 22 ist. Das von den Leuchtdioden 22 im Abschnitt 14 bzw. 15 ausgesandte Licht könnte durch diesen zugeordnete optische Elemente in Form von Linsen und/oder Prismen, wie sie bei den Leuchtdioden 22 im Abschnitt 12 vorgesehen sind, nicht oder nur beschränkt derart abgelenkt werden, daß es für die Hauptlichtabstrahlrichtung 16 der Leuchte nutzbar wäre.

Erfindungsgemäß ist wie in Fig. 2 dargestellt wenigstens einem Teil der im Abschnitt 14 bzw. 15 angeordneten Leuchtdioden 22 jeweils einer Leuchtdiode 22 ein Umlenkelement 40 zugeordnet, durch das zumindest ein Teil des von der jeweiligen Leuchtdiode 22 ausgesandten Lichts derart umgelenkt wird, daß es für die Lichtabstrahlung der Leuchte in deren Hauptabstrahlrichtung 16 nutzbar ist. Jedes der Umlenkelemente 40 ist derart angeordnet, daß dieses das von anderen Umlenkelementen 40 umgelenkte Licht nicht oder nur wenig beeinflußt oder abschirmt. Es können wie in Fig. 2 dargestellt mehrere oder sämtliche Umlenkelemente 40 zu einem gemeinsamen Bauteil zusammengefaßt sein, das in der Leuchte zwischen dem Trägerelement 26 und der Abdeckscheibe 32 angeordnet ist und beispielsweise mit dem Trägerelement 26 oder der Abdeckscheibe 32 verbunden ist. Alternativ kann auch jedes Umlenkelement 40 wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt als separates Bauteil ausgeführt sein, das im Bereich der jeweiligen Leuchtdiode 22 alternativ mit dem Trägerelement 26, der Abdeckscheibe 32 oder der Leuchtdiode 22 verbunden ist.

In Fig. 3 ist beispielhaft eine Leuchtdiode 22 mit einem dieser zugeordneten Umlenkelement 40 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Umlenkelement 40 weist dabei der Leuchtdiode 22 zugewandt eine reflektierende Oberfläche 42 auf, die zumindest annähernd eben ausgebildet ist und in Bezug auf eine zur Hauptlichtabstrahlrichtung 24 der Leuchtdiode 22 senkrechte Ebene 44 geneigt angeordnet ist. Die Charakteristik des von der Leuchtdiode 22 ausgesandten Lichts, das heißt dessen räumliche Verteilung, wird bei der Umlenkung am Umlenkelement 22 nicht verändert, jedoch wird die Richtung des Lichts verändert. Beispielsweise kann das Umlenkelement 40 derart angeordnet sein, daß an dessen Oberfläche 42 von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht derart reflektiert wird, daß es zumindest annähernd in der Hauptlichtabstrahlrichtung 16 der Leuchte verläuft. Alternativ kann das Umlenkelement 22 auch derart angeordnet sein, daß von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes und an dessen Oberfläche 42 reflektiertes Licht in einer Richtung verläuft, in der ebenfalls eine Sichtbarkeit des von der Leuchte auszusendenden Lichts erforderlich ist. Hierbei könnte auch durch optische Elemente 33 der Abdeckscheibe 32 nach Reflexion an der Oberfläche 42 des Umlenkelements 22 nicht in Hauptlichtabstrahlrichtung 16 der Leuchte verlaufendes Licht in die Hauptlichtabstrahlrichtung 16 oder in beliebige andere Richtungen abgelenkt werden.

In Fig. 4 ist wiederum beispielhaft eine Leuchtdiode 22 mit dem dieser zugeordneten Umlenkelement 40 dargestellt, wobei die das Umlenkelement 40 im wesentlichen wie beim vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, jedoch die Form von dessen reflektierender Oberfläche 46 modifiziert ist. Die reflektierende Oberfläche 46 ist konkav gekrümmt ausgebildet, so daß von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht bei der Reflexion an der Oberfläche 46 nicht nur umgelenkt wird, sondern auch in seiner Charakteristik verändert wird. Die Oberfläche 46 kann beispielsweise in Form eines Abschnitts eines Paraboloids ausgebildet sein, wobei die Leuchtdiode 22 etwa im Brennpunkt der Oberfläche 46 angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung der Oberfläche 46 wird von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht gebündelt und verläuft nach der Reflexion etwa parallel zur Mittelachse 48 des Paraboloids. Die Oberfläche 46 kann derart angeordnet sein, daß die Mittelachse 48 des Paraboloids etwa parallel zur Hauptlichtabstrahlrichtung 16 der Leuchte verläuft. Die Oberfläche 46 kann alternativ auch derart angeordnet sein, daß die Mittelachse 48 des Paraboloids von der Hauptlichtabstrahlrichtung 16 abweicht in einer Richtung, in der eine Sichtbarkeit des von der Leuchte ausgesandten Lichts erforderlich ist. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Mittelachse 48 des die Oberfläche 46 bildenden Paraboloids von der Hauptlichtabstrahlrichtung 16 der Leuchte abweicht und an der Oberfläche 46 reflektiertes Licht durch optische Elemente 33 der Abdeckscheibe 32 in Hauptlichtabstrahlrichtung 16 oder eine beliebige andere Richtung abgelenkt wird.

Die Oberfläche 46 des Umlenkelements 40 kann auch eine von der Form eines Paraboloids abweichende Form aufweisen, beispielsweise die eines Abschnitts eines anderen Kegelschnittkörpers, wie beispielsweise eines Ellispoids. Die Form der Oberfläche 46 kann alternativ auch derart bestimmt sein, daß durch diese von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht nach Reflexion an der Oberfläche 46 eine bestimmte Charakteristik aufweist. Hierbei kann die Form der Oberfläche 46 näherungsweise unter Verwendung numerischer Berechnungsmethoden ausgehend von der vorgegebenen Charakteristik des reflektierten Lichts bestimmt werden.

In Fig. 5 ist ebenfalls beispielhaft eine Leuchtdiode 22 mit einem dieser zugeordneten Umlenkelement 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei wird durch das Umlenkelement 50 von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht abweichend zum ersten Ausführungsbeispiel nicht durch Reflexion umgelenkt sondern durch Totalreflexion. Das Umlenkelement 50 besteht dabei aus lichtdurchlässigem Material, beispielsweise Glas oder Kunststoff, und in dieses tritt von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht ein und wird durch Totalreflexion im Umlenkelement 50 umgelenkt und tritt aus diesem wieder aus. Die Ausbildung des Umlenkelements 50 und dessen Anordnung in Bezug zur Leuchtdiode 22 ist derart, daß von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht in eine bestimmte Richtung umgelenkt wird. Es kann dabei wie beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, daß von der Leuchtdiode 22 ausgesandtes Licht durch das Umlenkelement 50 zumindest annähernd in die Hauptlichtabstrahlrichtung 16 der Leuchte umgelenkt wird oder alternativ in eine andere Richtung, in der eine Sichtbarkeit des von der Leuchte ausgesandten Lichts erforderlich ist. Außerdem kann vorgesehen sein, daß durch das Umlenkelement 50 von der Leuchte ausgesandtes Licht in eine Richtung umgelenkt wird, die von der Hauptlichtabstrahlrichtung 16 der Leuchte abweicht und dieses Licht durch optische Elemente 33 der Abdeckscheibe 32 in die Hauptlichtabstrahlrichtung 16 abgelenkt wird.

Die vorstehend erläuterten Ausführungen der Umlenkelemente 40 bzw. 50 können auch miteinander kombiniert werden, wobei beispielsweise bei einem Teil der Leuchtdioden 22 Umlenkelemente 40 mit ebenen Oberflächen 42 und bei einem anderen Teil der Leuchtdioden 22 Umlenkelemente 40 mit konkav gekrümmten Oberflächen 46 verwendet werden können. Es können auch bei einem Teil der Leuchtdioden 22 Umlenkelemente 40 verwendet werden, bei denen die Umlenkung durch Reflexion erfolgt, und bei einem andere Teil der Leuchtdioden 22 können Umlenkelemente 50 verwendet werden, bei denen die Umlenkung durch Totalreflexion erfolgt.

Die der Abdeckscheibe 32 zugewandten und beim Einblick von außen in die Leuchte sichtbaren Flächen 41 bzw. 51 der Umlenkelemente 40 bzw. 50 können mit einer Beschichtung versehen sein. Die Beschichtung kann beispielsweise reflektierend sein oder in einer beliebigen Farbe, beispielsweise in der Farbe der Karosserie des Fahrzeugs.

Claims (9)

1. Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit mehreren über die Fläche der Beleuchtungseinrichtung verteilt angeordneten Miniaturlichtquellen (22), wobei die Beleuchtungseinrichtung wenigstens einen Abschnitt (14; 15) aufweist, der in Bezug auf eine zur Hauptabstrahlrichtung (16) des von der Beleuchtungseinrichtung auszusendenden Lichts senkrechten Ebene (17) geneigt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Miniaturlichtquellen (22) in dem Abschnitt (14; 15) derart angeordnet sind, daß die Hauptabstrahlrichtung (34) des von diesen ausgesandten Lichts von der Hauptlichtabstrahlrichtung (16) des von der Beleuchtungseinrichtung auszusendenden Lichts abweicht, und daß zumindest einer dieser Miniaturlichtquellen (22) jeweils wenigstens ein Umlenkelement (40; 50) zugeordnet ist, durch das zumindest ein Teil des von der jeweiligen Miniaturlichtquelle (22) ausgesandten Lichts derart umgelenkt wird, daß es zur Lichtabgabe der Beleuchtungseinrichtung in deren Hauptlichtabstrahlungsrichtung (16) oder in eine Richtung, in der eine Sichtbarkeit des von der Beleuchtungseinrichtung auszusendenen Lichts erforderlich ist, nutzbar ist.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Miniaturlichtquellen (22) in dem Abschnitt (14; 15) der Beleuchtungseinrichtung derart angeordnet sind, daß deren Hauptlichtabstrahlrichtung (34) zumindest annähernd senkrecht zu einer Tangentialebene (36) an diesen Abschnitt (14; 15) im Bereich der jeweiligen Miniaturlichtquelle (22) ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das wenigstens eine Umlenkelement (40; 50) von der Miniaturlichtquelle (22) ausgesandtes Licht derart umgelenkt wird, daß es zumindest annähernd in der Hauptlichtabstrahlrichtung (16) der Beleuchtungseinrichtung verläuft.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Umlenkelement (40) eine reflektierende Oberfläche (42; 46) aufweist und daß von der Miniaturlichtquelle (22) ausgesandtes Licht durch Reflexion an dieser Oberfläche (42; 46) des Umlenkelements (40; 50) umgelenkt wird.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (42) des Umlenkelements (40) zumindest annähernd eben ausgebildet ist.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (46) des Umlenkelements (50) konkav gekrümmt ausgebildet ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung von der Miniaturlichtquelle (22) ausgesandten Lichts am Umlenkelement (50) durch Totalreflexion erfolgt.

8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Umlenkelemente (40; 50) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die in der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Umlenkelement (40; 50) als separates Bauteil in der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist.