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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtleiter, der in einem LED-Scheinwerfer verwendet wird, um ein Abblendlicht oder ein Nebellicht zu erzeugen. Der Lichtleiter bildet eine scharfe horizontale Hell-Dunkel-Grenze mit horizontaler Streuung und wird für die Lichtverteilung bei Fahrzeugen, einschließlich Abblendlicht gemäß SAE, Nebellicht gemäß SAE/ECE und anderen Verwendungen, eingesetzt. Der Lichtleiter stellt einen Hauptkörper mit einer reflektierenden Hinterkantenfläche, deren bogenförmiges Profil eine horizontale Hell-Dunkel-Grenze festlegt, und eine Austrittslinse bereit, deren bogenförmiges Austrittsprofil eine horizontale Streuung der emittierten Lichtverteilung festlegt. Lichtleiter werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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STAND DER TECHNIK
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Im Stand der Technik wurde eine einzelne LED Lichtquelle verwendet, um Lichtverteilungen mit unterschiedlichen horizontalen Hell-Dunkel-Grenzen und horizontalen Streuungen zu erzeugen. Für Anwendungen im Bereich Abblendlicht- und Nebellichtverteilung wurden im Stand der Technik LED Lichtquellen mit Reflektoren, dicken Linsen, und elliptischen Linsen mit Projektionslinsen verwendet. Innenliegende Spiegel, Abschatter oder Strahlfalter wurden verwendet, um horizontale Streuungen zu bilden.
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Die offengelegte U.S.-Patentanmeldung 2009/0091944 (DeLamberterie) offenbart verschiedene Fernlichtverteilungen, die mittels einer ebenen Lichtquelle unter Verwendung eines gekrümmten Reflektors mit konkaver, parabolischer hinterer Reflektionsfläche erzielt werden, der eine vertikale Lichtaustrittsöffnung bereitstellt, durch welche von einer Lichtquelle erzeugte parallele Lichtstrahlen den Reflektor kollimiert verlassen (3). De Lamberterie 12 offenbart eine horizontale Hell-Dunkel-Grenze, die dadurch erhalten wird, dass die Lichtquelle derart angeordnet ist, dass sich der optische Brennpunkt der parabolischen Hinterkante an der Hinterkante der Lichtquelle befindet, statt sich im Zentrum der Lichtquelle zu befinden. DeLamberterie 13 offenbart eine Ausführungsform, bei der die vertikale Lichtaustrittsöffnung nach vorne hin konvex ist, in einem elliptischen Profil, und die hintere Reflektionsfläche ein hyperbolisches Profil mit einer nach hinten gerichteten Konvexität aufweist. Bei dieser Ausführungsform befindet sich ein erster Brennpunkt auf der Lichtquelle, und ein zweiter Brennpunkt ist mit einem Brennpunkt der Lichtaustrittsöffnung verschmolzen. Die Lichtstrahlen, die den Reflektor verlassen, sind parallel zur optischen Achse.
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KURZZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In einer Ausführungsform bildet ein dünner vertikaler Lichtleiter eine Lichtverteilung mit horizontaler Streuung und horizontaler Hell-Dunkel-Grenze, welche für Fahrzeuglichtverteilungen einschließlich SAE Abblendlicht, SAE\ECE Nebellicht, SAE\ECE Rückfahrlicht und dergleichen, Verwendung findet.
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In einer anderen Ausführungsform stellt der Lichtleiter eine horizontale Hell-Dunkel-Grenze bereit, welche in vorteilhafter Weise eine besondere Formgestaltung in Gestalt eines dünnen vertikalen Lichtleiters ermöglicht, welcher Abblendlicht- oder Nebellichtverteilungen für Fahrzeugbeleuchtungen mit einer dünnen Erscheinung erzeugt, welche die Einbaubreite zu Gunsten der Einbauflexibilität reduziert.
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In jeder Ausführungsform weist ein Fahrzeuglichtleiter einen Hauptleitabschnitt mit einer Lichteintrittsfläche und einer bogenförmigen Hinterkantenfläche auf. Eine Austrittslinse ist dem Hauptleitabschnitt angegliedert, wobei die Austrittslinse eine Austrittsfläche mit einem bogenförmigen Austrittsprofil hat. Im Betrieb treten Lichtstrahlen von einer Lichtquelle durch eine Eingangsfläche in den Hauptleitabschnitt ein, wandern durch den Hauptleitabschnitt und werden an der Hinterkantenfläche zur Austrittslinse reflektiert, welche die reflektierten Lichtstrahlen als Lichtverteilung mit einer vorgegebenen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze und einer vorgegebenen horizontalen Streuung abbildet. Das bogenförmige Profil der Hinterkantenfläche steuert die vertikale Verteilung des reflektierten Lichts und legt dadurch die horizontale Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung in Bezug auf die horizontale optische Achse H-H (oder eine Horizontlinie H-H) fest. Das Austrittsprofil der Austrittslinse bestimmt die horizontale Streuung der Lichtverteilung.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Merkmale und Vorteile der beanspruchten Erfindung werden aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung damit übereinstimmender Ausführungsformen deutlich, wobei die Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen zu betrachten ist, in denen die:
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1–3 Ansichten einer Ausführungsform des Lichtleiters sind;
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4–6 simulierte Lichtverteilungen des Lichtleiters veranschaulichen;
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7–9 simulierte Lichtverteilungen eines Lichtleiters mit einer parabolischen Hinterkantenfläche veranschaulichen;
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10 eine weitere Ausführungsform veranschaulicht; und
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11 eine simulierte Lichtverteilung für die Ausführungsform aus 10 darstellt.
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12–13 stellen weitere Ausführungsformen dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN EINSCHLIESSLICH BESTER AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Ausführungsformen sehen einen monolithischen Lichtleiter 10 mit horizontaler Streuung und horizontaler Hell-Dunkel-Grenze vor, der zur Nutzung in einer Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 1 geeignet ist. Die nachfolgend offenbarten Ausführungsformen betreffen eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 1; die weiteren Ausführungsformen sind jedoch nicht auf Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen beschränkt.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 1 besteht aus einer Lichtquelle, die sich an einer Lichtemittierelement-aufnehmenden Stelle 5 befindet, und dem Lichtleiter 10.
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Der Lichtleiter 10 kann aus jedem geeigneten optischen Material, wie zum Beispiel transparentem Kunststoff (z. B. Lucite) oder Glas, gefertigt sein, und er kann durchsichtig, transluzent oder gefärbt sein. Das transparente Material weist einen hohen Lichtbrechungsindex auf, zumindest höher als der Lichtbrechungsindex von Luft, um eintretenden Lichtstrahlen zu ermöglichen, durch aufeinanderfolgende Lichtreflektionen darin zu wandern.
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Die Lichtquelle kann ein Festkörper-lichtemittierendes Element sein, z. B. eine Leuchtdiode (LED).
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Wie in den 1–3 gezeigt, weist der Lichtleiter 10 einen Sockel 11 auf, der eine Lichteintrittsfläche 12, eine Hinterkantenfläche 14 und eine Austrittsfläche 18 festlegt. Der Sockel 11 hat eine Maximallänge (L). Der Lichtleiter 10 hat eine Maximalhöhe (h1). Die Eintrittsfläche 12 ist als sich entlang der Z-Achse erstreckend gezeigt, wobei die Hinterkantenfläche 14 und die Austrittsfläche 18 vertikal in Richtung der Y-Achse verlaufen. Die Hinterkantenfläche 14 weist auf i) eine TIR-Zone, welche Lichtstrahlen gemäß den Grundsätzen der inneren Totalreflexion (TIR) reflektiert und ii) eine Nicht-TIR-Zone, in der Lichtstrahlen den entscheidenden Winkelanforderungen für eine Totalreflektion (TIR) nicht entsprechen. Die Nicht-TIR-Zone kann metallisiert sein.
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Wie im Querschnitt in 3 gezeigt, umfasst der Lichtleiter 10 einen Hauptleitabschnitt 20, welcher monolithisch mit einer Austrittslinse 25 mit einem Austrittsprofil 26 verbunden ist. Der Hauptleitabschnitt 20 und die Austrittslinse 25 stellen zusammen eine optische Achse (OA) 27 bereit, welche an der Hinterkantenfläche 14 beginnt. Die optische Achse 27 ist die horizontale optische Achse des Lichtleiters 10.
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Wie in 3 dargestellt, ist in einer Querschnittsansicht entlang der optischen Achse 27 und allgemein parallel zur Lichteintrittsfläche 12 eine maximale Dicke (t1) der Austrittslinse 25 größer als eine maximale Dicke (t2) gegenüberliegender ebener lateraler Seitenflächen 21, 22 des Hauptleitabschnitts 20.
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Der Hauptleitabschnitt 20 ist monolithisch mit der Austrittslinse 25 verbunden, wobei der Lichtleiter aus einem einzigen Stück optischen Materials besteht.
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Die Austrittsfläche 18 befindet sich auf der Austrittslinse 25. Die Eintrittsfläche 12 und die Hinterkantenfläche 14 befinden sich auf dem Hauptleitabschnitt 20. Die Lichtemittierelement-aufnehmende Stelle 5 für die Lichtquelle befindet sich nahe der Eintrittsfläche 12 an einer Brennweite X von der Hinterkantenfläche 14. Die Austrittsfläche 18 kann senkrecht zum bogenförmigen Profil 17 stehen.
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Wie in den 1–2 gezeigt stellt diese Ausführungsform von der Seite gesehen ein bogenförmiges Profil 17 der Hinterkantenfläche bereit, welches eine nicht-parabolische, stetige, konvexe, bogenförmige Kurve definiert. Die nicht-parabolische, konvexe, bogenförmige Kurve verläuft von i) einer niedrigsten Stelle der Hinterkantenfläche 14 am Ende des Sockels (11) bis zu ii) einem obersten Ende der Hinterkantenfläche 14 auf der maximalen Höhe h1 des Hauptleitabschnitts 20. Das bogenförmige Profil 17 ist konvex in einer von der Lichtquelle weggewandten Richtung.
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Eine Modifizierung des bogenförmigen Profils der Hinterkantenfläche 17 steuert die vertikale Verteilung der Lichtverteilung 40. Daher definieren verschiedene, nicht-parabolische, stetige, konvex bogenförmige Kurven auf der Grundlage unterschiedlicher Veränderungen des bogenförmigen Profils der Hinterkantenfläche 17 verschiedene horizontale Hell-Dunkel-Grenzen mit verschiedenen Gradienten. Bei der Abblendlicht-Ausführungsform liefert das bogenförmige Profil der Hinterkantenfläche 17 eine Gesamtvertikalstreuung von mindestens 8 Grad. Das bogenförmige Profil der Hinterkantenfläche 17 kann dazu eingestellt werden, eine größere Gesamtvertikalstreuung zu liefern, so dass der untere Rand der Lichtverteilung sich 8–15 Grad nach unten unterhalb der Linie H-H in den Vordergrund erstreckt. Bei einer Nebellichtverteilung beträgt die Gesamtvertikalstreuung mindestens 3 Grad, so dass die Gesamtvertikalstreuung sich 3–10 Grad nach unten unterhalb der Linie H-H in den Vordergrund erstrecken würde. Eine praktische Umsetzung zur Erzeugung des bogenförmigen Hinterkantenflächenprofils, das die horizontale Hell-Dunkel-Grenze und die vertikale Streuung definiert, kann durch Variieren des bogenförmigen Profils der Hinterkantenfläche 17 erzielt werden.
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Lichtstrahlen 30, 31, 32 aus der Lichtquelle 5 treten in den Hauptleitabschnitt 20 durch die Eintrittsfläche 12 ein. Wie in 2 gezeigt, wandern die Lichtstrahlen 30, 31, 32 durch den Hauptleitabschnitt 20 zur Hinterkantenfläche 14. Auf die Hinterkantenfläche 14 auftreffende Lichtstrahlen 30, 31, 32 werden reflektiert und wandern in Richtung der Austrittsfläche 18. Basierend auf der Form des bogenförmigen Profils der Hinterkantenfläche 17 und der Brennweite X werden manche der Lichtstrahlen 30, die von der Lichtemittierelement-aufnehmenden Stelle 5 ausgehen, parallel zur optischen Achse 27 reflektiert, während andere Lichtstrahlen 31, 32 von der optischen Achse abweichen, abhängig von der Größe der Lichtquelle und einer Entfernung der Lichtquelle entlang der Eintrittsfläche 12 von der Hinterkantenfläche 14. Somit werden die Lichtstrahlen 30 parallel zur optischen Achse 27 reflektiert, wohingegen die Lichtstrahlen 31, 32 bezüglich der optischen Achse 27 nach unten reflektiert werden. Die Lichtstrahlen 32 werden bezüglich der optischen Achse 27 weniger stark nach unten reflektiert als die Lichtstrahlen 31. Die nicht-parabolische Natur des bogenförmigen Profils der Hinterkantenfläche 17 hindert Lichtstrahlen daran, von der Hinterkantenfläche bezüglich der optischen Achse 27 nach oben reflektiert zu werden. Vorteilhafterweise werden die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen 30, 31, 32 nur ein einziges Mal an der Hinterkantenfläche 14 reflektiert und unterliegen auf ihrem Weg zur Austrittslinse 25 einer Vielzahl von Reflektionen an den gegenüberliegenden, ebenen, lateralen Seitenflächen 21, 22 des Hauptleitabschnitts 20. Dies ergibt einen Lichtleiter 10, bei dem die Lichtverteilung 40, wie in den 4–5 gezeigt, auf unterhalb der optischen Achse H-H begrenzt ist. Auf diese Weise wird eine scharfe horizontale Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze bereitgestellt. 4 zeigt ein System isoluxer Kurven.
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Die Lichtverteilung 40 stellt eine vorgegebene horizontale obere Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 und eine vorgegebene horizontale untere Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 43 bezüglich der horizontalen optischen Achse H-H bereit. Die Ausführungsform sieht vor, dass sich die horizontale obere Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42, in unausgerichtetem Zustand, nahe an der horizontalen optischen Achse H-H befindet (innerhalb von zwei Grad der horizontalen optischen Achse H-H). Siehe 4 und 11. Bei einer unausgerichteten Position ist die Lichteintrittsfläche 12 horizontal ausgerichtet. Die horizontale, obere Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze ist als horizontaler Hell-Dunkel-Gradient ausgedrückt und wird als rechter Messwert der Hell-Dunkelgrenze (VOR) oder als linker Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOL) gemessen.
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Die Norm zur Messung von VOR und VOL ist durch den Federal Motor Vehicle Safety Standard 108 (FMVSS 108) „S10.18.9.1.5 Messung des Hell-Dunkel-Parameters” definiert. Diese Norm gibt vor, dass der Frontscheinwerfer auf einer Frontscheinwerfertestvorrichtung montiert wird, welche die tatsächliche Einbauposition an jedem Fahrzeug, für das der Frontscheinwerfer vorgesehen ist, simuliert. Die Vorrichtung wird mit installiertem Frontscheinwerfer an einen Goniometertisch angebracht, so dass die Ausrichtungsachsen der Vorrichtung mit den Goniometerachsen übereinstimmen. Ein vertikaler Scan der Lichtverteilung wird für den Frontscheinwerfer mit linksseitigem Gradienten durchgeführt, indem das Goniometer auf eine vertikale Linie bei 2,5° L ausgerichtet wird und von 1,5° U bis 1,5° D gescannt wird. Für einen Frontscheinwerfer mit rechtseitigem Gradienten wird ein vertikaler Scan der Lichtverteilung durchgeführt, indem das Goniometer auf eine vertikale Linie 2,0° R ausgerichtet wird und von 1,5° U bis 1,5° D gescannt wird. Der größte Gradient innerhalb des Scanbereichs wird durch folgende Formel bestimmt: G = logE(a) – logE(a + 0,1), wobei „G” der Gradient ist, „E” die Beleuchtungsstärke und „a” eine vertikale Winkelposition. Der Maximalwert des Gradienten „G” bestimmt die vertikale Winkelposition der Hell-Dunkel-Grenze.
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Bei Ausführungsformen für Abblendlicht sieht die horizontale obere Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 der Lichtverteilung 40 einen horizontalen Hell-Dunkel-Gradienten von mindestens 0,13 als rechten Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOR) oder linken Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOL) vor. Bei Ausführungsformen für Nebellicht sieht die horizontale obere Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 der Lichtverteilung 40 einen horizontalen Hell-Dunkel-Gradienten von mindestens 0,08 als rechten Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOR) oder linken Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOL) vor. Bevorzugte Abblendlicht-Ausführungsformen liefern einen horizontalen Hell-Dunkel-Gradienten im Bereich von 0,17 bis 0,20 als rechten Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOR) oder linken Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOL). Höhere Gradienten werden ebenfalls vorgesehen; jedoch verursacht ein zu großer Gradient Unannehmlichkeiten für den Fahrer eines Fahrzeugs.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist das Austrittsprofil (Kontur) 26 allgemein bogenförmig. Das Austrittsprofil 26 steuert die horizontale Verteilung/Streuung (in der ZX-Ebene) der erzeugten Lichtverteilung 40 wie in den 4 und 5 gezeigt. Somit erzeugen die verschiedenen Austrittsprofile 26 verschiedene horizontale Streumuster mit verschiedenen horizontalen Streuungen, die z. B. angemessen für Abblendlicht oder Nebellicht sind. Das Austrittsprofil 26 liefert eine horizontale Streuung von mindestens 20 Grad, bevorzugt 25 Grad für Abblendlicht-Ausführungsformen. Die gesetzlichen Standardtestpunkte für eine Abblendlicht-Horizontalstreuung sind 4 Grad unterhalb und 20 Grad rechts (4D-20R); und 4 Grad unterhalb und 20 Grad links (4D-20L). Für Nebellicht-Ausführungsformen liefert das Austrittsprofil 26 eine horizontale Gesamtstreuung von mindestens 25 Grad, vorzugsweise 30 Grad.
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Demnach bildet die Austrittslinse 25 die aus dem Hauptleitabschnitt 20 austretenden Lichtstrahlen 30, 31 auf eine bestimmte gewünschte Lichtstrahlenverteilung 40 ab. Ein erstes bogenförmiges Austrittsprofil 26 bestimmt eine horizontale Streuung der Lichtverteilung 40 entsprechend eines ersten Fahrzeugleuchtenmusters (4–5), wohingegen ein zweites bogenförmiges Austrittsprofil 26 eine horizontale Streuung der Lichtverteilung 40 entsprechend einer breiteren horizontalen Verteilungsbreite, welche als Nebellichtverteilung einer Fahrzeugleuchte geeignet ist (6), festlegt.
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4 ist eine simulierte Abblendlichtverteilung mit einem Abblendlichtgradienten, in unausgerichteter Position, für einen Lichtleiter mit einer Länge L und Höhe h1 des Sockels 11. 4 veranschaulicht einen oberen Gesamthorizontalgradienten 42, der an der horizontalen optischen Achse H-H gebildet ist. Der Strahl stellt insgesamt 52,8 Lumen mit einer maximalen Intensität von 1335,996 Candela bei 2D-0.6L bereit. Der maximale Intensitäts-Hotspot 44 liegt 2 Grad unterhalb der horizontalen H-H Linie. Der horizontale Hell-Dunkel-Gradient beträgt 1,4 (simuliert). Somit gibt es eine scharfe, obere, horizontale Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 an der Linie H-H. Wie oben angemerkt verursacht ein zu hoher Wert Unannehmlichkeiten für einen Fahrer. Daher sehen bevorzugte Abblendlicht-Ausführungsformen einen horizontalen Hell-Dunkel-Gradienten im Bereich von 0,17 bis 0,20 für den rechten Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOR) oder den linken Messwert der Hell-Dunkel-Grenze (VOL) vor. Im Allgemeinen stellen die Ausführungsformen den maximalen Intensitätshotspot 44 näher an der oberen horizontalen Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 als an der unteren horizontalen Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung 40 und innerhalb von oberen 20% der Gesamtvertikalstreuung der Lichtverteilung 40 bereit.
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5 entspricht schematisch 4, in der unausgerichteten Position, und zeigt eine obere, horizontale Hell-Dunkel-Grenze 41-1, 41-2, 41-3 für die entsprechenden drei Lichtverteilungsbereiche A, B, C, wobei die oberen Kanten der Lichtverteilungsbereiche A, B, und C zusammen die obere, horizontale Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 der Lichtverteilung 40 definieren. 5 zeigt ebenfalls die sich ergebenden Lichtverteilungsbereiche A, B, C.
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6 zeigt eine simulierte Nebellichtverteilung mit einem horizontalen, an der horizontalen optischen Achse H-H gebildeten Gradienten, ebenfalls für einen Lichtleiter mit einem Sockel
11 der Länge L und einer Höhe h1. Wiederum ist eine scharfe, horizontale, obere Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze
42 die Linie H-H. Eine 425 Lumen LED wurde zur Simulation verwendet, bei einem simulierten Gradienten von 0,17. Wie den unten stehenden Daten zu entnehmen ist, entspricht die sich ergebende Verteilung
SAE Nebellicht Anforderungen (3583 April 2001) mit einer Gesamt-Lumenzahl von 255,9 und einer maximalen Intensität von 11013,1 Candela bei 1,62D-0,8L.
| Stellenbezeichnung oder max Stelle | Cd | Gescheitert | Minimum | Maximum | Wiederausr. | Neu gemessene Cd |
| 10U-15L bis 15R | 14,1 | | | 125 | 10U-12,75R | |
| 2U-15L bis 15R | 5,1 | | | 240 | 2U-7,25L | |
| 1U-15L bis 15R | 5,1 | | | 360 | 1U-3L | |
| H-10L bis 10R | 29,2 | | | 480 | H-8,75R | |
| 1,5D-3L | 9710,8 | | 2000 | 10000 | | |
| 1,5D-3R | 9643,0 | | 2000 | 10000 | | |
| 1,5D-9L | 8804,7 | | 1000 | | | |
| 1,5D-9R | 8594,2 | | 1000 | | | |
| 3D-15L | 3202,4 | | 1000 | | | |
| 3D-15R | 2939,4 | | 1000 | | | |
TESTERGEBNISS: BESTANDEN
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Die 4–6 und 11 zeigen drei Lichtverteilungsbereiche A, B, C entsprechend dem bogenförmigen Profil 17 der Hinterkantenfläche, das in drei aufeinanderfolgende Bereiche unterteilt ist, z. B. in 2 als oberer Bereich 17-1, als mittlerer Bereich 17-2 und als unterer Bereich 17-3 dargestellt. Die genaue Größe und Form eines jeden Bereichs 17-1, 17-2, 17-3 wird bestimmt durch die sich ergebenden, gewünschten Lichtverteilungsbereiche, einer gewünschten Stelle der oberen horizontalen Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 41-1, 41-2, 41-3 für die drei Lichtverteilungsbereiche A, B, C und den Gradienten. Ein Anpassen des bogenförmigen Profils der Hinterkantenfläche 17 in jedem der Bereiche 17-1, 17-2, 17-3 ermöglicht, dass die oberen horizontalen Hell-Dunkel-Grenzen 41-1, 41-2, 41-3 für die drei Lichtverteilungsbereiche A, B, C übereinstimmen oder die obere horizontale Hell-Dunkel-Grenze 41-1 für den Lichtverteilungsbereich A höher liegt als die oberen horizontalen Hell-Dunkel-Grenzen 41-2, 41-3 der Lichtverteilungsbereiche B, C. Zum Beispiel kann eine Anpassung des bogenförmigen Profils der Hinterkantenfläche 17 in jedem der Bereiche 17-2 und 17-3 die Lichtstrahlen 30 (welche parallel zur optischen Achse 30 reflektiert werden) aus den Bereichen 17-2, 17-3 fernhalten und dadurch die obere horizontale Hell-Dunkel-Grenze 41-1 für den Lichtverteilungsbereich A höher positionieren als die oberen horizontalen Hell-Dunkel-Grenzen 41-2, 41-3 der Lichtverteilungsbereich B, C. Es sei bemerkt, dass eine größere Anzahl von Lichtverteilungsbereichen identifiziert werden könnte, jedoch zur Vereinfachung drei Lichtverteilungsbereiche A, B, C definiert wurden.
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7 aus dem Stand der Technik ist eine simulierte Lichtverteilung für einen Lichtleiter mit der Länge L und der Höhe h2 des Sockels 11, in einer unausgerichteten Position, aber mit parabolischer Hinterkantenfläche (in den 1–2 überlagert gestrichelt dargestellt), wie in 3 aus der veröffentlichten U.S.-Patentanmeldung 2009/0091944 (DeLamberterie) dargestellt. Dieser Lichtleiter erfüllt weder die Anforderungen eines Abblendlichts noch einer Nebelleuchte, einschließlich der horizontalen Verteilungsbreite. Genauer befindet sich in 7 der maximale Intensitätshotspot 44 nicht näher an der oberen horizontalen Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze als an der unteren horizontalen Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung, bzw. innerhalb von 2 Grad unterhalb der oberen horizontalen Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42. Der maximale Intensitätshotspot 44 befindet sich ebenfalls nicht innerhalb von oberen 20% der Gesamtvertikalstreuung der Lichtverteilung. In 7 befindet sich die obere horizontale Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 der Lichtverteilung, unausgerichtet, nicht nahe der horizontalen optischen Achse H-H.
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8 aus dem Stand der Technik entspricht schematisch 7, in der unausgerichteten Position, und zeigt die Lichtverteilungsbereiche A, B, C, welche auf H-V zentriert sind. 9 entspricht dem Lichtleiter aus 7, wobei der Lichtleiter nach unten ausgerichtet ist, so dass die obere horizontale Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze 42 auf die Linie H-H ausgerichtet ist. Jeder Lichtverteilungsbereich A, B, C hat eine entsprechende obere horizontale Hell-Dunkel-Grenze 41-1, 41-2, 41-3. Es sei bemerkt, dass in 9 die oberen horizontalen Hell-Dunkel-Grenzen 41-1, 41-2, 41-3 von jedem der Lichtverteilungsbereiche A, B, C nicht miteinander übereinstimmen (siehe horizontale gestrichelte Linie), sondern vielmehr voneinander abgesetzt wie in 8 bleiben. Obwohl der Gradient in 9 (simuliert) 0,17 beträgt, liegt der maximale Intensitätshotspot 44 4,6 Grad unterhalb der horizontalen Linie H-H. Daher wird das Ausrichten des Lichtleiters aus 7 (mit der parabolischen Hinterkantenfläche) nicht zu einem Abblendlicht- oder Nebellichtlichtleiter führen. Die Ausführungsform der vorliegenden, durch 4 dargestellten Offenbarung weist einen Gradienten von 1,4 auf, wobei der Lichtleiter der parabolischen Hinterkantenfläche aus 7, nach unten ausgerichtet wie in 9, einen Gradienten von 0,17 hat. Somit kann die vorliegende Offenbarung einen mehr als 8-mal höheren Gradienten als der Lichtleiter in 7 mit der parabolischen Hinterkantenfläche bereitstellen.
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In bevorzugten Ausführungsformen, welche beispielhaft in den 1–3 dargestellt sind, liegt die maximale Höhe h1 des Hauptleitabschnitts 20 in einem Bereich von 40–100 mm, mit einer bevorzugten Maximalhöhe h1 von 70 mm. Die maximale Länge L des Sockels 12 liegt in einem Bereich von 80 bis 120 mm, mit einer bevorzugten Maximallänge L von 70 mm. Die Lichtemittierelementaufnehmende Stelle 5 an der Lichteintrittsfläche 12 befindet sich an einer Brennweite X in einem Bereich von 15–25 mm für die Ausführungsform mit 70 mm Höhe und 100 mm Länge des Sockels. Die Dicke zwischen den gegenüberliegenden, ebenen, seitlichen Seitenflächen 21, 22 liegt in einem Bereich von 4 bis 6 mm, und eine maximale Dicke t1 der Austrittslinse 25 liegt in einem Bereich von 4 bis 6 mm. Das Verhältnis von T1 zu T2 beträgt mindestens 4 (T1/T2 > 4), und bevorzugt > 5.
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Bei einer anderen Ausführungsform für Abblendlicht, dargestellt in den 10–11, ist die Austrittsfläche 18 der Austrittslinse 25 zur zusätzlichen Steuerung der horizontalen Lichtverteilung/Streuung in eine Vielzahl diskreter vertikaler Bereiche 51, 52, 53 entlang der Z-Achsenrichtung unterteilt. Die maximale Dicke t1 oder der obere Bereich 51 (mit einem bogenförmigen Austrittsprofil 26i) ist größer als die maximale Dicke t1 des mittleren Bereichs 52 (mit einem bogenförmigen Austrittsprofil 26j); und die maximale Dicke t1 des mittleren Bereichs 52 ist größer als die maximale Dicke t1 des unteren Bereichs 52 (mit einem bogenförmigen Austrittsprofil 26k).
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Der obere Bereich 51 liefert einen Hotspotlichtverteilungsbereich 40-1 innerhalb des Lichtverteilungsbereichs A; der mittlere Bereich 52 liefert einen Mischlichtverteilungsbereich 40-2 (innerhalb des Lichtverteilungsbereich B); und der untere Bereich 53 liefert einen Streulichtverteilungsbereich 40-3 (innerhalb des Lichtverteilungsbereichs C). Siehe 11, welche eine sich ergebende Lichtverteilung 40 ähnlich einem SAE Abblendlicht mit den sich ergebenden Lichtverteilungsbereichen 40-1, 40-2 und 40-3 zeigt. Um einen Teil des reflektierten Lichts oberhalb der Linie H-H zuzulassen, wird bei der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zur Ausführungsform der 1–3 ein anderes, nahezu parabolisches, bogenförmiges Profil der Hinterkantenfläche eingesetzt.
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In 11 ist die simulierte Lichtverteilung unter Nutzung der Vielzahl diskreter vertikaler Bereiche 51, 52, 53 dargestellt. Es ist eine Lichtverteilung für ein SAE Abblendlicht dargestellt, das insgesamt 600,6 Lumen und einen maximalen Intensitätshotspot 44 von 22662,48 Candela bei 2D-V aufweist. Der maximale Intensitätshotspot 44 befindet sich 2 Grad unterhalb der horizontalen Linie H-H. Der Gradient ist 0,4 und die horizontale Streuung liegt bei über 30 Grad. Somit erfüllt diese Lichtverteilung die gesetzlichen Kriterien zur Erzeugung eines Abblendlichts.
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Bei anderen Ausführungsformen, z. B. 12, kann die Austrittslinse 25 unter einem Winkel angeordnet sein, zusammen mit einer Vielzahl an Lichtleitern 10. Ferner kann anstelle konstanter oder diskreter Bereiche die Austrittsfläche 18 der Austrittslinse 25 mit einer progressiven Form des Austrittsprofils 26 versehen sein, die eine stetige Oberfläche bildet, welche ein variable Streuung entlang der vertikalen Länge aufweist wie in 13 dargestellt.
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Während einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierin beschrieben und dargestellt sind, sind für Fachleute leicht andere Mittel und/oder Strukturen zur Ausführung der Funktionen und/oder zum Erhalten der Ergebnisse und/oder eines oder mehreren der hierin beschrieben Vorteile ersichtlich, wobei jede derartige Variation und/oder Modifikation als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung betrachtet wird. Alle hierin beschriebenen Parameter, Materialien und Ausgestaltungen sind beispielhaft, und die tatsächlichen Parameter, Materialien und/oder Ausgestaltungen hängen von der genauen Anwendung, für welche die Lehre der vorliegenden Offenbarung eingesetzt wird, ab. Fachleute werden viele Äquivalente zu den hierin beschriebenen, speziellen Ausführungsformen erkennen oder in der Lage sein, diese unter Verwendung von nicht mehr als Routine-Versuchen sicherzustellen. Es versteht sich deshalb, dass die vorstehenden Ausführungsformen beispielhaft vorgestellt wurden und dass die Offenbarung in der Praxis, im Rahmen der beigefügten Ansprüche und Äquivalenten dazu, anderweitig als hier spezifisch beschrieben und beansprucht ausgeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf jedes einzelne hierin beschriebene Merkmal, System, Ausstattung und/oder Verfahren. Ferner liegt jede Kombination zweier oder mehrerer solcher Merkmale, Systeme, Bausätze und/oder Verfahren, falls nicht gegenseitig unvereinbar, im Rahmen der vorliegenden Offenbarung.
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Alle hierin definierten und verwendeten Definitionen sollen gegenüber Definitionen aus Lexika, hierin durch Bezug aufgenommene Dokumente und/oder umgangssprachlichen Bedeutungen der definierten Ausdrücke als vorrangig gelten.
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Wenn nicht eindeutig anderweitig angegeben sind die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten unbestimmten Artikel „einer/eine/eines” als „mindestens einer/eine/eines” zu verstehen.
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Der Ausdruck „und/oder”, wie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, soll als „entweder oder beide” der so verbundenen Elemente verstanden werden, d. h. Elemente, die in manchen Fällen konjunktiv vorhanden sind und in anderen Fällen disjunktiv vorhanden sind. Insofern nicht eindeutig anderweitig angegeben, können andere Elemente als diejenigen Elemente, die spezifisch durch die „und/oder”-Klausel identifiziert sind, optional vorhanden sein, unabhängig davon ob mit oder ohne Bezug zu den spezifisch identifizierten Elementen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beleuchtungsvorrichtung
- 5
- Lichtemittierelement-aufnehmende Stelle für eine Lichtquelle
- 10
- Lichtleiter
- 11
- Sockel
- 12
- Eintrittsfläche
- 14
- Hinterkantenfläche
- 17
- bogenförmiges Profil der Hinterkantenfläche
- 17-1, 17-2, 17-3
- obere, mittlere und untere Bereiche
- 18
- Austrittsfläche
- 20
- Hauptleitabschnitt
- 21, 22
- ebene Flächen
- 25
- Austrittslinse
- 26, 26i, 26j, 26k
- bogenförmige Austrittsprofile
- 27
- optische Achse
- 30, 31, 32
- Lichtstrahlen
- 40
- Lichtverteilung
- 40-1, 40-2, 40-3
- Hotspot-, Misch- und Streu- Lichtverteilungsbereiche
- 41-1, 41-2, 41-3
- erste, zweite, und dritte, obere horizontale Hell-Dunkel-Grenze
- 42
- obere horizontale Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze für die Lichtverteilung 40
- 43
- untere horizontale Gesamt-Hell-Dunkel-Grenze
- 44
- maximaler Hotspot
- 51, 52, 53
- vertikale Bereiche
- A, B, C
- Lichtverteilungsbereiche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7607811 [0003]
- US 7661860 [0003]
- EP 1992868 [0003, 0003]
- EP 1895228 [0003]
- US 6945672 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- SAE Nebellicht Anforderungen (3583 April 2001) [0034]
