DE19851374A1 - Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeugen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Leuchtenoptik hat ein lichtbrechendes Linsenelement, das im Strahlweg wenigstens eines Leuchtmittels liegt. Für Kraftfahrzeugleuchten werden hinsichtlich ihrer Lichtstärke überdimensionierte Leuchtmittel verwendet, um die gesetzlich vorgeschriebene Lichtintensität in vorgeschriebenen Winkeln zu erfüllen. DOLLAR A Um die Leuchtenoptik so auszubilden, daß die gesetzlich vorgeschriebene Kennlinie für eine Leuchte ohne hinsichtlich der Lichtstärke überdimensionierte Leuchtmittel erreicht werden kann, weist das Linsenelement wenigstens eine Durchbrechung auf, durch die ein Teil der vom Leuchtmittel ausgehenden Strahlung ungebrochen hindurch geht. Dadurch kann die vorgeschriebene winkelabhängige Lichtstärke zuverlässig erreicht werden. Die Wärmeentwicklung wird dadurch gering gehalten. DOLLAR A Die Leuchtenoptik eignet sich für Leuchten von Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeu­ gen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Der Gesetzgeber legt für Kraftfahrzeugleuchten winkelabhängige ma­ ximale Lichtstärken fest. Um diese gesetzliche Forderung zu erfüllen, wird das vom Leuchtmittel abgestrahlte Licht durch eine Fresnellinse parallelisiert und anschließend durch geeignete Linsen in einer Licht­ scheibe der Leuchte in die vorgeschriebenen Richtungen gestreut. Der Gesetzgeber schreibt eine Lichtintensitäts-Winkel-Kennlinie vor, die eine rechteckige Lichtverteilung kennzeichnet, wie sie in Fig. 7 mit 6 bezeichnet ist. Kritisch bei dieser gesetzlich vorgeschriebenen Kennlinie sind die Punkte 8 und 9, die in einem Winkel von +10° und -10° noch eine verhältnismäßig hohe Lichtintensität vorschreiben. Diese Kennlinie kann mit der beschriebenen Leuchte, die Fresnellin­ sen und Streulinsen aufweist, nicht erreicht werden. Aus diesem Grunde werden hinsichtlich ihrer Lichtstärke überdimensionierte Leuchtmittel verwendet, die im Winkel 0° eine sehr hohe Lichtinten­ sität aufweisen und deren Intensität-Winkel-Kennlinie sehr breit ist. Aufgrund dieser Überdimensionierung wird zwar der kritische Bereich 8 und 9 der gesetzlich vorgeschriebenen Kennlinie 6 erfüllt, jedoch tritt infolge der Überdimensionierung des Leuchtmittels eine erhebli­ che Wärmeentwicklung auf, die nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Leuchtenoptik so auszubilden, daß die gesetzlich vorgeschriebene Kennlinie für eine Leuchte ohne hinsichtlich der Lichtstärke überdi­ mensionierte Leuchtmittel erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Leuchtenoptik erfin­ dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik ist das Linsenelement mit wenigstens einer Durchbrechung versehen. Durch sie tritt ein Teil der vom Leuchtmittel ausgehenden Strahlen ungebrochen hindurch. Da­ durch ist in diesem Bereich eine erhöhte Lichtintensität vorgesehen, da dieser Teil der Lichtstrahlen nicht durch das Material des Lin­ senelementes hindurchtreten muß. Die maximale Lichtintensität wird um den Grad abgesenkt, um den der Teil der Lichtstrahlen durch die Durchbrechung hindurchtritt. Auf diese Weise wird mit der erfin­ dungsgemäßen Leuchtenoptik eine Kennlinie erreicht, deren Maxi­ mum im Winkel 0° nicht nur höher liegt als das gesetzlich vorge­ schriebene Maximum der Lichtintensität, sondern die insbesondere auch die kritischen Punkte 8, 9 der Lichtintensität bei den Winkeln +10° und -10° zumindest erfüllt, vorzugsweise sogar übersteigt. Die vom Gesetzgeber vorgeschriebene rechteckige Kennlinie wird durch Einsatz der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik angenähert, ohne daß Leuchtmittel verwendet werden, die eine besonders hohe Lichtinten­ sität aufweisen. Darum ist auch die Wärmeentwicklung in der Leuchte gering, so daß die damit verbundenen Nachteile, wie kritische Er­ wärmung von Kunststoffteilen in der Leuchte, vermieden werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren An­ sprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer erfindungsgemäßen Leuchtenoptik,

Fig. 2 in vergrößerter und perspektivischer Darstellung einen Teil der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik,

Fig. 3 bis Fig. 7 verschiedene Intensität-Winkel-Diagramme.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Leuchte für ein Kraft­ fahrzeug. Es hat ein Leuchtengehäuse 1, in dem ein Reflektor 2 un­ tergebracht ist. Er reflektiert einen Teil der von einem Leuchtmittel 3 ausgesandten Strahlen zu einem Lichtfenster 4, durch das die Strahlen nach außen treten. Im Strahlungsweg zwischen dem Leuchtmittel 3 und dem Lichtfenster 4 liegt eine Leuchtenoptik 5, die so gestaltet ist, daß die vom Gesetzgeber geforderte winkelabhängi­ ge maximale Lichtstärke in konstruktiv einfacher Weise erreicht wird.

Fig. 7 zeigt die vom Gesetzgeber für solche Kraftfahrzeugleuchten geforderte winkelabhängige maximale Lichtstärke (Kennlinie 6). In diesem Diagramm ist die Intensität l gegen den Leuchtwinkel Ω auf­ getragen. Der Gesetzgeber schreibt vor, daß in einem Winkelbereich zwischen -5° und +5° die maximale Lichtintensität vorhanden ist. In einem Winkelbereich von -5 bis -10° und +5 bis +10° ist die maxi­ male Lichtstärke lgeringer, jedoch in diesem Winkelbereich auf ei­ nem konstanten Niveau. Bisher ist es bekannt, das vom Leuchtmittel 3 ausgesandte Licht durch eine Fresnellinse zu parallelisieren und anschließend durch geeignete Linsen in die vorgegebenen Richtun­ gen zu streuen. Hierbei ergibt sich ein Kennlinienverlauf 7, wie er in

Fig. 7 dargestellt ist. Es ist erkennbar, daß zwar die maximale Licht­ stärke l im Bereich zwischen 0° und -5° bzw. +5° erreicht wird, daß aber die kritischen Bereiche 8 und 9 der geforderten Kennlinie 6 nicht erfüllt werden. In diesen Bereichen ist die Lichtstärke wesentlich ge­ ringer, als sie vom Gesetzgeber gefordert wird.

Fig. 3 zeigt die Lichtstärke-Winkel-Kennlinie einer LED als Leucht­ mittel. Es ist erkennbar, daß die LED nur eine geringe maximale Lichtstärke l im Mittelbereich hat und daß diese Lichtstärke mit zu­ nehmendem Winkel in beiden Richtungen rasch abnimmt. Mit einem solchen Leuchtmittel kann der gesetzliche Kennlinienverlauf 6 nicht erreicht werden.

Wird eine solche LED mit einer Fresnellinse kombiniert, ergibt sich die Lichtstärke-Winkel-Kennlinie 10 gemäß Fig. 4. Nunmehr wird im Mittelbereich eine sehr hohe Lichtstärke l erzielt, die allerdings, aus­ gehend vom Winkel 0°, nach beiden Seiten hin sehr rasch abfällt. Mit einer solchen Leuchtenoptik kann zwar der in 0°-Richtung geforderte maximale Lichtstärkenwert erreicht werden, jedoch werden die maxi­ malen Lichtstärkewerte insbesondere in den kritischen Bereichen 8 und 9 der gesetzlichen Kennlinie 6 nicht erreicht.

Um die Lichtstärkenverteilung gemäß Kennlinie 6 in konstruktiv ein­ facher Weise zu erreichen, wird die Leuchtenoptik 5 eingesetzt, die anhand von Fig. 2 näher erläutert werden soll. Diese Leuchtenoptik 5 hat ein lichtbrechendes Element 11, das vorzugsweise eine Fresnel­ linse ist, aber auch, je nach Anforderungen an die Kraftfahrzeug­ leuchte, eine Streulinse sein kann. Die vom Leuchtmittel 3 ausge­ sandten Strahlen werden durch die Fresnellinse 11 in die erforderli­ che Richtung gelenkt und parallelisiert. Eine solche Fresnellinse 11 in Verbindung mit einer nachgeschalteten Streuoptik, die an der In­ nenseite des Lichtfensters 4 vorgesehen sein kann, hat eine Intensi­ tät-Winkel-Kennlinie 14 gemäß Fig. 5. Im Winkelbereich von 0° bis ±5° ist die maximale Intensität l höher, als vom Gesetzgeber gefor­ dert. ln den Bereichen 8, 9 ist allerdings die maximale Lichtintensität zu gering. Aus diesem Grunde ist die Leuchtenoptik 5 mit einer Durchbrechung 12 versehen, durch welche ein Teil der vom Leucht­ mittel 3 ausgesandten Strahlen ohne Brechung hindurchtritt. Die Durchbrechung 12 ist in bezug auf das Leuchtmittel 3 so angeordnet, daß die durch die Durchbrechung hindurchtretenden Strahlen in Richtung des kritischen Punktes 8 bzw. 9 des gesetzlichen Kennlini­ enverlaufes 6 gerichtet sind. Die Durchbrechung 12 hat eine Quer­ schnittsfläche, die im Ausführungsbeispiel 10% der Gesamtfläche der Fresnellinse 11 beträgt. Dies hat zur Folge, daß die gesamte Lichtintensität um 10% gesenkt wird. Gleichzeitig wird aber die Lichtintensität l im kritischen Punkt 8 bzw. 9 der Kennlinie 6 um den­ jenigen Betrag erhöht, den das Leuchtmittel 3 in diese Richtung strahlt. Bei Einsatz der beschriebenen Leuchtenoptik 5 ergibt sich somit ein Kennlinienverlauf 13 gemäß Fig. 7. Aufgrund der Durchbre­ chung 12 wird die Lichtintensität l in dem entsprechenden Winkelbe­ reich erhöht, so daß die vom Gesetzgeber geforderte maximale Lichtstärke am kritischen Punkt 8 bzw. 9 ohne konstruktiven Aufwand erreicht wird. In Fig. 2 ist beispielhaft dargestellt, daß die Leuchten­ optik 5 nur eine Durchbrechung 12 aufweist. Damit wird lediglich ei­ ner der beiden kritischen Bereiche 8 oder 9 der gesetzlich vorge­ schriebenen Kennlinie 6 durch eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer solchen Leuchtenoptik 5 erfüllt. Soll die maximale Lichtstärke in den beiden kritischen Bereichen 8, 9 den gesetzlichen Maximalwert errei­ chen oder gar überschreiten, wird die Leuchtenoptik 5 mit zwei Durchbrechungen 12 versehen, durch welche ein Teil der vom Leuchtmittel 3 ausgehenden Strahlen ungebrochen durchtritt.

Fig. 6 zeigt den Kennlinienverlauf 15 zweier Lochblenden, die im Winkel ±10° zur Hauptstrahlrichtung liegen. Durch die Kombination dieser Lochblenden 12 mit der Fresnellinse 11 ergibt sich die Kennli­ nie 13 gemäß Fig. 7. Bei dieser Kennlinie 13 ist berücksichtigt, daß die durch die Fresnellinie 11 und die Durchbrechung(en) 12 hin­ durchtretenden Strahlen des Leuchtmittels 3 durch die Streuoptik, die beispielsweise an der Innenseite des Lichtfensters 4 vorgesehen sein kann, in die gewünschten Richtungen gelenkt werden.

Bei Verwendung der Leuchtenoptik 5 ist eine Überdimensionierung des Leuchtmittels 3 hinsichtlich der Lichtstärke nicht erforderlich. Das Leuchtmittel 3, das eine Glühlampe, eine LED oder ein sonstiger Leuchtkörper sein kann, muß hinsichtlich seiner Lichtstärke nicht überdimensioniert werden. Aufgrund der wenigstens einen Durchbre­ chung 12 in der Leuchtenoptik 5 wird in einfacher Weise gewährlei­ stet, daß in einem seitlichen Winkelbereich die vom Gesetzgeber geforderte maximale Lichtintensität erreicht wird. Die Durchbrechung kann nachträglich an der Leuchtenoptik 5 angebracht werden, so daß Werkzeug kosten für die Herstellung der Leuchtenoptik gespart wer­ den können.

Claims (7)

1. Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeugen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem lichtbrechenden Lin­ senelement, das im Strahlweg wenigstens eines Leuchtmittels liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (11) wenig­ stens eine Durchbrechung (12) aufweist, durch die ein Teil der vom Leuchtmittel (3) ausgehenden Strahlen ungebrochen hin­ durchgeht.

2. Leuchtenoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (12) in einem Winkel zur Hauptstrahlrichtung der durch das Linsenelement (11) hindurchgehenden Strahlen liegt.

3. Leuchtenoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (12) so ange­ ordnet ist, daß die mit der Leuchtenoptik (5) ausgestattete Leuchte im Winkel zur Hauptstrahlrichtung eine solche erhöhte Lichtintensität (1) aufweist, daß sie der gesetzlichen Forderung (Kennlinie 6) genügt.

4. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (11) eine Fresnellinse ist.

5. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (11) eine Streulinse ist.

6. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel (3) eine Glüh­ lampe ist.

7. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel eine LED ist.