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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungs- und/oder Signalgebungsvorrichtung zur Ausstattung eines Kraftfahrzeugs, die wenigstens einen Lichtgenerator und einen Lichtleiter umfasst, der das Licht axial und/oder seitlich zu verbreiten vermag. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einer derartigen Beleuchtungs- oder Signalgebungsvorrichtung.
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Anwendung findet die Erfindung auf dem Gebiet der Straßenfahrzeuge und insbesondere der Kraftfahrzeuge. Insbesondere findet sie Anwendung auf dem Gebiet der Beleuchtung und der Signalgebung dieser Straßenfahrzeuge. Anwendung findet sie auch auf dem Gebiet der Fahrzeuginnenbeleuchtung.
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Stand der Technik
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Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugbeleuchtung und -signalgebung sind verschiedene Arten von Vorrichtungen bekannt, hierzu gehören im Wesentlichen:
- – an der Fahrzeugfront angeordnete Beleuchtungsvorrichtungen insbesondere mit Fahrzeugscheinwerfern, die mit Positionslicht mit einer geringen Lichtstärke und Reichweite, mit Abblendlicht mit einer höheren Lichtstärke und einer Reichweite von annähernd 110 Metern auf der Fahrbahn und mit Fernlicht mit einer großen Reichweite und einem auf der Fahrbahn erzeugten Sichtbereich von annähernd 200 Metern ausgestattet sind,
- – am Fahrzeugheck angeordnete Beleuchtungsvorrichtungen insbesondere mit den Rückfahrscheinwerfern,
- – an der Fahrzeugfront (oder -seite) angeordnete Signalgebungsvorrichtungen insbesondere mit Fahrtrichtungsanzeigern, den Leuchten des Tagfahrlichts (Englisch: Daytime Running-Light, D. R. L.) und
- – am Fahrzeugheck angeordnete Signalgebungsvorrichtungen insbesondere mit Nebelschlussleuchten, Schlussleuchten, Fahrtrichtungsanzeigern und Bremsleuchten,
- – die Innenbeleuchtungsvorrichtungen insbesondere mit den Hauptdeckenleuchten (vorn, Mitte oder hinten),
- – die zum Design beitragenden Beleuchtungen (beleuchtete Styling-Linien am Armaturenbrett, an der Türverkleidung oder am Autodach).
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In den Beleuchtungs- und/oder Signalgebungsvorrichtungen werden derzeit bekannterweise ein oder mehrere Lichtleiter zur Verbreitung eines Lichtbündels verwendet.
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Aus beispielsweise der
DE-A-101 53 543 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen Lichtleiter umfasst, der auf einer seiner Seiten mit optischen Ablenkelementen, um das sich im Lichtleiter ausbreitende Licht zu dessen anderer Seite zu lenken, mit wenigstens einem Lichteinkoppelpunkt auf der mit Ablenkelementen versehenen Seite und mit wenigstens einer Reflexionswand zum Reflektieren des auf die Ablenkelemente auftreffenden Lichts versehen ist. Der Lichtleiter weist eine Öffnung mit einer Achse auf, die zur Achse des Lichtleiters und zur Richtung des einfallenden Lichts quer verläuft. Die Reflexionswand ist von einer Wand dieser Öffnung gebildet.
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Ein anderes Beispiel einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung ist in dem Dokument
EP-A-0 515 921 beschrieben. Diese Vorrichtung ist dazu vorgesehen, durch Integration in einem Türgriff eine Beleuchtung im Inneren eines Fahrzeugs zu gewährleisten. Die Lichtstärke in einer zur Länge des Lichtleiters orthogonalen Richtung weist keine bevorzugten Bereiche auf und bleibt relativ schwach.
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Es ist nun aber wünschenswert, dass es eine am Fahrzeug allgemein nach außen gerichtete Signalgebungs- oder Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht, die Aufmerksamkeit anderer Fahrer oder von Fußgängern auf sich zu lenken.
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Ferner ist es für einen Automobilhersteller von Interesse, eine spezielle Signalgebung oder Beleuchtung zu verwenden, um seinen Fahrzeugen durch deren Erscheinungsbild ein spezielles Styling zu verleihen. Beispielsweise ist es von Interesse, eine Umgebungsbeleuchtung anbieten zu können, die eine Betonung von Styling-Linien und (oder) eine Platzierung innen im Fahrzeug ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile der vorstehend genannten Techniken zu beheben. Hierzu schlägt die Erfindung eine Beleuchtungs- oder Signalgebungsvorrichtung vor, bei der das von der Lichtquelle emittierte Licht durch den Lichtleiter einerseits axial zum Erzeugen eines Bereichs mit hoher Lichtstärke und andererseits seitlich zum Erzeugen eines Bereichs mit geringerer Lichtstärke über eine größere Länge verbreitet werden kann. Insbesondere zum Erzeugen von über eine große Länge reichenden Beleuchtungen kann das Licht auch nur seitlich verbreitet werden. Hierzu umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens einen Lichtleiter und wenigstens eine in der Nähe des Lichtleiters platzierte Lichtquelle. Der Lichtleiter weist in seiner Dicke wenigstens eine nicht durchgehende Öffnung auf, die der Lichtquelle gegenüberliegt und die Lichtstrahlen axial und/oder seitlich verteilt.
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Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Beleuchtungs- und/oder Signalgebungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit
- – wenigstens einem Lichtgenerator, der wenigstens eine Leuchtdiode umfasst, die ein Lichtbündel in Richtung des Lichtgenerators emittiert, insbesondere längs der Achse des Lichtgenerators, und
- – wenigstens einem Lichtleiter, dessen eines Ende von der oder wenigstens einer der Leuchtdioden beleuchtet wird, wobei der Lichtleiter das Licht insbesondere über seine gesamte Länge oder über Teile davon zu emittieren vermag,
- – wobei der Lichtleiter wenigstens eine nicht durchgehende Öffnung aufweist, die in der Dicke des Lichtleiters ausgeführt und dem Lichtgenerator gegenüber angeordnet ist und das Lichtbündel ablenkt, insbesondere durch eine seitliche Reflexion des Lichtbündels.
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Der Lichtleiter hat demnach ein Ende, das das von der oder wenigstens einer der Leuchtdioden emittierte Lichtbündel empfängt.
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Ein derartiger Lichtleiter stellt eine Verteilung der Lichtstrahlen axial oder seitlich oder auch nur seitlich sicher, insbesondere dann, wenn eine homogene, über eine große Länge reichende Beleuchtung erwünscht ist (zum Beispiel Beleuchtung des Armaturenbretts, des Autodachs, der Türverkleidung).
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Die Erfindung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- – der Lichtleiter weist zwei nicht durchgehende Öffnungen auf;
- – der Lichtleiter hat eine über die Länge des Lichtleiters in der Dicke des Lichtleiters ausgeführte Nut. Eine derartige Nut gewährleistet eine Aussendung bzw. Streuung der Lichtstrahlen zur Austrittsfläche des Lichtleiters;
- – die Nut hat einen am Boden der Nut des Lichtleiters angeordneten Streubereich. Dieser Streubereich erlaubt es, die Aussendungs- bzw. Streuwirkung der Nut zu verstärken;
- – der Streubereich befindet sich in der Nähe der Querschnittsmitte des Lichtleiters;
- – der Streubereich ist mit Mikro-Streuelementen versehen, deren Abmessung im Bereich von Zehntelmillimetern liegt;
- – die Mikro-Streuelemente können Mikro-Prismen, Oberlfächenrauigkeiten, Mikro-Fresnel-Linsen oder Mattierungen usw. sein;
- – die Nut des Lichtleiters hat eine sich entwickelnde Form;
- – der Lichtgenerator ist in einer mittigen Position zwischen wenigstens zwei Teilen des Lichtleiters platziert. Auf diese Weise können die Lichtstrahlen in beide Teile des Lichtleiters emittiert werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das mit wenigstens einer derartigen Beleuchtungs- und/oder Signalgebungsvorrichtung ausgestattet ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Teilschnitt.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Teilschnitt.
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3 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Lichtleiter.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer sich entwickelnden Nut.
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5 zeigt ein Beispiel einer Veränderung des Lichts in dem Lichtleiter aus 1 und 2.
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6 zeigt ein Beispiel einer Signalgebungsvorrichtung mit Hotspots und linearen Bereichen.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungs- oder Signalgebungsvorrichtung vom Typ Kraftfahrzeugleuchte, die eine axiale und/oder seitliche Lichtaussendung erlaubt. Die Vorrichtung umfasst wenigstens einen ein Lichtbündel emittierenden Lichtgenerator und wenigstens einen Lichtleiter, der dazu bestimmt ist, das Lichtbündel über seine Länge zu verbreiten und zu emittieren.
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Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungs- oder Signalgebungsvorrichtung ist in 1 dargestellt. Diese 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtleiter und einen erfindungsgemäßen Lichtgenerator im Teilschnitt.
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Der Lichtleiter ist ein längliches massives Element, zum Beispiel mit einem zylindrischen Querschnitt, aus lichtdurchlässigem Material, das die Ausbreitung des von der Lichtquelle emittierten Lichtbündels von einem Ende in der Nähe der Lichtquelle bis zu einem entgegengesetzten Ende gewährleistet. Der Querschnitt des Lichtleiters kann unterschiedlich sein, zum Beispiel oval oder auch polygonal vom Typ Quadrat, oder auch mit einer Basis mit lokalen Prismen oder Reliefs. Der Lichtleiter kann unterschiedliche geometrische Formen haben. Er kann zum Beispiel die Form eines Kreises, eines Kreisbogens haben oder auch gerade sein oder gebogene Bereiche und gerade Bereiche umfassen. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Lichtleiter gerade mit zylindrischem Querschnitt. Ein derartiger gerader Lichtleiter kann zum Beispiel bei der Ausführung einer hochgesetzten Bremsleuchte, das heißt der gegenüber der Heckscheibe angeordneten und im Englischen als CHMLS (Central High Mounted Lamp Stop) bezeichneten dritten Bremsleuchte verwendet werden.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst der Lichtleiter G einen ersten Leiterabschnitt G1 und einen zweiten Leiterabschnitt G2. Jeder Leiterabschnitt G1 und G2 hat ein erstes Ende e1, das den beiden Abschnitten gemeinsam ist, und ein zweites Ende e2, das dem Ende e1 entgegengesetzt ist. Der Lichtleiter G empfängt das vom Lichtgenerator 2 emittierte Lichtbündel in der Nähe des Endes e1. Mit anderen Worten, der Lichtgenerator 2, der das Lichtbündel emittiert, ist in der Nähe des mittleren Bereichs des Lichtleiters G platziert, das heißt in der Nähe des Endes e1.
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Der Lichtgenerator 2 emittiert ein bearbeitetes Lichtbündel. Hierzu umfasst der Lichtgenerator 2 eine Leuchtdiode 3 oder LED mit hoher Leistung und ein optisches System zur Lichtbearbeitung. Vorzugsweise ist die Leuchtdiode 3 eine halbkugelige Diode vom Typ Lambert-Strahler, das heißt sie umfasst einen kegelförmigen Emissionsbereich von beispielsweise 120°. Eine solche Diode hat den Vorteil, ein Lichtbündel in mehrere Richtungen zu emittieren. Das Lichtbündel wird dann durch das optische System parallelisiert.
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Das optische System kann einen Reflektor beinhalten, dessen Aufgabe darin besteht, die Verteilung des Lichtstroms der Leuchtdiode zu verändern. Es kann eine Fresnel-Linse umfassen, die das Licht solchermaßen ablenkt, dass eine gleichmäßige Verteilung des Lichts erzeugt wird. Der Lichtgenerator 2 gewährleistet somit die Emission des Lichts und dessen Umwandlung in parallele Lichtbündel, die zur erneuten Verteilung im Lichtleiter G bereit sind.
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Das Lichtbündel wird somit vom Lichtgenerator 2 in einer Hauptemissionsrichtung oder axialen Richtung in den Lichtleiter G emittiert, das heißt längs der Achse X des Lichtgenerators 2. Mit anderen Worten, die von der LED 3 emittierten Strahlen werden von dem optischen System in parallele Lichtstrahlen umgewandelt. Die Lichtstrahlen treten somit durch das Ende e1 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Achse X in den Lichtleiter G ein.
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Einige der Strahlen dieses Lichtbündels durchqueren den Lichtleiter axial: dies sind die axialen Lichtstrahlen 4. Diese axialen Lichtstrahlen 4 gewährleisten eine erste Signalgebungsfunktion, d. h., sie bilden auf der Austrittsfläche 7 des Lichtleiters G einen als Hotspot bezeichneten Lichtpunkt mit großer Lichtstärke.
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Andere Strahlen des Lichtbündels werden zu den Enden e2 des Lichtleiters G totalreflektiert: dies sind die seitlichen Strahlen 5. Das Prinzip der Totalreflexion ist ein optisches Phänomen, das die Übertragung des Lichts in einem Lichtleiter ermöglicht. Wechselt ein Lichtstrahl von einem Medium in ein anderes, das einen anderen Brechungsindex besitzt, wird seine Richtung geändert; dies ist der Brechungseffekt. Für einen bestimmten Einfallswinkel, und wenn der Brechungsindex des Ausgangsmediums größer ist als der des Endmediums, wird der Lichtstrahl nicht mehr gebrochen, er wird vollständig reflektiert: man spricht dann von Totalreflexion.
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Genauer werden einige Strahlen in den Lichtleiterabschnitt G1 reflektiert, andere Strahlen werden in den Lichtleiterabschnitt G2 reflektiert. Der Lichtgenerator 2 kann selbstverständlich auch nur am Ende eines einzigen Teils des Lichtleiters platziert sein. In diesem Fall umfasst das Lichtbündel Strahlen, die sich axial ausbreiten, und Strahlen, die nur zu einer Seite des Lichtleiters reflektiert werden.
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In 1 sind die Lichtstrahlen im Lichtleiterabschnitt G1 in einer Schnittansicht näher dargestellt. Der Lichtleiterabschnitt G2 ist perspektivisch wiedergegeben.
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Der Lichtleiter G hat zwei Flächen:
- – eine glatte erste Fläche 7, die die Austrittsfläche des Lichtleiters bildet,
- – eine der Austrittsfläche 7 gegenüberliegende zweite Fläche 8, die die Streufläche des Lichtleiters bildet. Diese Fläche 8 gewährleistet die Streuung der Lichtstrahlen zur Austrittsfläche 7.
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Die Streufläche 8 hat eine Nut 9. Diese Nut 9 ist eine querlaufende Ausnehmung oder Rille, die in der Dicke des Lichtleiters G einen Kanal bildet. Aufgabe dieser Nut 9 ist es, das Licht zur Austrittsfläche 7 zu schicken, insbesondere diffus, das heißt in Form eines Lichtkegels. Die mit dem Boden der Nut 9 in Kontakt gelangenden Lichtstrahlen werden nämlich in Abhängigkeit ihres Einfallwinkels zur Austrittsfläche 7 diffus reflektiert.
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Um die Brechung durch die Nut 9 zu verbessern, umfasst diese gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen auf dem Boden 6 der Nut 9 angeordneten streuenden Bereich. Wie nachstehend noch näher ausgeführt, weist dieser Streubereich Mikro-Streuelemente auf, die es abhängig von ihrer Form erlauben, das Lichtbündel beim Austritt aus dem Lichtleiter G mit unterschiedlichen Mustern zu streuen.
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Wie vorstehend erläutert, können die vom Lichtgenerator 2 emittierten Lichtstrahlen den Lichtleiter axial durchqueren, um einen Hotspot an der Austrittsfläche 7 zu bilden, oder seitlich in den Lichtleiter G reflektiert werden. Diese seitliche Reflexion wird erfindungsgemäß mittels wenigstens einer Öffnung erreicht.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird die axiale und/oder seitliche Verteilung mittels einer einzigen Öffnung 10 erreicht. Die Öffnung 10 ist im mittleren Bereich des Lichtleiters G ausgeführt, d. h. am Übergang zwischen den Abschnitten G1 und G2 des Lichtleiters G. Die Öffnung 10 ist nur für den Lichtleiterabschnitt G1 beschrieben, jedoch versteht es sich, dass diese im Abschnitt G2 symmetrisch zur Achse X ist.
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Die Öffnung 10 ist eine durchgehende Öffnung, die in der Breitenerstreckung des Lichtleiters ausgeführt ist. Sie ist vorzugsweise im mittleren Bereich 11 des Lichtleiters gegenüber dem Lichtgenerator 2 ausgeführt. Diese asymmetrisch geformte Öffnung 10 erzeugt im mittleren Bereich 11 ebene Bereiche und geneigte Bereiche. Dieser Niveauunterschied im mittleren Bereich 11 erlaubt es, das Lichtbündel in der Hauptemissionsrichtung X und in seitliche Richtungen zu verteilen. Die als seitlich bezeichneten Richtungen sind nichtaxiale Richtungen, d. h. Richtungen, die mit der Achse X einen Winkel ungleich null bilden. Eine seitliche Richtung kann beispielsweise die Richtung entlang der Achse Y des Lichtleiters G senkrecht zur Achse X sein. Anzumerken ist, dass die Tatsache, dass die Achsen X und Y gemäß diesem Beispiel zueinander lotrecht sind, keine Notwendigkeit der Erfindung ist: Der Lichtgenerator kann dem Lichtleiter auch solchermaßen zugeordnet sein, dass ihre jeweiligen Achsen nicht genau lotrecht zueinander sind. Unter Achse (insbesondere was den Lichtleiter anbelangt, der in seiner Länge gekrümmt sein kann) ist gegebenenfalls die Längsachse zu verstehen, die durch die Tangente des Elements verläuft, wenn dieses nicht im Wesentlichen geradlinig ist.
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Wird von dem Lichtgenerator 2 ein Lichtbündel emittiert, breitet sich dieses somit im Lichtleiter G aus. Einige der Strahlen des Lichtbündels (die mit 4 gekennzeichneten Strahlen) werden durch den Lichtleiter G in einer axialen Richtung X verbreitet. Durch die ebenen Bereiche 10a der Öffnung 10 werden diese axialen Strahlen 4 unmittelbar zur Austrittsfläche 7 geleitet, ohne hierbei abgelenkt und/oder reflektiert zu werden. Mit anderen Worten, ein Teil der Lichtstrahlen 4 wird direkt zur Austrittsfläche 7 des Lichtleiters verteilt.
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Ein anderer Teil der Lichtstrahlen 5 wird durch die geneigten Bereiche 10b der Öffnung 10 abgelenkt. In Abhängigkeit des Winkels, unter dem die Lichtstrahlen auf die geneigten Bereiche 10b treffen, können die von den geneigten Bereichen reflektierten seitlichen Strahlen 5 unterschiedliche Wege im Lichtleiter haben:
- – die Strahlen 5 können durch Totalreflexion zur Streufläche 8 geleitet und dann durch diese Fläche 8 zur Austrittsfläche 7 des Lichtleiters gestreut werden. Diese Streuung ist durch die Nut 9 selbst und den Streubereich der Nut gewährleistet;
- – die Lichtstrahlen 5 können einer oder mehreren internen Reflexionen (Brechung durch die Austrittsfläche 7 und durch die Nut 9) unterworfen sein, bevor sie durch Streuung durch den Nutboden zur Austrittsfläche 7 gesandt werden.
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Der Weg der seitlichen Strahlen 5 hängt insbesondere von der Form und den Abmessungen der Öffnung 10 ab. Durch Veränderung der Form und/oder ihrer Abmessungen kann die Verteilung des Lichts in der Hauptemissionsrichtung X und in den seitlichen Richtungen verändert werden.
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Die seitlichen Lichtstrahlen 5 gewährleisten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine zweite Signalgebungsfunktion, d. h. eine lineare Signalgebungsfunktion. Diese zweite Funktion besteht in einer Beleuchtung mit geringerer Lichtstärke als bei der ersten Funktion, allerdings über eine größere Länge. Diese über eine große Länge reichende Signalgebungsfunktion ermöglicht einen Effekt der Lichtbetonung oder -verbindung von zwei Hotspots. Die über eine große Länge reichende Beleuchtung kann auch dadurch realisiert werden, dass seitlich 100% des Lichtstroms genutzt wird.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform. Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wie in 1 wurde in 2 der erste Lichtleiterabschnitt G1 in einer Schnittansicht und der zweite Lichtleiterabschnitt G2 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
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Bei dieser Ausführungsform wird die axiale und/oder seitliche Verteilung der Lichtstrahlen 4 und 5 mittels zweier in der Breitenerstreckung des Lichtleiters realisierter Öffnungen 12 und 13 erreicht. Diese beiden Öffnungen 12 und 13 sind nicht durchgehend, d. h. sie bilden jeweils eine nicht durchgehende Höhlung oder Ausnehmung. Sie sind vorzugsweise im zentralen Bereich 11 des Lichtleiters G ausgebildet, d. h. am Übergang zwischen den Lichtleiterabschnitten G1 und G2. Die Öffnungen 12 und 13 sind gegenüber dem Lichtgenerator 2 angeordnet. Sie bilden in den Lichtleitern G1 und G2 unterschiedliche Höhlungsniveaus mit ebenen Bereichen und mit geneigten Bereichen, wodurch das Lichtbündel in die Hauptrichtung X und in die seitlichen Richtungen verteilt werden kann.
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Emittiert der Lichtgenerator 2 ein Lichtbündel, so breitet sich dieses, wie in der Ausführungsform von 1, im Lichtleiter G aus. Einige der Strahlen des Lichtbündels (die mit 4 gekennzeichneten Strahlen) werden durch den Lichtleiter G in einer axialen Richtung X ausgebreitet. Diese axialen Strahlen 4 werden durch die nicht vertieften Bereiche zur Austrittsfläche 7 geleitet, ohne hierbei einer Ablenkung und/oder Reflexion zu unterliegen. Mit anderen Worten, ein Teil der Lichtstrahlen 4 wird direkt zur Austrittsfläche 7 des Lichtleiters verteilt, wodurch somit eine Beleuchtung mit großer Lichtstärke gewährleistet ist, die einen Hotspot bildet.
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Ein anderer Teil der seitlichen Lichtstrahlen 5 wird durch die Öffnungen 12 und 13 abgelenkt. Die Öffnungen 12 und 13 erlauben nämlich die von dem Lichtgenerator 2 emittierten Lichtstrahlen zurückzuhalten. Diese so zurückgehaltenen Strahlen werden durch Brechung in den Lichtleiter G geleitet. In Abhängigkeit der Tiefe der Öffnungen 12 und 13 können die seitlichen Strahlen 5 im Lichtleiter unterschiedliche Wege haben:
- – ein Teil der seitlichen Strahlen 5 wird durch Reflexion zur Streufläche 8 geleitet, genauer zur Nut 9 der Fläche 8, die dann die Streuung dieser Strahlen zur Austrittsfläche 7 sicherstellt. Diese Streuung kann noch durch das Vorhandensein eines am Boden 6 der Nut 9 angeordneten streuenden Bereichs verbessert werden.
- – ein anderer Teil der seitlichen Strahlen 5 unterliegt im Lichtleiter internen Mehrfachreflexionen, d. h. diese Strahlen 5 werden mindestens einmal zur Austrittsfläche 7, dann zur Streufläche 9 reflektiert, bevor sie schließlich zur Austrittsfläche 7 des Lichtleiters gestreut werden. In dieser Ausführungsform liegt der Reflexionskoeffizient fast bei 1, was zur Folge hat, dass es im Verlauf dieser Mehrfachreflexionen keinen oder nahezu keinen Lichtstromverlust gibt.
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Der Weg dieser seitlichen Strahlen 5 hängt insbesondere von der Form und der Tiefe dieser Öffnungen 12 und 13 ab. Durch Veränderung der Form und/oder ihrer Tiefen kann die Verteilung des Lichts in der Hauptemissionsrichtung X und in den seitlichen Richtungen verändert werden.
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Ungeachtet der Ausführungsform (diejenige der 1 oder diejenige der 2) wird das Licht somit im Lichtleiter axial und seitlich verteilt. Es wird seitlich im Lichtleiterabschnitt G1 und im Lichtleiterabschnitt G2 verteilt. Zudem ermöglichen die zahlreichen internen Reflexionen eine Ausbreitung des Lichts bis zu den Enden e2 des Lichtleiters G. Der Lichtleiter kann somit relativ lang sein, zum Beispiel etwa 1300 mm.
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3 zeigt einen Querschnitt des Lichtleiters G aus 1 und 2. Ungeachtet der gewählten Ausführungsform (eine durchgehende Öffnung oder zwei nicht durchgehende Öffnungen) ist der Querschnitt des Lichtleiters nämlich derselbe. Wie in 3 zu erkennen ist, hat der Lichtleiter G einen allgemein runden Querschnitt. Anzumerken ist jedoch, dass dieser Querschnitt auch eine andere als die runde Form haben kann, zum Beispiel eine rechteckige. In den beschriebenen Ausführungsformen ist der Querschnitt allgemein rund mit einem Durchmesser von etwa 8 bis 12 mm.
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In 3 ist die Austrittsfläche 7 des Lichtleiters G sowie die Streufläche 8 mit ihrer Nut 9 dargestellt. Die Nut 9 hat eine vertiefte Form, zum Beispiel die Form eines U, wobei die Basis des U der Boden 6 der Nut 9 ist. Der Boden 6 der Nut befindet sich vorzugsweise nahe der Lichtleitermitte, d. h. er liegt nahe bei der Symmetrieachse des Lichtleiters.
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Die Hauptwirkung dieser Nut 9 beruht darin, das Licht zur entgegengesetzten Seite zu streuen, d. h. zur Austrittsfläche 7 des Lichtleiters. Zur Verbesserung der Streuwirkung der Nut kann diese einen Streubereich 14 aufweisen. Dieser Streubereich 14 umfasst Streumittel, die es ermöglichen, das Licht effektiv zur Austrittsfläche 7 des Lichtleiters G zu streuen. Diese Streumittel können Mikro-Streuelemente sein, deren Durchmesser im Zehntelmillimeterbereich liegt.
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Diese Mikro-Streuelemente können verschiedene Muster aufweisen, zum Beispiel:
- – gerade oder gekrümmte Rillen
- – Mikro-Prismen mit dreieckigem Querschnitt
- – Mikro-Fresnel-Linsen
- – optische Mikro-Muster, d. h. speziell geformte Löcher, die im Material zur Verbesserung des homogenen Erscheinungsbildes des Lichtleiters ausgeführt sind
- – Oberflächenrauheiten oder Mattierungen.
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Diese verschiedenen Streumuster verleihen dem Lichtleiter ein unterschiedliches Erscheinungsbild.
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Der Streubereich 14 bildet auf dem Boden 6 der Nut 9 einen Streustreifen. Dieser Streustreifen 14 hat eine Breite h, die bevorzugt der Breite des Bodens der Nut 9 entspricht. Die Breite h des Streustreifens 14 kann gleichbleibend sein. Sie kann sich aber auch verändern, so dass das für einen Betrachter sichtbare Leuchtdichtefeld verbreitert wird.
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In 4 ist in perspektivischer Ansicht ein Beispiel der Nut mit sich verändernder Form dargestellt. In diesem Beispiel verändert sich die Form der Nut 9 zwischen einem Ende e1 und einem Ende e2 des Abschnitts G2 des Lichtleiters G. Die Nut erfährt ein sogenanntes ”Morphing”, d. h. eine allmähliche Verformung ihrer Form. In diesem Beispiel hat das Ende e1 in der Nähe des Lichtgenerators die Form einer Nut 9, die sich von der des Endes e2 unterscheidet. Die Veränderung der Nutform ist eine allmähliche Verwandlung einer Rille mit kleinem zylindrischem Querschnitt in eine U-förmige Nut. Dies ist natürlich nur ein Beispiel. Jede Art von Veränderungen ist denkbar, einschließlich einer Vergrößerung des Nutquerschnitts oder auch Verkleinerung des Querschnitts oder auch einem Wechsel zwischen Vergrößerung und Verkleinerung, all dies einschließlich einer Veränderung der Querschnittsform.
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Der Umstand, dass ein zylindrischer Lichtleiter mit rundem Querschnitt gewählt ist, erlaubt es, optisch eine Vergrößerung des Streubereichs 14 durch einen klassischen Lupeneffekt zu erreichen. Die äußere Erscheinung des Streumusters wird somit durch diesen Lupeneffekt verstärkt
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In 5 ist ein Beispiel einer Lichtveränderung in einem Lichtleiter dargestellt. 5 zeigt ein Beispiel für das Aussehen eines Lichtleiters, wenn die Nut eine sich verändernde Form hat. In diesem Beispiel entspricht die Veränderung einer Vergrößerung von einem zwischen dem Ende e2 und einem mittleren Bereich 16 verlaufenden pseudo-runden Querschnitt 15 bis zu einem vollkommen ebenen Bereich 17. Mit anderen Worten, durch eine allmähliche Veränderung verwandelt sich der pseudorunde Querschnitt 15 in einen Flächenquerschnitt 17. Hierzu wurde die U-Form der Nut 9 auseinandergezogen, um eine breite Streufläche zu bilden. Dieser Flächenquerschnitt 17 umfasst den Streubereich 14 der Nut 9. Da der Streubereich 14 relativ schmal ist, erstreckt er sich über die gesamte Rückseite des Flächenquerschnitts 17.
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Die Streufläche erscheint somit durch einen vorgetäuschten Effekt für einen Betrachter von außen viel größer. Dieser vorgetäuschte Effekt wird erreicht, wenn der Streubereich 14 in der Nähe der Mitte der Nut 9 liegt.
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6 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Signalgebungsvorrichtung. In diesem Beispiel sind mehrere Lichtgeneratoren 2 entlang ein und desselben Lichtleiters G zum Bilden einer Lichtlinie platziert. Durch das Aneinanderfügen mehrerer Lichtgeneratoren entlang ein und desselben Lichtleiters oder mehrerer Lichtleiter können optische Bereiche mit großer Lichtstärke im Wechsel mit weniger lichtstarken Bereichen mit großer Länge realisiert werden.
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Es versteht sich nach der vorstehenden Beschreibung, dass die Vorrichtung aus 6 mehrere Hotspots aufweist, genauer gesagt ebenso viele Hotspots wie Lichtgeneratoren. 6 zeigt drei Lichtgeneratoren 2, die drei Hotspots a, b, c entsprechen. Die Hotspots a, b, c gewährleisten die erste Signalgebungsfunktion. Die Hotspots sind untereinander durch einen oder mehrere Lichtleiter verbunden, die die Signalgebungsfunktion über eine große Länge sicherstellt.
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Die über eine große Länge reichende Signalgebungsfunktion erlaubt es, stilistische Effekte zu erzeugen, zum Beispiel durch Betonung der Formen eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es zum Beispiel, der Umrandung der Heckscheibe oder auch einem Teil der Karosserie zu folgen. Sie kann auch zum Ausführen der Beleuchtungen an den Türinnenrändern oder der hochgesetzten Bremsleuchte eingesetzt werden.
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Außer den vorstehend genannten Vorzügen (insbesondere axiale und seitliche Streuung) weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Vorteile bei der Fertigung auf. Die Herstellung dieser Vorrichtung und insbesondere des in dieser Vorrichtung verwendeten Lichtleiters kann durch Spritzguss eines lichtdurchlässigen Materials in eine Form ausgeführt werden. Er kann einstückig ausgeführt sein, das heißt, der Lichtleiter ist aus einem einzigen Teil realisiert, wobei in der Mitte des Lichtleiters eine Aufnahme für den Lichtgenerator vorgesehen ist. Der Lichtleiter kann auch in mehreren Teilen ausgeführt sein, die durch Übergangsbereiche miteinander verbunden sind, die die Aufnahme für den Lichtgenerator umfassen. Diese Übergangsbereiche sind glatt, um Lichtstromverluste zu minimieren.
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Ungeachtet des Herstellungsverfahrens des Lichtleiters wird die Nut in der Dicke des Lichtleiters beim Spritzgießen des Materials in die Form realisiert. Das Vorhandensein dieser Nut erlaubt es, die Materialmenge und damit auch die erforderliche Abkühlzeit erheblich zu reduzieren. Die Nut verhält sich ebenso wie die Öffnungen wie eine Kühlquelle in der Form, über die die Wärme abgeleitet werden kann.
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Die Öffnungen können auch beim Spritzgießen des Materials in die Form durch vorhandene Teile, deren Gestalt der gewünschten Form der Öffnungen entspricht, realisiert werden. Diese Teile können verstellbar sein, wodurch sich die Tiefe der Öffnungen (in der zweiten Ausführungsform) verändern lässt, die somit asymmetrisch sein können.
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Die Nut wird mittels einer in der Form angebrachten Klinge realisiert. Diese Klinge ist auf jeder Seite glatt, wodurch sich der Lichtleiter nach dem Abkühlen einfach entformen lässt. Diese Klinge kann auf ihrer inneren Schmalseite auch Rauigkeiten aufweisen, die dann auf dem Boden der Nut die Muster der Mikro-Streuelemente bilden werden. Diese Rauigkeiten können eine Größe von 2 bis 3 Zehntel Millimeter haben. Diese Rauigkeiten haben zu den gewünschten Mustern der Mikro-Streuelemente komplementäre Formen.
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Sofern es sich bei den Mikro-Streuelementen um optische Mikro-Streuelemente handelt, können diese nach dem Abkühlen des Lichtleiters auch durch Laserätzen des Nutbodens erreicht werden.
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Neben dem Einsatz bei Signalleuchten sind die Anwendungen im Bereich der Innenbeleuchtung gleichfalls sehr vielfältig: Ziel kann es sein, eine Umgebungsbeleuchtung, einen Effekt nach Art einer Funktionsbetonung, durch das Beleuchten eines Leiters über eine große Länge zu schaffen. Es können auch erfindungsgemäße Lichtleiter realisiert werden, bei denen der Mittelteil des Lichtleiters eine Beleuchtung vom Typ Spot-Leseleuchte darstellt, und bei denen die Seitenteile eine Beleuchtung vom Typ Umgebungsbeleuchtung darstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10153543 A [0005]
- EP 0515921 A [0006]
