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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung
des Innenraumes eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens zwei Innenleuchten, die
jeweils mindestens ein, wenigstens eine Leuchtdiode aufweisendes
LED-Modul und zumindest einen damit verbundenen Lichtleiter haben,
wobei die Lichtleiter der Innenleuchten unterschiedlich ausgebildet
sind und jeweils mindestens eine im Abstrahlbereich der Leuchtdiode
angeordnete Lichteintrütsfläche und
wenigstens ein davon beabstandetes Auskoppelelement aufweisen, an
dem das in dem Lichtleiter geführte
Licht derart abgelenkt wird, dass es an einer Lichtaustrittsfläche aus
dem Lichtleiter in Richtung auf eine jeweils zu beleuchtende Fläche der Inneneinrichtung
des Kraftfahrzeugs austritt.
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Eine
derartige Beleuchtungseinrichtung zur ambienten Beleuchtung des
Innenraums eines Kraftfahrzeugs ist aus der Praxis bekannt. Sie
weist mehrere Innenleuchten auf, die zur ambienten Beleuchtung unterschiedlicher
Bereiche des Fahrzeug-Innenraums an voneinander beabstandeten Stellen des
Innenraums angeordnet sind, nämlich
an den Türen
und an der Mittelkonsole und/oder am Armaturenbrett. Die einzelnen
Innenleuchten haben jeweils ein LED-Modul, das ein Trägerteil
aufweist, an dem eine Leuchtdiode und ein Vorwiderstand angeordnet sind, über den
die Leuchtdiode mit der elektrischen Stromversorgung des Kraftfahrzeugs
verbunden ist. Die Leuchtdioden sind über die Vorwiderstände parallel
zum Fahrlicht geschaltet, d.h. sie sind bei Dunkelheit auch während der
Fahrt eingeschaltet, Mit dem LED-Modul ist jeweils ein Lichtleiter
verbunden, der mit einer Lichteintriltsfläche der Leuchtdiode und mit
seiner Lichtaustrittsfläche
einer zu beleuchtenden Fläche
eines Inneneinrichtungsteils des Kraftfahrzeugs zugewandt ist. Die
Lichtleiter sind unterschiedlich ausgebildet und hinsichtlich ihrer
Geometrie an die jeweiligen Platzverhältnisse und die Kontur der Inneneinrichtung
am Einbauort angepasst. Die Lichtaustrittsflächen sind bei den einzelnen
Lichtleitern in unterschiedlichen Abständen zu dem ihnen jeweils zugeordneten
LED-Modul angeordnet. Um dennoch eine weitgehend homogene ambiente
Beleuchtung der unterschiedlichen Bereiche des Innenraums zu ermöglichen,
weisen die Vorwiderstände für die Leuchtdioden
bei den einzelnen LED-Modulen unterschied liche Widerstandswerte
auf. Die Beleuchtungseinrichtung hat den Nachteil, dass sie noch
einen relativ großen
Fertigungsaufwand erfordert und daher entsprechend teuer ist.
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Aus
Decker, D., „CELIS – Ein Konzept
für die Innenraumbeleuchtung
mit Lichtleittechnik";
ATZ-Automobiltechnische Zeitschritt 97, 1995, Heft 7/8, Seite 480-483
ist auch bereits eine gattungsfremde Beleuchtungseinrichtung bekannt,
die mehrere Leuchtenmodule hat, die jeweils eine Glühlampe als Leuchtmittel
und einen verspiegelten Ellipsoidreflektor zum Bündeln des von dem Leuchtmittel
abgestrahlten Lichts aufweisen. Mit den Leuchtenmodulen sind jeweils
mehrere, zu einem Faserbündel
angeordnete flexible Lichtleiter verbunden, die jeweils an einer
ihrer Stirnseiten eine dem Leuchtmittel zugewandte Lichteintrittsfläche aufweisen.
An ihrem von dem Leuchtenmodul entfernten Endbereich weisen die
Lichtleiter jeweils seitlich reflektierende Prismen als Auskoppelelemente
auf, an denen das in dem Lichtleiter geführte Licht zu einer an der
gegenüberliegenden
Umfangsseite des Lichtleiters vorgesehenen Lichtaustrittsfläche abgelenkt
wird, um dort in Richtung auf eine zu beleuchtende Oberfläche eines Inneneinrichtungsteils
des Kraftfahrzeugs aus dem Lichtleiter auszutreten. Für eine Orientierungsbeleuchtung
sind insgesamt drei Leuchtenmodule in der Nähe der A-Säulen und in der Mittelkonsole
angebracht. Zum Einsatz kommen 6-W-Xenon-Quetschsockellampen, die
bis zu 24 Beleuchtungsfunktionen versorgen. Die Beleuchtungseinrichtung
hat jedoch den Nachteil, dass die unterschiedlichen, zu beleuchtenden
Flächen
der Inneneinrichtung nur relativ ungleichmäßig ausleuchtet. Außerdem sind
die Leuchtenmodule relativ teuer.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist und eine
weitgehend homogene Beleuchtung unterschiedlicher Flächen der
Inneneinrichtung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die LED-Module der einzelnen Innenleuchten baugleich sind,
und dass die Auskoppelelemente der Lichtleiter derart ausgebildet
und/oder relativ zu der Lichteintrittsfläche, der Lichtaustrittsfläche und/oder
der zu beleuchtenden Fläche
angeordnet sind, dass die einzelnen Flächen der Inneneinrichtung homogen
ausgeleuchtet werden.
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In
vorteilhafter Weise können
somit bei der Herstellung der Beleuchtungseinrichtung für sämtliche
Innenleuchten der Beleuchtungseinrichtung die gleichen LED-Module
verwendet werden, wodurch sich der Fertigungsprozess vereinfacht
und die Herstellungskosten für
die Beleuchtungseinrichtung entsprechend reduzieren. Darüber hinaus
reduzieren sich aber auch die Kosten für die Fertigung und Lagerung
von Ersatzteilen entsprechend, da für die unterschiedlichen Innenleuchten
nur noch eine Art von LED-Modulen bevorratet und verwaltet werden muss.
Dennoch ermöglicht
die Beleuchtungseinrichtung aufgrund der jeweils entsprechend angepassten Geometrie
ihrer Lichtleiter trotz der baugleichen LED-Module eine weitgehend
gleich helle Beleuchtung der unterschiedlichen Bereiche des Fahrzeuginnenraums.
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Vorteilhaft
ist, wenn mindestens ein Lichtleiter mehrere, in Längserstreckungsrichtung
des Lichtleiters zueinander versetzte Auskoppelelemente hat, die
jeweils mindestens eine Reflexionsfläche aufweisen, an der das in
dem Lichtleiter geführte
Licht zu einer an der gegenüberliegenden
Seite des Lichtleiters angeordneten Lichtaustrittsfläche abgelenkt
wird, und dass die einzelnen Reflexionsflächen derart unterschiedlich
schräg
zur Längserstreckungsrichtung des
Lichtleiters angeordnet sind, dass mit zunehmendem Abstand der Auskoppelelemente
von der Lichteintrittsfläche
der Winkel abnimmt, unter dem die in dem Lichtleiter auf die Reflexionsflächen auftreffenden
Lichtstrahlen gegenüber
der Längserstreckungsrichtung
des Lichtleiters mindestens geneigt sein müssen, damit sie an der Lichtaustrütsfläche aus
dem Lichtleiter austreten. In dem zu der Lichteintrittsfläche benachbarten
Anfangsbereich des Lichtleiters werden dadurch vorwiegend Lichtstrahlen
aus dem Lichtleiter ausgekoppelt, die einen relativ großen Winkel
zu Längsachse
des Lichtleiters haben. Bei Einkopplung des von der Leuchtdiode
abgestrahlten Lichtbündels
mit einem großem Öffnungswinkel
sind am Beginn der Lichtleiters relativ viele derartige Lichtstrahlen
vorhanden. Bei einem Lichtleiter, der einen von einer geraden Linie
abweichenden, gekrümmten
und/oder abgewinkelten Verlauf aufweist, wird dadurch vermieden,
dass diese Lichtstrahlen bei einer Richtungsänderung des Lichtleiters aus
dem Lichtleiter austreten und verloren gehen. Somit kann praktisch
das gesamte in den Lichtleiter eingekoppelte Licht der Leuchtdiode
zu der (den) zu beleuchtenden Fläche(n)
geleitet werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Auskoppelelemente in Längserstreckungsrichtung des
Lichtleiters voneinander beabstandet, wobei die Abstände zwischen
zueinander benachbarten Auskoppelelementen mit zunehmender Entfernung
der Auskoppelelemente von der Lichteintrittsfläche abnehmen. Dadurch wird
trotz des mit zunehmendem Abstand von der Lichteintrittsfläche in den
Lichtleitern abnehmenden Lichtstroms entlang der Lichtleiter eine
gleichmäßige, homogene Beleuchtung
ermöglicht.
Die Abstände
zwischen den Auskoppelelementen können bei den einzelnen Lichtleitern
unterschiedlich sein, insbesondere, wenn die Lichtleiter unterschiedlich
lang sind und/oder einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen.
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Die
Auskoppelelemente sind vorzugsweise als gerundete Einformungen in
der Oberfläche
des Lichtleiters ausgebildet, wobei die Tiefe der Einformungen mit
zunehmendem Abstand der Auskoppelelemente von der Lichteintrittsfläche zunimmt.
Auch durch diese Maßnahme
kann erreicht werden, dass alle Lichtleiter der Beleuchtungseinrichtung
die Ihnen zugeordneten Bereiche des Fahrzeuginnenraums gleichmäßig hell
beleuchten.
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Vorteilhatf
ist, wenn die Auskoppelelemente an einer Auskoppelschulter des Lichtleiters
angeordnet sind, und wnn in einem von dem der Leuchtdiode zugewandten
Endbereich der Auskoppelschulter beabstandeten Abschnitt des Lichtleiters
seitlich neben der Auskoppelschulter wenigstens ein zusätzliches Auskoppelelement
angeordnet ist, an dem das darauf auftreffende, in dem Lichtleiter
geführte
Licht in Richtung derart abgelenkt wird, dass es an der Lichtaustrittsfläche aus
dem Lichtleiter austritt. Durch diese Maßnahme wird trotz des zum Ende
des Lichtleiters hin abnehmenden Lichtstroms in dem Lichtleiter
entlang des Lichtleiters eine gleichmäßige Lichtauskopplung ermöglicht.
Die zusätzlichen
Auskoppelelemente können
beidseits der Auskoppelschulter angeordnet sein, um quer zum Lichtleiter eine
symmetrische Lichtauskopplung zu erreichen. Selbstverständlich ist
es aber auch möglich,
die zusätzlichen
Auskoppelelemente nur an einer Seite der Auskoppelschulter vorzusehen.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist mindestens eine zu beleuchtende Fläche der
Inneneinrichtung in einer normal zur Längserstreckungsrichtung des
der Fläche
zugeordneten Lichtleiters quer zur Lichtaustrittsfläche des
Lichtleiters ange ordnet, wobei mindestens ein der zu beleuchtenden
Fläche
zugeordnetes Auskoppelelement des Lichtleiters derart gegenüber der
Lichtaustrütsfläche des
Lichtleiters geneigt ist, dass die in dem Lichtleiter auf das Auskoppelelement
auftreffenden Lichtstrahlen an diesem in Richtung auf die zu beleuchtenden
Fläche abgelenkt
werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, Oberflächenbereiche
der Fahrzeuginneneinrichtung, die unter unterschiedlichen Winkeln
gegenüber
der Lichtaustrittsfläche
geneigt sind, gleichmäßig hell
auszuleuchten.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Lichteintrittsflächen an
den Stirnseiten der Lichtleiter angeordnet sind. Die Innenleuchten
können
dann eine kompakte und schmale Bauform aufweisen. Außerdem kann
das von den Leuchtdioden abgestrahlte Licht an den Lichteintrittsflächen verlustarm
in die Lichtleiter eingekoppelt werden.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung sind die LED-Module über Steckkupplungen lösbar mit
den Lichtleitern verbindbar, wobei die LED-Module vorzugsweise eine
Aufnahmevertiefung aufweisen, in welche die Lichtleiter mit einem
Endbereich einsetzbar sind. Die Innenleuchten ermöglichen dann
eine einfache und kostengünstige
Montage. Außerdem
lassen sich sowohl die Lichtleiter als auch die LED-Module im Servicefall
leicht auswechseln.
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Die
LED-Module weisen bevorzugt ein etwa hülsenförmiges Gehäuseteil auf, in dessen Innenhöhlung die
Leuchtdiode angeordnet ist, wobei die Aufnahmevertiefung an einer
Stirnseite des Gehäuseteils
angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein einfacher, kompakter und
kostengünstiger
Aufbau der Innenleuchten, Die Stromzuführung zu den Leuchtdioden erfolgt
vorzugsweise an dem von der Aufnahme entfernten Ende des Gehäuseteils.
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Nachfolgend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Teildarstellung
einer Beleuchtungseinrichtung, die mehrere unterschiedliche Innenleuchten
zum Beleuchten von Türen
und einer Konsole eines Kraftfahrzeugs aufweist,
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2 einen Längsschnitt
durch ein LED-Modul der Beleuchtungseinrichtung,
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3 einen Abschnitt eines
Lichtleiters, der eine Auskoppelschulter mit voneinander beabstandeten
Auskoppelelementen aufweist,
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4 eine Darstellung ähnlich 3, wobei jedoch die Auskoppelelemente
größere Abmessungen
aufweisen,
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5 eine vergrößerte Darstellung
eines Auskoppelelements des in 3 gezeigten
Lichtleiters, wobei ein in dem Lichtleiter geführter Lichtstrahl durch einen
Pfeil dargestellt ist,
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6 eine vergrößerte Darstellung
eines Auskoppelelements des in 4 gezeigten
Lichtleiters,
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7 einen Abschnitt eines
Lichtleiters, der bereichsweise seitlich neben der Auskoppelschulter zusätzliche
Auskoppelelemente aufweist und
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8 und 9 einen Querschnitt durch einen in einem
Kraftfahrzeug angeordneten Lichtleiter, bei dem die zu beleuchtende
Fläche
schräg
zur Lichtaustrittsfläche
des Lichtleiters angeordnet ist.
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Eine
in 1 gezeigte Beleuchtungseinrichtung
zur Beleuchtung des Innenraumes eines Kraftfahrzeugs hat mehrere
Innenleuchten 1a, 1b, 1c, 1d, von
denen die Innenleuchten 1a und 1b zur ambienten
Beleuchtung einer Konsole und die die Innenleuchten 1c und 1d zur
ambienten Beleuchtung der Türspiegel
von Fahrzeugtüren
vorgesehen sind. Die einzelnen Innenleuchten 1a, 1b, 1c, 1d weisen
jeweils ein LED-Modul 2 und einen damit verbundenen Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d auf.
Die LED-Module 2 der Beleuchtungseinrichtung sind baugleich
ausgebildet. Die Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d der
Innenleuchten 1a, 1b, 1c, 1d sind
unterschiedlich ausgebildet und weisen – wie in 1 erkennbar ist – eine unterschiedliche Länge und
einen unterschiedlichen, an die Inneneinrichtung des Kratftfahrzeugs
angepassten Verlauf auf.
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In 2 ist erkennbar, dass die
LED-Module 2 jeweils eine Leuchtdiode 4 als Lichtquelle
haben, die in der Innenhöhlung
eines etwa hülsen-
oder becherförmigen
Gehäuseteils 5 angeordnet
ist, In dem Gehäuseteil 5 sind
ferner zwei Vorwiderstände 6 vorgesehen,
die elektrische Anschlusskontakte der Leuchtdiode 4 mit
Kontaktfahnen 6 verbinden. Die Vorwiderstände 6 sind
bei den einzelnen LED-Modulen 2 identisch,
d.h. die Leuchtdioden 4 werden mit dem gleichen Betriebsstrom
betrieben. Die Kontaktfahnen 7 durchsetzen eine Stirnwand
des Gehäuseteils 5 und
sind mit ihren freien Enden außenseitig
an dem Gehäuseteil 5 zugänglich.
Die Kontaktfahnen 7 sind über in der Zeichnung nicht
näher dargestellte Stromversorgungsleitungen
derart mit der Batterie bzw. der Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs
verbunden, dass sie parallel zum Fahrlicht geschaltet sind.
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Die
LED-Module 2 sind jeweils über eine Steckkupplung 9 lösbar mit
einem der Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d verbindbar.
In 2 ist erkennbar,
dass die Steckkupplungen 9 jeweils an einer Stirnseite
des Gehäuseteils 5 eine
Aufnahmevertiefung aufweisen, in welche ein Endbereich des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d formschlüssig eingreift.
Die Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d haben
jeweils an ihrer der Leuchtdiode 4 zugewandten Stirnseite
eine Lichteintrittsfläche 8 für ein von
der Leuchtdiode 4 abgestrahltes Lichtbündel. In dem Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d wird
das Licht jeweils unter Ausnutzung der Totalreflexion an der Grenzfläche des
Lichtleiters geführt.
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Wie
in 3 und 4 besonders gut erkennbar ist, weisen
die Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d optische
Auskoppelelemente 10 auf, die in einer Reihe nebeneinander
angeordnet und durch Zwischenräume 11 voneinander
beabstandet sind. Die Auskoppelelemente 10 sind als gerundete
Einformungen ausgebildet und an einer Auskoppelschulter 12 vorgesehen,
die in Längserstreckungsrichtung
des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d verläuft. Die
Auskoppelschulter 12 ist etwa stegförmig ausgebildet und an einen
gerundeten Zentralbereich des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d angeformt.
Die Auskoppelelemente 10 haben Reflexionsflächen, an
denen das in dem Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d geführte Licht
jeweils derart abgelenkt wird, dass es an einer, an der den Auskoppelelementen 10 gegenüberliegenden
Seite des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d befindlichen
Lichtaustrittsfläche 14 aus
dem Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d in
Richtung auf eine jeweils zu beleuchtende Fläche 15 der Inneneinrichtung
des Kraftfahrzeugs austritt. Die Auskoppelelemente 10 sind
derart ausgestaltet und relativ zu der Lichteintrittsfläche 8,
der Lichtaustrittsfläche 14 und
der zu beleuchtenden Fläche 15 angeordnet
sind, dass die einzelnen Flächen 15 homogen
ausgeleuchtet werden. Die Lichtaustrittsfläche 14 ist im Wesentlichen eben
ausgebildet und an einer Lichtaustrittsschulter 17 angeordnet.
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Durch
einen Vergleich von 3 mit 4 wird deutlich,
dass die Tiefe der Auskoppelelemente 10 mit zunehmendem
Abstand der Auskoppelelemente 10 von der Lichteintrittsfläche 8 zunimmt.
In 5 und 6 ist erkennbar, dass durch die Zunahme
der Tiefe der Auskoppelelemente 10 auch der Anstellwinkel β zunimmt,
unter dem die Tangenten 16 an die Reflexionsflächen der
Auskoppelelemente 10 gegenüber der Längserstreckungsrichtung des
Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d geneigt
sind. Dadurch werden im Anfangsbereich des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d vorwiegend Lichtstrahlen
aus dem Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d ausgekoppelt,
die einen relativ großen
Winkel zur Längsachse
des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d haben.
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Durch
einen Vergleich von 3 und 4 ist außerdem erkennbar, dass die
Abstände
zwischen zueinander benachbarten Auskoppelelementen 10 in Längserstreckungsrichtung
des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d mit
zunehmender Entfernung der Auskoppelelemente 10 von der
Lichteintrittsfläche
abnehmen. In dem von der Leuchtdiode 4 entfernten Endbereich des
in 7 abgebildeten Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d ist
außerdem
seitlich neben der Auskoppelschulter 12 beidseits der Auskoppelschulter 12 jeweils
eine Reihe zusätzlicher
Auskoppelelemente 18 angeordnet, die als Einformungen in
der Mantelfläche
des Zentralbereichs 13 ausgebildet sind. In der Seitenansicht
auf den Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d haben
die zusätzliche
Auskoppelelemente 18 einen gerundeten Konturverlauf. In 7 ist außerdem erkennbar, dass die
Abmessungen der zusätzlichen
Auskoppelelemente 18 mit zunehmendem Abstand der Auskoppelelemente 18 von
der Lichteintrittsfläche 8 größer werden.
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In 8 und 9 ist erkennbar, dass einige der zu beleuchtenden
Flächen 15 der
Inneneinrichtung in einer normal zur Längsachse des Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d verlaufenden,
der Zeichenebene entsprechenden Ebene, quer zu der Lichtaustrütsfläche 14 des
Lichtleiters 3a, 3b, 3c, 3d angeordnet
sind. Dabei ist die zu beleuchtende Fläche 15 in 9 unter einem steileren
Winkel zur Lichtaustrütsfläche 14 geneigt
als in 8. Um dennoch
eine homogene Ausleuchtung der unterschiedlichen Flächen 15 zu
ermöglichen,
sind bei dem in 9 gezeigten
Lichtleiter 3a, 3b, 3c, 3d die
Auskoppelelemente 10 gegenüber der Lichtaustrittsfläche 14 derart
geneigt, dass die Lichtstrahlen unter einem steileren Winkel auf
die zu beleuchtende Fläche 15 auftreffen.