DE19838221A1 - Beleuchtungs- oder Signaleinrichtung mit optischem Lichtleiter, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungs- oder Signaleinrichtung mit optischem Lichtleiter, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Sie bezieht sich im einzelnen auf eine solche Ein­ richtung, deren Lichtleiter ein Lichtleitstab der Art ist, die in der unter der Nummer 2 514 105 veröffent­ lichen französischen Patentschrift beschrieben wird.

Dieses Dokument beschreibt einen Scheinwerfer, der einen transparenten Lichtleitstab mit länglicher Form umfaßt. Das durch eine Lichtquelle erzeugte und durch einen Reflektor gebündelte Licht gelangt durch eine Abschlußfläche des Lichtleitstabs in diesen Stab, wo­ bei es sich anschließend insgesamt in der allgemeinen Richtung des Lichtleitstabs ausbreitet. Danach wird das Licht durch Absätze reflektiert, die auf der Rückseite des Lichtleitstabs ausgebildet sind und die eine entsprechende Anzahl von Reflexionsfacetten bil­ den. Das Licht tritt schließlich durch die Vordersei­ te des Lichtleitstabs (die der Seite mit den Absätzen gegenüberliegt) aus dem Stab aus. Das Licht wird an­ hand von Linsen auf die Fahrbahn projiziert. Gegebe­ nenfalls können Abdeckungen verwendet werden, die die vorschriftsmäßige Hell-Dunkel-Grenze bei bestimmten Scheinwerferarten definieren.

Darüber hinaus ist es bekannt, den Lichtleitstab in Form einer Mehrzahl von übereinander angeordneten La­ mellen auszuführen. Dabei besitzt jede Lamelle eine Abschlußfläche, durch die das Licht in die Lamelle eintritt. Jede Lamelle umfaßt eine oder mehrere Re­ flexionsfacetten, deren Bild mittels einer Linse auf die Fahrbahn projiziert wird. Die Konstruktion dieses zuletzt genannten Lichtleitstabtyps kommt der in der französischen Patentschrift Nr. 2 514 105 dargelegten Konstruktion sehr nahe.

Die Lösungen nach dem bisherigen Stand der Technik beinhalten daher gewisse Auflagen für den Konstruk­ teur bei der Positionierung der verschiedenen Be­ standteile. Obgleich ferner der Bauraumbedarf dieser Lösungen im Vergleich zu den herkömmlichen Systemen gering ausfällt, ist er nicht minimal, was mit der Ausrichtung der Lichtquelle und des Lichtleitstabs einerseits und der Reflexionsfacetten auf dem Licht­ leitstab andererseits zusammenhängt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, die Einrichtungen mit Lichtleitstab nach dem bis­ herigen Stand der Technik zu verbessern, um ihre Kon­ struktion flexibler zu gestalten und ihren Bauraumbedarf noch weiter zu verringern.

Dazu schlägt sie eine Beleuchtungs- oder Signalein­ richtung vor, umfassend eine Lichtquelle, die in ei­ nen Reflektor eingesetzt ist, der das Licht auf einem Lichtleitstab bündelt, der aus mindestens zwei verti­ kal übereinander angeordneten Lamellen besteht, wobei mindestens eine erste Lamelle eine erste Reflexions­ facette, die das Licht entlang der allgemeinen Rich­ tung des Lichtleitstabs umrichten kann, und eine zweite Reflexionsfacette besitzt, die das Licht ent­ lang einer Beleuchtungsrichtung der Einrichtung um­ richten kann, und die eine Linse vor dieser zweiten Facette umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie min­ destens eine zweite Lamelle umfaßt, die eine erste Fläche besitzt, die einen Teil des Lichts empfängt und die den besagten Teil des Lichts durch Brechung zu einer zweiten Fläche richten kann, die den besag­ ten Teil des Lichts durch Brechung außerhalb des Lichtleitstabs, im wesentlichen entlang der Beleuch­ tungsrichtung, überträgt, und daß eine Linse vor der besagten zweiten Fläche angeordnet ist.

Die zweite Lamelle ermöglicht eine neuartige Nutzung eines Teils des durch die Lichtquelle abgestrahlten Lichts. Der Konstrukteur verschiedener Beleuchtungs- und Signaleinrichtungen hat daher umfassendere Mög­ lichkeiten für die Anordnung der Elemente, aus denen der Lichtleitstab besteht, und der Elemente, die ihn umgeben.

Die zweite Lamelle erstreckt sich vorzugsweise in der Vertikalen der ersten Reflexionsfacette. Der Quer­ raum, der nach dem bisherigen Stand der Technik nur die Funktion hatte, das Licht in Richtung des Licht­ stabs (erste Reflexionsfacette) zu richten, ermög­ licht hier außerdem die Ausführung eines Beleuch­ tungsteils. Dadurch wird der Bauraumbedarf der Ein­ richtung insgesamt deutlich verringert.

Um die Konstruktion zu vereinfachen, kann vorgesehen werden, daß die besagten ersten und zweiten Refle­ xionsfacetten eben, vertikal und parallel zueinander sind. Zu dem gleichen Zweck kann die Achse des Re­ flektors entlang der Beleuchtungsrichtung gerichtet sein.

Die erste Fläche der zweiten Lamelle ist vorteilhaf­ terweise auf die Seitenfläche der ersten Lamelle, die das Licht empfängt, ausgerichtet. Dadurch wird auf dem Lichtleitstab eine einzige Lichteintrittsfläche für die ersten und zweiten Lamellen gebildet.

Die Beleuchtungs- und Signaleinrichtung kann insbe­ sondere ein Kraftfahrzeugscheinwerfer sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils X von Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Lichtleitstabs sowie der mittleren Lichtstrahlen, die durch ihn hindurchgehen.

In Fig. 1 ist eine Beleuchtungs- oder Signaleinrich­ tung mit Lichtleitstab dargestellt. Dabei handelt es sich hier um einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.

Der Scheinwerfer umfaßt einen Lichtleitstab 10, des­ sen Längsrichtung einen Winkel von 60° mit der Be­ leuchtungsrichtung E des Scheinwerfers bei dem in den Figuren dargestellten Beispiel bildet.

Im weiteren Fortgang der Beschreibung werden die Aus­ drücke "vorn" und "hinten" unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsrichtung verwendet.

Der Lichtleitstab 10 besteht aus vier vertikal über­ einander angeordneten Glaslamellen 11, 12, 13, 14.

Die drei unteren Lamellen 12, 13, 14 (erste Lamellen) haben eine längliche Gesamtform. Ihre vorderen und hinteren Seitenflächen (vertikale Längsflächen) sind aufeinander ausgerichtet.

Die drei unteren Lamellen 12, 13, 14 sind an ihren beiden Enden abgeschrägt. Jedes Ende bildet eine ebe­ ne vertikale Facette. An dem am weitesten hinten be­ findlichen Ende des Lichtleitstabs 10, das im folgen­ den als erstes Ende des Lichtleitstabs bezeichnet wird, bilden die drei unteren Lamellen dementspre­ chend drei erste Facetten 12a, 13a, 14a, die aufein­ ander ausgerichtet sind. Die drei unteren Lamellen 12, 13, 14 haben unterschiedliche Längen, so daß die am anderen Ende jeder Lamelle gebildeten Facetten 12b, 13b, 14b (zweite Facetten) hingegen nicht auf­ einander ausgerichtet sind. Die zweiten Facetten 12b, 13b, 14b sind jedoch parallel zueinander angeordnet.

Aufgrund der abgeschrägten Form der drei unteren La­ mellen 12, 13, 14 bilden ihre Abschlußfacetten mit der allgemeinen Richtung des Lichtleitstabs 10 keinen rechten Winkel. Im dargestellten Beispiel bilden sie einen Winkel von 34° mit der allgemeinen Richtung des Lichtleitstabs 10 und einen Winkel von 26° mit der Beleuchtungsrichtung E.

Die mittleren Strahlen, die durch den Lichtleitstab 10 hindurchgehen, treffen daher an den Facetten auf, indem sie einen Winkel von 56° mit der Normalrichtung zu den Facetten bilden. Es kommt daher zu einer To­ talreflexion. Die Abschlußfacetten der drei unteren Lamellen 12, 13, 14 bilden somit Reflexionsfacetten für das Licht, das sich im Lichtleitstab 10 ausbrei­ tet.

Die Abschlußfacetten der drei unteren Lamellen 12, 13, 14 können aluminiert sein, um jeden Lichtstrom- Verlust auszuschließen. Diese Aluminierung ist sogar obligatorisch, wenn der Lichtleitstab 10 so angeord­ net ist, daß der Einfallswinkel auf den Facetten kleiner als 51° ist. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn der Lichtleitstab 10 rechtwinklig im Ver­ hältnis zur Beleuchtungsrichtung angeordnet ist.

Die obere Lamelle 11 (zweite Lamelle) hat die Form eines abgeflachten Blocks. Ihre größere Abmessung er­ streckt sich entlang der allgemeinen Richtung des Lichtleitstabs 10. Ihre Abschlußflächen bilden verti­ kale Facetten, die im vorliegenden Fall senkrecht zur allgemeinen Richtung des Lichtleitstabs 10 verlaufen. Ihre hintere Seitenfläche 11e ist auf die hinteren Seitenflächen der drei unteren Lamellen 12, 13, 14 ausgerichtet. Ihre vordere Seitenfläche 11s erstreckt sich in der Ebene, die die vorderen Seitenflächen der drei unteren Lamellen enthält, aber in Höhe ihrer er­ sten abgeschrägten Enden (entlang einer Richtung senkrecht zur Gesamtrichtung des Lichtleitstabs). Die Lamelle 11 verläuft daher in der Vertikalen der er­ sten Facetten 12a, 13a, 14a.

Ein Reflektor 30, der eine Lichtquelle 31 trägt, ist hinter dem Lichtleitstab angeordnet, im wesentlichen in Höhe (entlang der Beleuchtungsrichtung E) der hin­ teren Seitenfläche 11e der oberen Lamelle 11. Der Re­ flektor 30 ist dementsprechend im wesentlichen in Hö­ he der ersten Facetten 12a, 13a, 14a der drei unteren Lamellen 12, 13, 14 angeordnet.

Der Reflektor 30 hat eine im wesentlichen elliptische Form. Die Lichtquelle 31 befindet sich im ersten Brennpunkt des Reflektors 30. Der zweite Brennpunkt des Reflektors ist vor den hinteren Seitenflächen der Lamellen 11, 12, 13, 14 angeordnet, damit das durch den Reflektor 30 erzeugte Lichtbündel die Gesamtheit der Lamellen des Lichtleitstabs erreicht.

In Höhe jeder der zweiten Facetten 12b, 13b, 14b der drei unteren Lamellen 12, 13, 14 ist eine Linse 22, 23, 24 angebracht. Eine Linse 21 ist in Höhe der vor­ deren Seitenfläche 11s der oberen Lamelle 11 ange­ bracht.

Im folgenden soll die optische Funktionsweise des Lichtleitstabs 10 unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläu­ tert werden, die den Verlauf der Lichtstrahlen in je­ der Lamelle 11, 12, 13, 14 darstellt.

Das durch den Reflektor 30 gebündelte Lichtbündel I tritt in den Lichtleitstab 10 im hinteren Bereich der hinteren Seitenflächen der Lamellen 11, 12, 13, 14 in einer Zone ein, die dementsprechend als Eintrittszone bezeichnet werden soll. Jede Lamelle 11, 12, 13, 14 empfängt einen Teil des Lichtbündels. In jeder Lamel­ le wird dabei der Verlauf des Lichtbündels durch Bre­ chung im allgemeinen leicht verändert (hier Neigung des Lichtbündels um 9°).

Die drei unteren Lamellen 12, 13, 14 haben eine ähn­ liche optische Funktionsweise, die nur für die untere Lamelle 14 eingehender beschrieben werden soll.

Die erste Facette 14a, die wie vorstehend beschrieben geneigt ist, fängt die durch die Eintrittszone gebro­ chenen Lichtstrahlen auf und reflektiert diese Licht­ strahlen entlang der allgemeinen Richtung des Licht­ leitstabs (Strahl R). Die zweite Facette 14b empfängt den Lichtstrom, der sich über die gesamte Länge der Lamelle 14 ausgebreitet hat, und reflektiert ihn zur vorderen Seitenfläche der Lamelle 14, wo er bei sei­ nem Austritt aus der Lamelle 14 gebrochen wird. Der mittlere Strahl E₄ wird dann entlang der allgemeinen Beleuchtungsrichtung E gerichtet.

Die obere Lamelle 11 empfängt einen Teil des vom Re­ flektor 30 kommenden Lichtstroms I an ihrer hinteren Seitenfläche, die im folgenden als erste Fläche oder Eintrittsfläche 11e bezeichnet wird. Wie bei den drei unteren Lamellen 12, 13, 14 wird der Lichtstrom mit Brechung ins Innere der Lamelle 11 geleitet. Das Licht (mittlerer Strahl T) wird dadurch zu der als zweite Fläche oder Austrittsfläche 11s bezeichneten vorderen Seitenfläche gerichtet, die es direkt er­ reicht, ohne eine Reflexion zu erfahren. An der Aus­ trittsfläche 11s wird das Licht erneut gebrochen und außerhalb der Lamelle 11, das heißt außerhalb des Lichtleitstabs, entlang einer Richtung E₁ geleitet, die im wesentlichen parallel zur Beleuchtungsrichtung E verläuft.

Vorteilhafterweise, und wie dies bei dem in den Figu­ ren dargestellten Beispiel der Fall ist, sind alle Seitenflächen der verschiedenen Lamellen 11, 12, 13, 14 parallel zueinander angeordnet. Ebenso verlaufen auch die Facetten der drei unteren Lamellen 12, 13, 14 vorzugsweise parallel zueinander. Das durch den Reflektor 30 abgestrahlte Lichtbündel I verläuft da­ her parallel zur Beleuchtungsrichtung E, das heißt, daß die Achse des Reflektors 30 entlang der Beleuch­ tungsrichtung E gerichtet ist.

Außerdem ist festzustellen, daß die Abschlußflächen der oberen Lamelle 11 keine optische Funktion haben und daß ihre Ausrichtung demzufolge verändert werden kann, sofern sie nicht das im Innern der Lamelle 11 übertragene Lichtbündel auffangen.

In dem dargestellten Fall könnte die hintere Ab­ schlußfläche der oberen Lamelle 11 beispielsweise ei­ nen Winkel kleiner als 90° mit der allgemeinen Rich­ tung des Lichtleitstabs bilden, das heißt einen Winkel kleiner als 30° mit der Beleuchtungsrichtung E. Der Winkel mit der Beleuchtungsrichtung E muß je­ doch größer als 9° bleiben, weil andernfalls ein Teil der durch die Eintrittsfläche 11e der ersten Lamelle 11 gebrochenen Strahlen durch die hintere Abschluß­ fläche aufgefangen würde.

Wie dies, insbesondere aus der Patentschrift FR 2 514 105, hinreichend bekannt ist, können Abdeckungen am Verlauf des Lichts angeordnet werden, beispielsweise zwischen dem Lichtleitstab 10 und jeder Linse 21, 22, 23, 24, um ein Lichtbündel mit Hell-Dunkel-Grenze auszuführen. In diesem Fall sind die Linsen 21, 22, 23, 24 vorzugsweise jeweils auf der entsprechenden Abdeckung fokussiert.

Außerdem kann vorgesehen werden, daß ein und dieselbe Lamelle 12, 13, 14 mehrere Reflexionsfacetten am gleichen Ende besitzt. In diesem Fall wird jeder Re­ flexionsfacette eine Linse zugeordnet.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es kön­ nen auch andere Anordnungen des Lichtleitstabs oder der Lamellen ausgeführt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So sind Änderungen der Aus­ richtung des Lichtleitstabs dem Fachmann hinreichend bekannt, da man nur die Fresnelschen Gesetze bezüg­ lich der Brechung und der Reflexion anwenden muß.

In diesem Zusammenhang wird im Hinblick auf die Klar­ heit der Offenbarung der Erfindung davon ausgegangen, daß die Lamellen vertikal aneinangefügt sind. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, sie entlang einer an­ deren Richtung aneinanderzufügen, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (6)

1. Beleuchtungs- oder Signaleinrichtung, umfassend eine Lichtquelle (31), die in einen Reflektor (30) eingesetzt ist, der das Licht auf einem Lichtleitstab (10) bündelt, der aus mindestens zwei vertikal über­ einander angeordneten Lamellen (11, 12, 13) besteht, wobei mindestens eine erste Lamelle (12, 13, 14) eine erste Reflexionsfacette (12a, 13a, 14a), die das Licht entlang der allgemeinen Richtung des Licht­ leitstabs (10) umrichten kann, und eine zweite Refle­ xionsfacette (12b, 13b, 14b) besitzt, die das Licht entlang einer Beleuchtungsrichtung (E) der Einrich­ tung umrichten kann, und die eine Linse (22, 23, 24) vor dieser zweiten Facette (12b, 13b, 14b) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine zweite Lamelle (11) umfaßt, die eine erste Fläche (11e) besitzt, die einen Teil des Lichts empfängt und die den besagten Teil des Lichts durch Brechung zu einer zweiten Fläche (11s) richten kann, die den besagten Teil des Lichts durch Brechung au­ ßerhalb des Lichtleitstabs (10), im wesentlichen ent­ lang der Beleuchtungsrichtung (E), überträgt, und daß eine Linse (21) vor der besagten zweiten Fläche (11s) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die zweite Lamelle (11) in der Vertikalen der ersten Reflexionsfacette (12a, 13a, 14a) erstreckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten ersten (12a, 13a, 14a) und zweiten (12b, 13b, 14b) Refle­ xionsfacetten eben, vertikal und parallel zueinander sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die er­ ste Fläche (11e) der zweiten Lamelle (11) auf die Seitenfläche der ersten Lamelle (12, 13, 14), die das Licht empfängt, ausgerichtet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Achse des Reflektors (30) entlang der Beleuchtungs­ richtung (E) gerichtet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß sie ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ist.