DE3827834C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannte Leuchten dieser Art (DE-PS 6 03 666) haben eine Fresnellinse, welche die Ringzonen mit Eintrittsflächen und Reflexionsflächen aufweist. Die Ringzonen sind im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet und schließen unmittelbar aneinander an. Die der Mittelzone zugewandte Seite dieser Ringzonen ist die Eintrittsfläche, über welche die Strahlen in die jeweilige Ringzone eindringen. Die Reflexionsfläche, an der die Totalreflexion statt­ findet, wird durch die von der Mittelzone abgewandte Außenseite der Ringzonen gebildet. Die Ringzonen weisen im Bereich ihrer Reflexionsflächen einen für die Reflexion unwirksamen Bereich auf. Es ist der Bereich, der sich im Schatten der jeweils davor liegenden Ringzone befindet. Dieser für die Reflexion unwirksame Bereich wird nicht ausgenutzt.

Aus der DE-OS 19 56 636 ist eine herkömmliche Fresnellinse mit einer zentralen gewöhnlichen dünnen Linse und nach außen anschließenden, etwa gleich starken ringförmigen Zonen bekannt, deren Krümmungsradien so gewählt sind, daß die Brennpunkte aller Ringzonen zusammenfallen. Die Mittelzone wirkt brechend, während die anderen Ringzonen durch Totalreflexion wirksam sind. Die äußeren Ringzonen können jedoch nur teilweise ausgenutzt werden, da sich ein Teil des Lichteintrittsbereiches, der durch Totalre­ flexion wirkenden Zonen im Schatten der jeweils davor liegenden Zone befindet. Dadurch weisen die Ringzonen jeweils einen für die Reflexion unwirksamen Bereich auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte mit einer Fresnellinse der eingangs genannten Art so auszu­ bilden, daß ihre Lichtausbeute erhöht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Leuchte der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung ist an der Ringzone der Fresnellinse der Bereich entfallen, an dem keine Totalreflexion auftritt. Die zwischen den Ringzonen dadurch gewonnenen Bereiche bzw. Zwischenräume können daher für andere Zwecke ausgenutzt werden. Diese Ringräume werden vor allem dazu genutzt, paralleles Licht zwischen die Ringzonen zu schleusen oder beispielsweise paralleles Licht auf einen Brennpunkt zu fokussieren. Dadurch kann bei dieser Leuchte beispielsweise eine farbige oder graugetönte Abdeckscheibe verwendet werden, ohne daß die vorgeschriebene Signalfarbe beeinträchtigt wird. Die Ringräume ermöglichen eine sehr hohe und gleichmäßige Beleuchtung der Abdeckung, so daß trotz einer Tönung dieser Abdeckscheibe, beispielsweise im gleichen Farbton wie die Wagenfarbe, dennoch die Signalfarben deutlich sichtbar sind.

Dadurch genügt diese Leuchte auch den entsprechenden Vor­ schriften. Es kann aber auch in der Zwischenzone Licht einer zweiten, weiter entfernten Lichtquelle parallel gemacht oder Licht unterschiedlicher Farbe getrennt oder gemischt werden. Besonders eignen sich die erfindungs­ gemäßen Leuchten für Kraftfahrzeugrückleuchten, in denen sie vorzugsweise mit einem Parabel-Reflektor kombiniert sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen äußeren Teil einer Fresnellinse einer erfindungsgemäßen Leuchte,

Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Teil einer bekannten Fresnellinse,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen äußeren Teil der Fresnellinse nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel der Fresnellinse gemäß Fig. 1,

Fig. 5-7 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fresnellinse der erfindungsgemäßen Leuchte in einer Darstellung entsprechend Fig. 4,

Fig. 8 eine Fresnellinse, die mit einem Parabel-Reflektor in einem Kraftfahrzeugrückleuchten­ gehäuse der erfindungsgemäßen Leuchte eingebaut ist.

Fig. 2 zeigt in vereinfachter Darstellung eine herkömmliche Fresnellinse mit einer Mittelzone 1, die von einem Außenteil 2 umgeben ist. Die Mittelzone 1 besteht aus einer zentralen gewöhnlichen dünnen Linse, die brechend wirkt. Das Außenteil 2 besteht aus mehreren etwa gleich starken, ringförmigen Zonen 2a, 2b, von denen in Fig. 3 nur zwei Ringzonen dargestellt sind. Die Ringzone 2a schließt unmittelbar an die Mittelzone 1 an. Die Ringzone 2b schließt an die innerste Ringzone 2a an. Die Ringzonen 2a, 2b wirken reflektierend. Ihre Krümmungsradien sind so gewählt, daß die Brennpunkte aller Ringzonen zusammen­ fallen. Die Ringzonen haben dreieckigen Querschnitt, so daß die Fresnellinse durch ihren stufenartigen Aufbau gewichtsmäßig relativ leicht ist.

In Fig. 3 ist das Außenteil 2 der Fresnellinse mit mehreren Ringzonen 2a bis 2d dargestellt. Wie Fig. 3 zeigt, können die Ringzonen 2a bis 2d zur Reflexion des von einer Lichtquelle LQ ausgehenden Lichtes nicht vollständig genutzt werden. Wie für die Ringzone 2b dargestellt, befindet sich ein Teil ihrer Lichteintrittsfläche im Schatten der vorhergehenden Ringzone 2a. Dieser Teil F2 ist in Fig. 3 durch eine andere Schraffur gekennzeichnet als der andere wirksame Bereich F1 der Ringzone 2b, in dem keine Reflexion erfolgt. Der von der Lichtquelle LQ ausgehende und durch die Ringkante R der Ringzone 2a gehende Strahl S bestimmt die Grenze zwischen wirksamer Fläche bzw. wirksamem Bereich F1, in dem Reflexion stattfindet, und unwirksamem Bereich F2 der Ringzone 2b, in dem keine Reflexion stattfindet. Auf diese Weise sind bei den übrigen Ringzonen 2c, 2d ebenfalls solche unwirksamen Flächen bzw. Bereiche vor­ gesehen, die jeweils im Schatten der vorhergehenden Ringzone liegen. Der Übersichtlichkeit wegen sind diese weiteren un­ wirksamen Flächen in Fig. 3 nicht eingezeichnet worden.

Die erfindungsgemäße Leuchte weist eine Fresnellinse gemäß Fig. 1 auf, bei der die Ringzonen 2a bis 2d des Bereiches 2 die unwirksamen Flächen nicht haben, in denen keine Reflexion stattfindet. Zwischen den einander benachbarten Ringzonen 2a bis 2d ist anstelle der unwirksamen Bereiche F2 gemäß Fig. 3 jeweils ein diesem Bereich entsprechender Ringraum 3a bis 3c vorhanden. Vorzugsweise ent­ spricht die radiale Breite des Ringraumes im wesentlichen der radialen Breite des unwirksamen Bereiches F2 gem. Fig. 3. Er kann aber auch kleiner als die Breite dieses Bereiches F2 sein, so daß der Abstand zwischen einander benachbarten Ringzonen kleiner ist, aber dennoch ein Großteil des unwirksamen Bereiches F2 entfernt ist. Die Ringzonen 2a bis 2d haben im dargestellten Ausführungsbeispiel Zylindermantelflächen 6a bis 6d, die die vom zentralen Bereich 1 (Fig. 2) abgewandten Außenseiten der jeweiligen Ringzonen 2a bis 2d bilden und parallel zu den zylin­ drischen Innenseiten I, I1 bis I3 der Ringzonen liegen. An die Zylindermantelflächen 6a bis 6d schließen die Reflexionsflächen 25 bis 28 stumpfwinklig an.

Der Ringraum 3a bis 3c wird bei der erfindungsgemäßen Fresnellinse für neue Aufgaben genutzt.

So kann, wie Fig. 4 zeigt, durch die Ringräume 3a bis 3c paralleles Licht geschleust werden, das dann durch die Fresnellinse nicht mehr gebrochen wird.

In den Ringräumen 3a′ bis 3c′ können auch dünne herkömmliche Linsenabschnitte 4a bis 4c (Fig. 5) angeordnet werden, die das in die Ringräume einfallende parallele Licht auf einen Brennpunkt F fokussieren. Diese Linsenabschnitte 4a bis 4c sind vorzugsweise gleich ausgebildet und haben im Querschnitt teilkreisförmig gekrümmte Oberflächen 5a bis 5c. Die Dicke der Linsenabschnitte 4a bis 4c nimmt von der jeweils außenliegenden Ringzone von etwa 0 so zu, daß sich die Linsenabschnitte nahezu bis in halber Höhe der an die Reflexionsflächen 25′ bis 28′ angrenzenden zylin­ drischen Außenwand 6a′ bis 6d′ der benachbarten Ringzone er­ strecken. Durch gezielte Formgebung der Linsenabschnitte 4a bis 4c kann die Lage des Brennpunktes F an die jeweils gewünschte Stelle gelegt werden. Die Linsenabschnitte 4a bis 4c können auch so ausgebildet werden, daß die Strahlen nicht fokussiert, sondern beispielsweise gestreut werden. Fig. 6 zeigt die Möglichkeit, durch Anordnung von Linsenabschnitten 7a, 7b in den Ringräumen 3a′′, 3b′′ Licht von unter­ schiedlich weit von der Fresnellinse angeordneten Lichtquellen LQ1 und LQ2 parallel zu machen. Die von der näher bei der Fresnel­ linse liegenden Lichtquelle LQ1 ausgehenden Strahlen S1 treffen auf die Ringzone 2b′′ und werden an ihr so reflektiert, daß die Strahlen senkrecht aus der Fresnellinse austreten. Die von der weiter entfernten Lichtquelle LQ2 ausgehenden Strahlen S2 durchdringen die Ringzonen 2b′′ und treten in den Linsenabschnitt 7b ein, an dem die Strahlen S2 so reflektiert werden, daß sie parallel zu den Strahlen S1 aus der Fresnellinse austreten.

Die Linsenabschnitte 7a, 7b haben gemäß Fig. 6 dreieckigen Querschnitt. Vorzugsweise haben sie den Querschnitt eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen Grundseite 8a sich zwischen der oberen Kante der an die Reflexionsflächen 25′′, 26′′ anschließenden zylindrischen Außenwand 9a und der unteren Kante 10a der höheren zylindrischen Innenwand 11a der Ringzone 2b′′ erstreckt.

Die Fresnellinse gemäß Fig. 7 eignet sich zum Trennen oder Mischen von Licht unterschiedlicher Wellenlänge, das von der Lichtquelle LQ ausgeht. In diesem Fall ist mit geeignetem Abstand von der Fresnellinse ein Parabel-Reflektor 13 angeordnet. Außerdem ist in dem auf den Parabel-Reflektor fallenden Strahlengang S1 der Lichtquelle LQ ein Gelbfilter 14 und in dem auf die Ringzone 2b′′′ fallenden Lichtstrahl S1 ein Rotfilter 15 angeordnet. Das Gelbfilter 14 ist näher bei der Lichtquelle angeordnet als das Rotfilter 15. Der vom Parabel-Reflektor 13 reflektierte Strahl S1 wird in den Ringraum 3b′′′ zwischen den Ringzonen 2b′′′ und 2c′′′ abgelenkt und tritt senkrecht aus der Fresnellinse aus. Der das Rotfilter 15 durchlaufende Strahl S2 gelangt zur Ringzone 2b′′′ und wird an ihr so reflektiert, daß er parallel zum anderen Strahl S1 aus der Fresnellinse austritt.

Die in den Fig. 1, 4 bis 7 beschriebenen Fresnellinsen können vorteilhaft im Leuchtenbau eingesetzt werden. Mit diesen Fresnellinsen ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten zur Beeinflussung des Lichts, ohne daß die Funktion der herkömmlichen Fresnellinsen beinträchtigt wird.

Die Fresnellinse 16 wird vorteilhaft zusammen mit einem Parabel-Reflektor 17 und einer Lichtquelle LQ an einem Leuchtengehäuse 18 angeordnet (Fig. 8), dessen Gehäuseöffnung durch eine Abdeckscheibe 19 abgedeckt ist. Das von der Lichtquelle LQ ausgehende Licht wird bei der Leuchte gemäß Fig. 8 durch den Parabel-Reflektor in paralleles Licht umgewandelt.

Bei der Leuchte gemäß Fig. 8, die sich besonders für Kraftfahrzeuge als Kraftfahrzeugrückleuchte oder dergleichen eignet, kann ein größerer Raumwinkelbereich des von der Lichtquelle LQ ausgesandten Lichts erfaßt und in paralleles Licht umgewandelt werden, ohne daß das vom Parabel-Reflektor 17 kommende parallele Licht von der Fresnellinse 16 wieder gestreut wird.

Benachbart zur Mittelzone 20 der Fresnellinse 16 ist die Außenzone 21 mit mehreren im Abstand voneinander liegenden Ringzonen 21a bis 21d versehen. Der Abstand der Ringzonen von­ einander entspricht vorzugsweise etwa der radialen Breite der Flächen F2 (Fig. 3) der Ringzonen, in denen keine Reflexion stattfindet. Der Abstand der einander benachbarten Ringzonen 21a bis 21d nimmt von innen nach außen zu. Die Fresnellinse 16 hat eine Ausbildung wie die Fres­ nellinse gemäß den Fig. 1 und 4.

Zwischen den Ringzonen 21a bis 21d werden die Ringräume 22a bis 22d gebildet. In sie wird das von der Lichtquelle LQ ausgesandte Licht durch den Parabel-Reflektor 17 abgelenkt. Der Parabel-Reflektor 17 wird von einzelnen Reflektorflächen 17a bis 17c gebildet, die Teil einer Paraboloidfläche oder eines Stufenreflektors sind. Die Reflektorflächen 17a bis 17c sind so angeordnet, daß sie die Strahlen parallel zueinander in die Ringräume 22a bis 22d reflektieren. Die Strahlen durchlaufen dann die Fresnellinse und die Abdeckscheibe 19 parallel zueinander (vgl. Pfeile in Fig. 8). Die Ringzonen 21a bis 21d haben, wie auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1, 4 bis 7, etwa trapezförmigen Querschnitt, dessen kleinere Grundseite 23 (vgl. die Ringzone 21d) die zylindrische, von der Mittelzone 20 abgewandte Außenwand und dessen größere Grundseite 24 die zylindrische, der Mittelzone 20 zugewandte Innenseite bildet. Zwischen den Grundseiten 23 und 24 verläuft die Reflexionsfläche 25′′′. Mit der gewölbten Reflektorfläche 17d können die Licht­ strahlen auch konzentriert in den oder die Ringräume re­ flektiert werden.

Durch die Vergrößerung der genannten Raumwinkel der oben beschriebenen Leuchte, im Vergleich zu herkömmlichen Leuchten, die nur einen Parabel-Reflektor oder nur eine Fresnellinse aufweisen, ist es mit der dargestellten Leuchte möglich, eine sehr hohe und gleichmäßige Beleuchtung der Abdeckscheibe 19 zu erreichen.

Dadurch kann bei der Leuchte eine farbige oder graugetönte Abdeckscheibe 19 verwendet werden, ohne daß die vorgeschriebene Signalfarbe beeinträchtigt wird.

Bei der Leuchte gemäß Fig. 8 entspricht die Anordnung der Lichtquelle LQ zum Parabel-Reflektor 17 und der Fresnellinse 16 im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 7.

Claims (13)

1. Leuchte mit einer Lichtquelle und einer Fresnellinse, die eine durch Brechung wirksame Mittelzone, eine sie umgebende, durch Totalreflexion wirksame Außenzone, die mit Ringzonen sowie Ringräumen, die im Strahl­ bereich von weiteren Strahlen angeordnet sind, versehen ist, wobei zumindest zwischen zwei benach­ barten Ringzonen ein Ringraum vorgesehen und die Ringzone auf einer Seite von einer Reflexionsfläche, welche die von der Mittelzone abgewandte Außenseite der Ringzone bildet, teilweise begrenzt ist, an der die von der Lichtquelle ausgesandten Strahlen total reflektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen (25 bis 28; 25′ bis 28′; 25′′; 26′′; 25′′′) mindestens einer der Ringzonen (2a bis 2d; 2a′, 2b′; 2b′′′, 2c′′′; 21a bis 21d) bis zu einer Grenzfläche (6a bis 6c; 6a′ bis 6d′; 9a, 9b; 23) zwischen einem Bereich (F₁) der Ringzone, in dem Reflexion stattfindet, und einem Bereich (F₂) der Ringzone einer herkömmlichen Fresnellinse, in dem keine Reflexion stattfindet, reichen.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die äußeren Ringzonen (2b bis 2d; 2b′′, 2b′′′; 22b bis 22d) Abstand voneinander haben.

3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle bis auf die inneren Ringzonen (2a, 2a′′, 22a) Abstand voneinander haben.

4. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der einander benachbarten Ringzonen (2a bis 2d; 2a′′ bis 2d′′; 2b′′′; 21a bis 21d) von innen nach außen zunimmt.

5. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der einander benachbarten Ringzonen (2a bis 2c; 2a′′, 2b′′; 2b′′′, 2c′′′; 21a bis 21d) etwa der Breite des unwirksamen Bereiches entspricht, an dem keine Totalreflexion stattfindet.

6. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringräume (3a bis 3c; 3a′ bis 3c′; 3a′′, 3b′′; 22a bis 22d) im Strah­ lungsbereich von parallelen oder konvergierenden Strahlen liegen.

7. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem, vorzugsweise in jedem Ringraum (3a′ bis 3c′; 3a′′, 3b′′) jeweils zumindest ein ringförmiger Linsenab­ schnitt (4a bis 4c; 7a, 7b) angeordnet ist.

8. Leuchte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenabschnitt (4a bis 4c) sammelnde Wirkung hat.

9. Leuchte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenabschnitte (7a, 7b) so angeordnet sind, daß von unterschiedlich weit entfernten Lichtquellen (LQ1; LQ2) ausgehende Licht­ strahlen (S1, S2) in den Ringzonen (2a′′, 2b′′) und den Linsenabschnitten parallel zueinander reflektiert werden.

10. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnellinse mit wenig­ stens einem Parabel-Reflektor (13, 17) derart kombi­ niert ist, daß das von ihm kommende Licht parallel aus der Fresnellinse austritt.

11. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine farbige und/ oder graugetönte Abdeckscheibe (19) aufweist.

12. Leuchte nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (LQ) und dem Parabel-Reflektor (13) wenigstens ein Farb-, vorzugsweise ein Gelbfilter (14), angeordnet ist.

13. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor mindestens einer der Ringzonen (2b′′′) ein Farb-, vorzugsweise ein Rotfil­ ter (13), angeordnet ist.