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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte, insbesondere
eine Signalleuchte, mit mindestens einer Leuchtdiode als Leuchtmittel
und mit wenigstens einem Linsenelement zum Bündeln des von der Leuchtdiode
abgestrahlten Lichts, wobei das Linsenelement an seiner Rückseite
eine Aufnahme aufweist, in der die Leuchtdiode quer zu ihrer Hauptabstrahlrichtung
formschlüssig
gehalten ist.
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Eine derartige, als Notausgangsbeleuchtung für Schifte
und Flugzeuge ausgebildete Leuchte ist aus
EP 0 748 979 A2 bekannt.
Sie weist ein Leuchtengehäuse
auf, in dem zwei Leuchtdioden angeordnet sind, denen jeweils ein
Linsenelement zum Bündeln
des von der Leuchtdiode abgestrahlten Lichts zugeordnet ist. Die
Linsenelemente sind formschlüssig
in Öffnungen
eingesetzt, die das Leuchtengehäuse
durchsetzen. An ihrer Rückseite
haben die Linsenelemente jeweils eine als Innenhöhlung ausgebildete Aufnahme,
in welche die dem Linsenelement jeweils zugeordnete Leuchtdiode
eingesetzt ist. Die Abmessungen der Aufnahmen sind derart an die
Abmessungen der Leuchtdioden angepasst, dass die Leuchtdioden jeweils
quer zu ihrer Hauptabstrahlrichtung formschlüssig in der Aufnahme gehalten
sind. Die Anschlussdrähte
der Leuchtdioden sind über
elektrische Verbindungselemente an den Adern eines durch das Leuchtengehäuse hindurchgeführten Kabels
angeschlossen. Bei der Montage der Fahrzeugleuchte werden zunächst die
Linsenelemente auf die über
die elektrischen Verbindungselemente an dem Kabel angeschlossenen
Leuchtdioden aufgesteckt und danach wird die so vormontierte Anordnung,
bestehend aus dem Kabel, den Verbindungselementen, den Leuchtdioden
und den Linsenelementen derart in das aus zwei Gehäuseschalen
bestehende Leuchtengehäuse
eingesetzt, dass das Kabel Durchbrüche Leuchtengehäuses und
die Linsenelemente die Öffnungen
des Leuchtengehäuses
durchsetzen. Dabei sind die Leuchtdioden quer zu ihrer Hauptabstrahlrichtung über die
Aufnahme der Linsenelemente und in Hauptabstrahlrichtung über ihre
Anschlussdrähte, die
Verbindungselemente und das Kabel relativ zu den Linsenelementen
positioniert. Anschließend
wird das Innere des Leuchtengehäuses
mit Gießharz
ausgegossen, so dass die Teile der Leuchte fest miteinander verbunden
sind. Die Leuchte hat den Nachteil, dass die Leuchtdioden bei der Montage über ihre
Anschlussdrähte
nur relativ ungenau in Abstrahlrichtung relativ zu den Brennpunkten
der Linsenelemente positioniert sind. Dies ist vor allem bei Fahrzeugleuchten
ungünstig,
für die
eine definierte Abstrahlcharakteristik vorgeschrieben ist und bei
denen die Linsenelemente eine kurze Brennweite aufweisen und somit
toleranzempfindlich gegenüber
Lageveränderungen
relativ zu den Leuchtdioden sind. Außerdem hat die vorbekannte
Leuchte den Nachteil, dass die Montage der Leuchtdioden an den Optikelementen
noch relativ kompliziert und umständlich ist.
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Es besteht deshalb eine Fahrzeugleuchte der
eingangs genannten Art zu schaffen, die es auf einfache Weise ermöglicht,
bei ihrer Fertigung die Leuchtdioden an dem Linsenelement mit großer Präzision zu
positionieren.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
an das mindestens eine Linsenelement rückseitig wenigstens ein Rastvorsprung
angeformt ist, der die Leuchtdiode derart hintergreift, dass sie
in Hauptabstrahlrichtung relativ zu dem Linsenelement fixiert ist.
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In vorteilhafter Weise kann somit
die Leuchtdiode bei der Fertigung der Fahrzeugleuchte auf einfache
Weise auf das Optikelement aufgesteckt werden, bis der Rastvorsprung
die Leuchtdiode hintergreift. Dabei ist die Leuchtdiode in ihrer
Hauptabstrahlrichtung durch den Rastvorsprung und in einer quer
dazu verlaufenden Richtung durch die Aufnahme formschlüssig an
dem Linsenelement positioniert. Die Leuchtdiode ist also direkt
an dem Optikelement fixiert, was eine große Positioniergenauigkeit der Leuchtdiode
relativ zu dem Optikelement ermöglicht. Dies
ist insbesondere bei Signalleuchten mit großem Lichtbedarf und kurzbrennweitigen
Linsenelementen von vorteilhaft, bei denen trotz der aufgrund der
kurzen Brennweite vorhandenen Toleranzempfindlichkeit eine gesetzlich
vorgeschriebene Abstrahlcharakteristik in Serienfertigung reproduzierbar
eingehalten werden muss.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung weist die Leuchtdiode ein Lichtaustrittsfenster mit
einer konvexen Lichtaustrittsfläche
auf, wobei die Aufnahme der Linse eine zu der Lichtaustrittsfläche passende
konkave Lichteintrittsfläche
hat, wobei die Leuchtdiode derart in der Aufnahme fixiert ist, dass
die Lichtaustrittsfläche
flächig
an der Lichteintrittsfläche
anliegt oder durch einen schmalen Luftspalt etwa äquidistant
von dieser beabstandet ist, und dass das Linsenelement mit Abstand
zu der Lichteintrittsfläche
eine optisch wirksame Lichtauskoppelfläche aufweist. Durch das mit
seiner Lichtein trittsfläche
praktisch direkt an die Lichtaustrittsfläche des Lichtaustrittsfensters
der Leuchtdiode angrenzende Linsenelement wird die optische Wirkung
der konvexen Lichtaustrittsfläche
aufgehoben, so dass die Bündelung
des von der Leuchtdiode abgestrahlten Lichts nur durch das Linsenelement
erfolgt. Bei der Konstruktion des Linsenelements reduziert sich dadurch
der Aufwand für
die Berechnung der für
die Erzielung einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik erforderlichen
geometrischen Form des Linsenelements erheblich. Das Linsenelement
ist vorzugsweise als Freiformlinse ausgebildet, d.h. die optisch
wirksame Fläche
des Linsenelements ist keine geometrische Grundform, wie z.B. eine
Kugeloberfläche,
eine parabelförmige
Fläche,
eine elliptische oder kegelmantelförmige Fläche.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
weist die Leuchtdiode ein Gehäuse
auf, an dem das Lichtaustrittsfenster angeordnet ist, wobei das
Gehäuse
einen seitlich über
das Lichtaustrittsfenster vorstehenden, vorzugsweise durch einen Ringbund
gebildeten Gehäusebereich
aufweist, und wobei an der der Leuchtdiode zugewandten Rückseite
des Linsenelements eine Widerlagerstelle für den Gehäusebereich vorgesehen ist.
Die Leuchtdiode ist dann zwischen diesem Gehäusebereich und dem Rastvorsprung
formschlüssig
gehalten, so dass zwischen der Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode und der
Lichteintrittsfläche
des Linsenelements ein schmaler Spalt vorgesehen sein kann, um eventuelle Fertigungstoleranzen
des optischen Fensters der Leuchtdiode und/oder des Linsenelements
zu kompensieren.
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Vorteilhaft ist, wenn der mindestens
eine Rastvorsprung an dem freien Ende eines Federarms angeordnet
ist, der mit seinem anderen Ende einstückig mit dem Linsenelement
verbunden ist, und wenn der Federarm derart angeordnet ist, dass
er in einer von der Leuchtdiode weg weisenden Richtung elastisch
auslenkbar ist. Die Leuchtdiode ist dann bei der Fertigung der Fahrzeugleuchte
noch leichter auf das Linsenelement aufclipsbar.
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Zweckmäßigerweise sind am Umfang der Leuchtdiode
wenigstens zwei der Federarme angeordnet, vorzugsweise diametral
einander gegenüberliegend
oder in gleichen Abständen
zueinander über den
Umfang der Leuchtdiode verteilt. Die Leuchtdiode ist dann mit noch
größerer Präzision relativ
zu dem Linsenelement positioniert.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die
Fahrzeugleuchte mehrere Leuchtdioden aufweist, denen jeweils ein
Linsenelement zugeordnet ist, und wenn diese Linsenelemente zu einer
Optikscheibe einstückig
miteinander verbunden sind. Dadurch vereinfacht sich bei der Fertigung
der Fahrzeugleuchte die Montage der Linsenelemente an den Leuchtdioden erheblich,
da nur noch ein einziges optisches Teil an den Leuchtdioden positioniert
werden muss.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung ist das Linsenelement durch linsenelementfreie Bereiche
der Optikscheibe voneinander beabstandet, wobei die linsenelementfreien
Bereiche durch eine Blende abgedeckt sind. Bei eingeschalteter Fahrzeugleuchte
sind dann an der Abstrahlseite der Fahrzeugleuchte nur einzelne,
voneinander beabstandete Lichtpunkte zu sehen, die in ihrer Gesamtheit
die für
die Fahrzeugleuchte vorgesehene Lichtfunktion (z.B. Bremslicht,
Nebelschlussleuchte und/oder Blinklicht) erfüllen. Die Fahrzeugleuchte ermöglicht dadurch
ein schönes
Design.
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Die Blende kann als Beschichtung
auf die Oberfläche
der linsenelementfreien Bereiche der Optikscheibe aufgebracht sein,
vorzugsweise durch Bedampfen. Die Blende ist dann kostengünstig herstellbar.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
ist die Optikscheibe mit einem Leuchtengehäuse verbunden, wobei die Leuchtdioden
mit Hilfe der Rastvorsprunge über
die Optikscheibe an dem Leuchtengehäuse befestigt sind. Die Einzelteile
der Fahrzeugleuchte sind dann bei ihrer Fertigung noch leichter
zusammenmontierbar.
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Vorteilhaft ist, wenn die Leuchtdioden
auf einer Leiterplatte angeordnet sind, die vorzugsweise über die
Leuchtdioden und die Optikscheibe an dem Leuchtengehäuse befestigt
ist. Dabei ist es sogar möglich,
dass nur für
einige der auf der Leiterplatte angeordneten Leuchtdioden Rastvorsprünge an der Optikscheibe
vorgesehen sind, und dass die übrigen Leuchtdioden über die
Leiterplatte an dem ihnen jeweils zugeordneten Linsenelement positioniert
sind. Gegebenenfalls kann die Leiterplatte mehrteilig ausgebildet
sein.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Signalleuchte für
ein Kraftfahrzeug und
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 1, wobei schematisch
auch die Strahlengänge zweier
Lichtstrahlen eingezeichnet sind.
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Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete,
als Signalleuchte ausgebildete Fahrzeugleuchte weist ein Leuchtengehäuse mit
einer Leuchtenkammer 2 auf. In der Leuchtenkammer 2 sind
hinter einer glasklaren Lichtscheibe 3 als Leuchtmittel
mehrere Leuchtdioden 4 auf einer Leiterplatte 5 angeordnet.
Wie in 1 erkennbar ist,
ist die Leiterplatte 5 durch die der Lichtscheibe 3 gegenüberliegende
Rückwand des
Leuchtengehäuses
gebildet. Die Leiterplatte 5 weist in der Zeichnung nicht
näher dargestellte
Leiterbahnen auf, welche elektrische Anschlusskontakte 6 der
Leuchtdioden 2 mit einer an der Stromversorgung des Fahrzeugs
angeschlossenen Ansteuerelektronik verbinden. Zwischen zueinander
benachbart nebeneinander angeordneten Leuchtdioden 4 weist
die Leiterplatte 5 Stufen oder Absätze auf.
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Zum Bündeln des von den Leuchtdioden 4 abgestrahlten
Lichts ist den einzelnen Leuchtdioden 4 jeweils ein optisches
Linsenelement 7 zugeordnet, das in der durch den Pfeil 8 markierten
Hauptabstrahlrichtung der Leuchtdioden 4 jeweils zwischen der
ihm zugeordneten Leuchtdiode 4 und der Lichtscheibe 3 angeordnet
ist.
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Wie in 2 besonders
gut erkennbar ist, haben die einzelnen Linsenelemente 7 jeweils
an ihrer Rückseite
eine zu der Leuchtdiode 4 passende Steck-Aufnahme, in der
die Leuchtdiode 4 quer zu ihrer Hauptabstrahlrichtung 8 formschlüssig mit
dem Linsenelement 7 verbunden ist.
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Die Leuchtdioden 4 haben
jeweils ein Lichtaustrittsfenster mit einer konvexen Lichtaustrittsfläche 9.
Die Aufnahmen der Linsenelemente 7 weisen eine zu der Lichtaustrittsfläche 9 passende konkave
Lichteintrittsfläche 10 auf,
die durch einen schmalen Spalt etwa äquidistant von der Lichtaustrittsfläche 9 beabstandet
ist und die optische Wirkung der Lichtaustrittsfläche 9 aufhebt.
Die Linsenelemente 7 sind als Freiformlinsen ausgebildet,
deren Lichtauskoppelflächen 11 derart
ausgestaltet ist, dass eine für
die der Signalleuchte zugeordnet Signallichtfunktion vorgesehene
Lichtverteilung erreicht wird.
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An die Linsenelemente 7 sind
rückseitig
jeweils zwei Rastvorsprünge 12 angeformt,
welche die ihnen jeweils zugeordnete Leuchtdiode 4 formschlüssig hintergreifen.
An der Rückseite
der Linsenelemente 7 ist für jede Leuchtdiode 4 außerdem jeweils eine
Widerlagerstelle 13 vorgesehen, die in Hauptabstrahlrichtung 8 von
den Rastvorsprüngen 12 beabstandet
ist.
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In 2 ist
erkennbar, dass die Leuchtdioden 4 jeweils ein Gehäuse aufweisen,
an dem das Lichtaustrittsfenster angeordnet ist. Ein Gehäusebereich 14 des
Gehäuses
steht seitlich über
das Lichtaustrittsfenster vor. Mit diesem Gehäusebereich 14 sind
die Leuchtdioden 4 jeweils zwischen der Widerlagerstelle 13 und
den Rastvorsprüngen 12 in Hauptabstrahlrichtung 8 relativ
zu dem Linsenelement 7 fixiert und gegebenenfalls elastisch
eingespannt.
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Die Rastvorsprünge 12 sind jeweils
an dem freien Ende eines einstückig
mit dem Linsenelement 7 verbundenen Federarms 15 angeordnet,
der mit seinem anderen Ende mit dem Linsenelement 7 verbunden
ist und sich etwa parallel zur Hauptabstrahlrichtung8 der
Leuchtdioden 4 erstreckt. Mit Hilfe der elastisch auslenkbaren
Federarme 15 sind die Rastvorsprünge 12 auf die Leuchtdioden 4 zu-
und von diesen wegbewegbar. In 2 ist erkennbar,
dass beidseits der einzelnen Leuchtdioden 4 jeweils diametral
einander gegenüberliegende Federarme
angeordnet sind, deren Rastvorsprünge 12 einander zugewandt
sind. Zwischen den Federarmen 15 und der ihnen zugeordneten
Leuchtdiode 4 ist ein schmaler Freiraum zum Toleranzausgleich
vorgesehen.
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Wie in 1 besonders
gut erkennbar ist, sind die Linsenelemente 7 zu einer sich
durchgängig über die
Leuchtdioden 4 erstreckenden Optikscheibe einstückig miteinander
verbunden. Zwischen den Linsenelementen 7 weist die Optikscheibe
linsenelementfreie Bereiche auf, die jeweils durch eine Blende 16 abgedeckt
sind, die eine aufgedampfte Aluminiumschicht aufweist.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Leuchtdioden 4 mit
ihren Hauptabstrahlrichtungen 8 parallel zueinander angeordnet. Es
sind aber auch andere Ausführungsformen
denkbar, bei denen die Leuchtdioden in unterschiedliche Richtungen
positioniert ein können.