DE4437270A1

DE4437270A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4437270A1
Application number: DE4437270A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Kato
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2014-10-19
Also published as: US5436806A; DE4437270B4; JPH07114809A; JP3493696B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Be leuchtungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfin dung auf eine solche Beleuchtungsvorrichtung, bei der eine Lichtquelle getrennt von einer Lampenvorrichtung vorgesehen ist.

In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-344404 ist eine Beleuchtungsvorrichtung offenbart, bei der aus einer Lichtquelle stammendes Licht in das eine Ende ei nes Lichtleitfaserkabels bzw. eines optischen Faserkabels eingeführt, durch das Kabel hindurchgeführt und aus dem an deren Ende des Kabels ausgesendet wird, um vor dem Kabel befindliche Objekte über einen Lichtwellenleiterpfad zu be leuchten.

Wie aus den Fig. 7A und 7B hervorgeht, muß bei einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung, wenn das aus einer Lichtquelle ausgesendete Licht in eine Beleuchtungsvorrich tung 20 eingeführt wird, nachdem es sich durch ein Licht leitfaserkabel 30 ausgebreitet hat, das Lichtleitfaserkabel 30 gebogen sein, damit das Licht in die Beleuchtungsvor richtung 20 eintreten kann, es sei denn, daß die Lichtaus laßöffnung der (nicht gezeigten) Lichtquelle und die Be leuchtungsvorrichtung 20 auf der gleichen geraden Linie an geordnet sind. Das Biegen des Lichtleitfaserkabels ruft Verluste in dem sich durch dieses ausbreitenden Licht her vor, außer wenn das Kabel um einen Krümmungsradius R gebo gen ist, der größer als ein bestimmter Wert ist. Das Licht leitfaserkabel 30 besteht aus einem inneren Kern bzw. einer Ader 31 und einer die Ader 31 bedeckenden Umhüllung bzw. einem Mantel 32, wie dies aus Fig. 7A hervorgeht, wobei der Brechungsindex des Mantels 32 kleiner als derjenige der Ader 31 ist. Wenn beispielsweise die Ader 31 aus Acrylmate rial gebildet ist und der Mantel 32 aus Fluorharz besteht, haben die jeweiligen optischen Indizes bzw. Brechungsindi zes Werte von 1.484 bzw. 1.344.

Ein derartiges Lichtleitfaserkabel weist einen kriti schen Winkel u auf, der eine Totalreflektion des einfallen den Lichts, das in die Ader 31 eintritt, sicherstellt. Un ter Verwendung folgender Formel (1) findet man, daß der kritische Winkel u den Wert 65° hat:

n sin u = n′ sin 90° (1)
oder
u = sin^-1(n′/n)

In der obigen Gleichung ist mit n der optische Bre chungsindex der Ader 31 und mit n′ der Brechungsindex des Mantels 32 bezeichnet.

Um Licht unter einem Winkel zuzuführen, der den kriti schen Winkel übersteigt, erhält man als minimalen Krüm mungswinkel den Wert 100 mm, wenn der Durchmesser des den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Lichtleitfa serkabels 12.5 mm beträgt. Im Falle der in den Fig. 7A und 7B gezeigten Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich daher bestimmte Beschränkungen in der Art und Weise, in der das Lichtleitfaserkabel angeordnet werden kann; wenn ein derar tiges Lichtleitfaserkabel beispielsweise in einem Kraft fahrzeug installiert wird, treten entsprechende Probleme auf und die Gesamtgröße der Vorrichtung kann ziemliche Aus maße annehmen. Wenn das Lichtleitfaserkabel gewaltsam gebo gen werden sollte, um es innerhalb eines begrenzten Raums einzupassen, wird darüber hinaus die Verfügbarkeit des Aus gabelichts bzw. der Beleuchtungswirkungsgrad herabgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermei dung der vorgenannten Probleme eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, mit der die Verfügbarkeit von Licht in einem hohen Maße aufrechterhalten werden kann, wobei trotz einer relativ kleinen Struktur sichergestellt werden soll, daß die ursprünglichen Funktionen nicht beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch l bzw. 9 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die erfindungsgemäße Belichtungsvorrichtung weist dem zufolge eine Lichtquelle, ein Lichtleitfaserkabel, in das aus der Lichtquelle stammendes Licht an seinem ersten Ende eintritt und das dieses eintretende Licht an seinem zweiten Ende aussendet, sowie eine Lampenvorrichtung auf, die das Licht aus dem Lichtleitfaserkabel entlang einer optischen Belichtungsachse aussendet, um eine gewünschte Lichtvertei lung zu erzeugen. Die Lampenvorrichtung weist einen Licht biegungs- bzw. Lichtumlenkungs- und Leitungspfad (der nach folgend auch als LULP bezeichnet wird) auf, dem das Ausga belicht aus dem Lichtleitfaserkabel direkt zugeführt wird und der das Licht daraufhin um einen gewünschten Winkel in Richtung zur optischen Beleuchtungsachse einer Lichtleiter pfad-Linse hin umlenkt. Die Lichtleiterpfad-Linse ist di rekt mit dem LULP verbunden und das Licht aus dem LULP wird ihr direkt zugeführt. Die Lichtleiterpfad-Linse wandelt das Licht aus dem LULP um, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen.

Wenn das Lichtleitfaserkabel das von der Lichtquelle her übertragene Licht aussendet, tritt das Ausgabelicht er findungsgemäß in den LULP ein. Das gesamte dem LULP zuge führte Licht wird im LULP um einen bestimmten Winkel gebo gen bzw. umgelenkt, bevor es in die Lichtleiterpfad-Linse eintritt. Da die Lichtleiterpfad-Linse so ausgebildet ist, daß sie eine gewünschte Lichtverteilung erzeugt, wird diese Verteilung vom ausgegebenen Licht erzeugt. Da bei dieser Anordnung sowohl die Lichtleiterpfad-Linse als auch das Lichtleitfaserkabel über einen LULP verbunden sind, der um einen bestimmten Winkel gebogen ist, kann der Biegungswin kel des Lichtleitfaserkabels klein sein, so daß der opti sche Verlust innerhalb des Kabels entsprechend klein wird, wodurch der Beleuchtungswirkungsgrad erfindungsgemäß ver bessert wird. Da darüber hinaus jegliche Beschränkungen hinsichtlich der Anordnung des Lichtleitfaserkabels aufge hoben werden, wird ein großes Freiheitsmaß bei der Instal lation der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in verschiedensten Einrichtungen erreicht, was es erlaubt, die Gesamt-Außenabmessungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungs vorrichtung entsprechend gering zu halten bzw. eine kompak te Vorrichtung zu schaffen.

Da das Lichtleitfaserkabel mit dem LULP und der LULP mit der Lichtleiterlinse jeweils direkt ohne dazwischen be findliche Lufträume verbunden ist, werden Lichtverluste an jeweiligen Verbindungspunkten verringert, wodurch der Be leuchtungswirkungsgrad weiter verbessert wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind der LULP und die Linse in Form einer Lampe integral ausgebildet, wodurch der LULP und die Linse vor jeglicher Verunreinigung durch Wasser oder Schmutz geschützt sind. Schließlich kann die erfindungsge mäße Beleuchtungsvorrichtung aufgrund ihres bestechend ein fachen Aufbaus mit sehr geringen Kosten hergestellt und entsprechend preisgünstig verkauft werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 anhand einer schematischen Teilansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, die in einem Kraftfahrzeug verwendet wird;

Fig. 2 anhand einer perspektivischen Ansicht die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvor richtung;

Fig. 3 das erste Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht;

Fig. 4A und 4B jeweilige Verläufe des aus der Beleuchtungsvorrichtung austretenden Lichts;

Fig. 5A und 5B anhand einer oberen bzw. un teren Draufsicht eine Modifikation des ersten Ausfüh rungsbeispiels;

Fig. 6A und 6B jeweilige Verläufe des aus der Beleuchtungsvorrichtung austretenden Lichts; und

Fig. 7A und 7B den Aufbau einer bekannten Beleuchtungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Beleuchtungsvorrichtung gezeigt, die bei einem Fahr zeug, wie beispielsweise einem Personen- oder Lastkraftwa gen, verwendet wird. Die Beleuchtungsvorrichtung enthält eine Lichtquelle 10, die im Zentrum eines vorderen Teils des Fahrzeugs angeordnet ist. Scheinwerfer L und R sind be züglich der Lichtquelle 10 symmetrisch angeordnet. Die Lichtquelle 10 enthält ein ungefähr zylindrisches Gehäuse 11, das im Zentrum der Axialrichtung eine Entladungsröhre 12 aufweist. An einem inneren Umfangsbereich des Gehäuses 11 sind linksseitige elliptische Spiegel 11La, 11Lb, 11Lc und 11Ld sowie rechtsseitige elliptische Spiegel 11Ra, 11Rb, 11Rc und 11Rd symmetrisch um die Entladungsröhre 12 herum angeordnet. Das von der Entladungsröhre 12 ausgesen dete Licht wird daher von dem rechten elliptischen Spiegel 11Ra und den linken elliptischen Spiegeln 11Lb bis 11Ld re flektiert und zum Zentrum einer rechten Wand 11b des Gehäu ses 11 konvergiert bzw. gebündelt. Gleichzeitig wird das Licht vom linken elliptischen Spiegel 11La und von den rechten elliptischen Spiegeln 11Rb bis 11Rd reflektiert und am Zentrum einer linken Wand 11a des Gehäuses 11 konver giert. In Fig. 1 sind weiterhin ein rechtes Vorderrad FR und ein linkes Vorderrad FL des Fahrzeugs gezeigt.

Der linke Scheinwerfer L enthält eine Lampe 20, die am linken vorderen Ende des Fahrzeugs installiert ist, einen Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 ("LULP"), der die Lampe 20 mit der Lichtquelle 10 verbindet, und ein Licht leitfaserkabel 30. Der rechte Scheinwerfer R weist eine Lampe 40, die am rechten vorderen Ende des Fahrzeugs befe stigt ist, einen die Lampe 40 mit der Lichtquelle 10 ver bindenden Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 70 sowie ein Lichtleitfaserkabel 50 auf. Da es sich versteht, daß die Scheinwerfer L und R die gleiche Struktur aufweisen, wird in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf den linken Scheinwerfer L Bezug genommen, während die Beschreibung des rechten Scheinwerfers R ausgelassen wird.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, enthält die Lampe 20 eine einen lichtleitenden Pfad aufweisende Linse bzw. eine Lichtleitungspfad-Linse 20a als eine erste Licht leitungspfad-Linse, eine Lichtleitungspfad-Linse 20b als zweite Lichtleitungspfad-Linse und zwei plattenförmige Blenden bzw. Abdeckungen 35 und 36. Die Lichtleitungspfad- Linse 20a ist aus einem Material hergestellt, das einen ho hen Wärmewiderstand und gute Lichtübertragungseigenschaften aufweist, wie beispielsweise Polikarbonat oder Acrylharz, und gleicht ungefähr einer Hälfte eines gleich bzw. mittig geteilten Kegels bzw. Konus. Die Lichtleitungspfad-Linse 20a ist direkt auf der Lichtleitungspfad-Linse 20b angeord net, wobei die Unterseite der Linse 20a an der Oberseite 22 der Lichtleitungspfad-Linse 20b befestigt ist. Die Licht aussendungsebene 23 der Lichtleitungspfad-Linse 20a bildet eine Linsenebene mit einem bestimmten Brechungsindex und ein Pol O der Ebene 23 ist identisch mit der Ursprung eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems mit einer x-, y- und Z-Achse, wobei die optische Achse der Lichtaus sendungsebene 23 die X-Achse ist.

Der Brennpunkt F am Objektpunkt der Lichtaussen dungsebene 23 ist in der Nähe der einen kleinen Durchmesser aufweisenden Einfallebene 25 der Lichtleitungspfad-Linse 20a angeordnet. Die Ausgangs- bzw. Lichtaussendungsebene 23 wirkt als Einrichtung zum Beleuchten des fernen Vorderbe reichs des Fahrzeugs. Die Einfallsebene 25 der Lichtlei tungspfad-Linse 20a ist beinahe in Form eines Kreises in der YZ-Koordinatenebene angeordnet, wobei die Oberseite und Unterseite der Einfallsebene im wesentlichen kreisförmige Bögen sind.

Die Lichtleitungspfad-Linse 20b besteht aus dem glei chen Material wie die Linse 20a, also einem Material mit einem hohen Wärmewiderstand und guten Lichtübertragungsei genschaften, wie beispielsweise Polikarbonat oder Acryl harz. Die Lichtleitungspfad-Linse 20b ist darüber hinaus brett- bzw. plattenförmig. Die Lichtaustrittsebene 24 der Lichtleitungspfad-Linse 20b hat einen Brennpunkt in der Nä he des Brennpunkts F und ihre Ebene ändert sich in einer geraden Linie in der Y-Achsenrichtung. Die Lichtaustritt sebene 24 hat daher die Funktion, den linken oder rechten Frontbereich der Straßenoberfläche zu beleuchten, wenn das Fahrzeug nach links oder rechts schwenkt. Da die Grund bzw. Bodenfläche 21 der Lichtleitungspfad-Linse 20b eine Spiegelebene ist, arbeitet sie als Totalreflektionsebene.

Beide Lichtleitungspfad-Linsen 20a und 20b sind an ih ren jeweiligen Einfallsebenen über die jeweiligen Abdeckun gen 35 und 36 an einer Ausgangsendebene des später im ein zelnen beschriebenen Umlenkungs- und Leitungspfads 60 befe stigt. Die Unterseite der Eintrittslichtebene der Linse 20a und die Oberseite der Eintrittslichtebene der Linse 20b sind an einem Mittelabschnitt der Ausgangsendebene bzw. Austrittsebene des Lichtbiegungs- und Leitungspfads 60 be festigt. Dies ermöglicht es, die Oberseite der Einfalls ebene der Linse 20a mittels des unteren Randes 35a der Ab deckung 35 gegenüber der Oberseite der Austrittsebene der Lichtleitungspfad-Linse 20a stillzulegen bzw. abzuschatten, während die Unterseite der Linse 20b durch den oberen Rand 36b der Abdeckung 36 abgeschattet ist.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist das Lichtleitfaserkabel 30 einen stangenförmigen Kern bzw. eine Ader 31, die aus einem Material mit hohem Wärmewiderstand und guten Licht übertragungseigenschaften besteht, wie beispielsweise Poli karbonat oder Acrylharz, und einem Mantel 32 auf, der die Ader 31 bedeckt. Der optische Brechungsindex des Materials, aus dem sich der Mantel 32 zusammensetzt, ist kleiner als der der Ader 31, um eine Totalreflektion zu ermöglichen. Die Ader 31 des Lichtleitfaserkabels 30 hat einen Durchmes ser von ungefähr 8 bis 15 mm und ist mittels eines transpa renten Klebstoffs luftdicht an der Eintrittsebene des Lich tumlenkungs- und Leitungspfads 60 (LULP) befestigt.

Der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 dient als Ein richtung zur gekrümmten Führung bzw. zum Umlenken des aus dem Lichtleitfaserkabel 30 einfallenden Lichts um 90° und zum Einführen dieses Lichts in die Linsen 20a und 20b. Der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 besteht aus dem glei chen Material wie die Ader 31 des Lichtleitfaserkabels 30, d. h. aus einem Material mit hohem Wärmewiderstand und guten Lichtübertragungseigenschaften, und weist eine kreisförmige oder zylindrische Gestalt auf. Die Oberfläche des Lichtum lenkungs- und Leitungspfads 60 berührt ein Material mit ei nem Brechungsindex, der kleiner als der des Lichtumlen kungs- und Leitungspfad 60 ist, nämlich Luft. Daher ist ei ne röhrenförmige Abdeckung 61 vorgesehen, um eine Verunrei nigung durch Staub, Schmutz, Wasser usw. zu verhindern.

Es sei bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei spiel angenommen, daß als Material für den Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 ein Acrylharz mit einem Brechungsindex von 1.484 verwendet wird. Wenn die Oberfläche des Lichtum lenkungs- und Leitungspfads 60 beispielsweise mit Luft in Berührung steht, so erweist sich, daß dessen Brechungsindex den Wert 1.0 hat. Wenn das einfallende Licht ausgesendet wird, nachdem es unter Verwendung des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60 um 90° umgelenkt worden ist, findet man unter Verwendung der Formel (1), daß der kritische Winkel u des Lichts, der für eine völlige innere Reflektion bzw. ei ne innere Totalreflektion des in den Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 einfallenden Lichts erforderlich ist, unge fähr den Wert 42° hat. Wenn für den Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 ein Material mit einem Durchmesser von 12.5 mm gewählt wird, beträgt der maximale Winkel, unter dem sich das Licht durch das Lichtleitfaserkabel 30 ausbreiten kann, ungefähr 19.5°, und der minimale Krümmungsradius muß für eine innere Totalreflektion des einfallenden Lichts im Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 den Wert 40 mm aufwei sen, um das Licht um 90° umzulenken.

Obgleich als bevorzugtes Material Luft über der Ober fläche des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60 angeordnet wird, kann jedes andere Material verwendet werden, voraus gesetzt, daß sein Brechungsindex kleiner als derjenige des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60 ist. Darüber hinaus ist es möglich, die Oberfläche des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60 nach Durchführung einer Dampfablagerung zu einem Spiegel zu polieren, um dadurch zu erzwingen, daß das einfallende Licht nach innen zum Lichtumlenkungs- und Lei tungspfad 60 zurückreflektiert wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel breitet sich das von der Lichtquelle 10 ausgesendete Licht durch das Lichtleitfaserkabel 30 aus und tritt daraufhin in den Lich tumlenkungs- und Leitungspfad 60 ein. Das in den Lichtum lenkungs- und Leitungspfad 60 eintretende Licht wird dar aufhin aufgrund der inneren Totalreflektion innerhalb des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60 in einer Biegung ge führt bzw. umgelenkt. Das aus dem Lichtumlenkungs- und Lei tungspfad 60 ausgesendete Licht wird in die Lichtleitungs pfad-Linsen 20a und 20b über ihre Einfallebenen eingeführt. Da die Brechungsindizes am Übergang bzw. der Verbindung zwischen dem Lichtleitfaserkabel 30 und dem Lichtumlen kungs- und Leitungspfad 60 sowie am Übergang zwischen dem Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 und den Linsen 20a und 20b sich stark bzw. abrupt ändern, tritt derjenige Teil des Lichts, der dem den Spalt zwischen dem unteren Rand 35a der Abdeckung 35 und dem oberen Rand 36b der Abdeckung 36 durchdringenden Licht entspricht, in die Lichtleitungspfad- Linsen 20a und 20b ein.

Derjenige Teil des einfallenden Lichts, der in der ZX- Ebene zur Austrittsebene 23 hin fortschreitet, pflanzt sich radial in bezug zum Brennpunkt der Austrittsebene 23 als Parallelstrahl AD fort, wie dies in Fig. 4A gezeigt ist, wo bei dieser Strahl gemäß der Darstellung in der Zeichnung nach vorne und unten gerichtet ist. Ein weiterer Teil des Lichts wird von der unteren Ebene 21 reflektiert und pflanzt sich darauf hin in der ZX-Ebene zur Austrittsebene 23 hin fort. Das Licht breitet sich radial in bezug zum Brennpunkt der Austrittsebene 23 aus und tritt als Paral lelstrahl AU im wesentlichen parallel zur X-Achse aus. Von dem auf die Lichtleitungspfad-Linse 20a auftreffenden Licht breitet sich derjenige Teil, der sich geradlinig in der XY- Ebene fortpflanzt, radial in bezug zum Brennpunkt der Aus trittsebene 23 aus und tritt über die Austrittsebene 23 in Form symmetrischer und paralleler Strahlen AR und AL aus, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist. Diese Strahlen laufen gege benenfalls zusammen bzw. konvergieren.

Von dem auf die Linse 20b auftreffenden Licht breitet sich derjenige Teil, der sich direkt in der ZX-Ebene zur Austrittsebene 24 hin fortpflanzt, radial in bezug zum Brennpunkt der Austrittsebene 24 aus und wird über die Ebene 24 als Parallelstrahl BU gemäß der Darstellung in Fig. 4A ausgesendet. Der Strahl BU verläuft beinahe parallel zur X-Achse. Von dem auf die Linse 20b auftreffenden Licht breitet sich derjenige Teil, der von der oberen Ebene 22 reflektiert wird und sich daraufhin zur Austrittsebene 24 in der ZX-Ebene geradlinig ausbreitet, radial in bezug zum Brennpunkt der Austrittsebene 24 aus und wird über die Aus trittsebene 24 als Parallelstrahl BD ausgesendet. Von dem auf die Linse 20b auftreffenden Licht wird derjenige Teil, der sich während der Reflektion in der XY-Ebene ausbreitet, über die Austrittsebene 24 in Form symmetrischer und paral leler Strahlen BR und BL ausgesendet. Diese Strahlen laufen mit zunehmender Entfernung von der Austrittsebene 24 aus einander.

Wenn das Lichtleitfaserkabel 30 das Licht aus der Lichtquelle 10 aussendet, tritt das Licht in den Lichtum lenkungs- und Leitungspfad 60 ein. Da sich die Oberfläche des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60 in Kontakt mit einem Material befindet, das einen kleineren Brechungsindex als der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 aufweist, näm lich mit Luft, wird der Pfad bzw. Lichtumlenkungs- und Lei tungspfad 60 mit einem bestimmten Krümmungsradius, der eine innere Totalreflektion erlaubt, um 90° gebogen. Die gesamte Menge des auf den Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 auf treffenden Lichts wird innerhalb des Pfads 60 reflektiert, wenn dieser um 90° gebogen wird. Das diesem gekrümmten Ver lauf unterzogene Licht tritt in die Linsen 20a und 20b ein, um beim Aussenden eine gewünschte optische Verteilung zu erzeugen. Die Erfindung ermöglicht es, den Krümmungsradius um 60 mm gegenüber dem im Stand der Technik erforderlichen Wert von 100 mm zu verringern. Somit ist mit der Erfindung ein Krümmungsradius von 40 mm erzielbar. Demgemäß sind mit der Erfindung vergrößerte Freiheitsgrade erzielbar und es ist weiterhin möglich, die Abmessungen zu verkleinern.

Wenn der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 um 90° gebogen wird und der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 dabei einen bestimmten Krümmungsradius aufweist und seine Oberfläche sich in Kontakt mit einem Material befindet, das einen kleineren Brechungsindex als der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 aufweist, wird das gesamte auf den Lichtum lenkungs- und Leitungspfad 60 auftreffende Licht innerhalb des Pfads 60 ohne Verluste reflektiert. Das das Lichtleit faserkabel 30 verlassende Licht wird daher verlustfrei den Linsen 20a und 20b zugeführt. Da die Lampenvorrichtung dar überhinaus so ausgelegt ist, daß die Linsen 20a und 20b un ter Verwendung des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60 direkt mit dem Lichtleitfaserkabel 30 verbunden sind, hat die erfindungsgemäße Lampen- bzw. Beleuchtungsvorrichtung eine elegant einfache und gleichwohl extrem brauchbare Ge staltung, so daß sie mit niedrigen Kosten hergestellt wer den kann.

Obgleich beim ersten Ausführungsbeispiel separate Lin sen 20a und 20b und ein separater Lichtumlenkungs- und Lei tungspfad 60 beschrieben wurden, ist es gleichwohl möglich, den Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 und die Linsen 20a und 20b einteilig bzw. als integrales Bauteil auszubilden. In Fig. 5 sind ein Lichtumlenkungs- und Leitungspfad und Lichtleitungspfad-Linsen gezeigt, die als integrales Bau teil ausgebildet sind. Eine Lichtleitungslinse 20c ent spricht der Linse 20a in den Fig. 2 und 3 und enthält ein Lichtleitfaserkabel 30, das an ihm unter einem 90°-Win kel befestigt ist. Um eine innere Totalreflektion des aus dem Kabel 30 eintretenden Lichts hervorzurufen, ist die Linse 20c relativ zur Einfallsachse in einem Winkel von 45° zugeschnitten, um dadurch eine Reflektionsebene 26 zu bil den. Das aus dem Kabel 30 einfallende Licht wird an der Ebene 26 reflektiert, wodurch das Licht gegenüber seinem Einfallswinkel um 90° umgelenkt wird, bevor es über die Austrittsebene 23a ausgesendet wird. Beim Ausbilden der Ebene 26 kann ein geeignetes Material, wie beispielsweise Aluminium, Silber oder dergleichen, durch Bedampfung aufge bracht werden, um dadurch eine verspiegelte Reflektiansebe ne 26 zu schaffen.

In Fig. 5B ist eine Lichtleitungslinse 20d gezeigt, die der Linse 20b in den Fig. 2 und 3 entspricht. Das Licht leitfaserkabel 30 ist an der Linse 20d befestigt. Eine Krümmung 20d1 der Lichtleitungspfad-Linse 20d ist unter ei nem bestimmten Krümmungsradius gegenüber dem Ort, an dem die Befestigung am Kabel 30 stattfindet, um 90° gebogen. Die Krümmung 20d1 befindet sich wie der vorstehend be schriebene Lichtumlenkungs- und Leitungspfad 60 in Kontakt mit einem Material, das einen kleineren Brechungsindex auf weist, nämlich mit Luft. Da die Krümmung 20d1 eine 90°-Bie gung und einen bestimmten Krümmungsradius aufweist, um eine innere Totalreflektion hervorzurufen, wird das gesamte in die Krümmung 20d1 eintretende Licht reflektiert und um 90° umgelenkt, bevor es aus der Austrittsebene 24a ausgesendet wird.

Wenn die Krümmung 20d1 verwendet wird, hat der minimale Krümmungsradius, der zum Hervorrufen einer internen Total reflektion und zum Herbeiführen einer 90°-Biegung erforder lich ist, einen Wert von 35 mm. Der Unterschied im Krüm mungsradius zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem er sten Ausführungsbeispiel liegt darin, daß in dem aus der Krümmung 20d1 ausgesendeten Licht der Krümmungsradius an der umfangsseitigen Reflektionsebene größer als im Zentrum der Krümmung ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel insofern vorteilhaft, als es eine weitere Verringerung der Größe und weiter erhöhte Freiheitsgrade ermöglicht.

In Fig. 6A ist dargestellt, daß bei Verwendung des Lich tumlenkungs- und Leitungspfads 60 des ersten Ausführungs beispiels ein Abschnitt 61b mit grober bzw. geringer Licht dichte und ein Abschnitt 61a mit hoher Lichtdichte der Lin sen 20a und 20b vorliegt; daher wird ein Teil des ausgesen deten Lichts zu stark umgelenkt und über eine Seitenwand 28 der Linse 20a ausgesendet. Somit ist es möglich, daß ein geringer Lichtverlust auftritt.

In Fig. 6B ist ein gerader Abschnitt gezeigt, der in der Nähe der Linsen 20a und 20b vorgesehen ist. Ein Lichtumlen kungs- und Leitungspfad 60a ist derart angeordnet, daß der Einfallswinkel zu den Linsen 20a und 20b im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel um weitere 7° geneigt ist. Dies bedeutet, daß der Licht-Umlenkwinkel so eingestellt ist, daß er 90° - 7° = 83° beträgt. Durch Vorsehen des geraden Abschnitts 62 und durch Verwendung des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads 60a wird über die Austrittsebene 23a und 24b beinahe das gesamte auf die Linsen 20a und 20b auftreffende Licht aus gesendet.

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung mit:
einer Lichtquelle (10);
einem Lichtleitfaserkabel (30, 50) mit einem ersten und zweiten Ende, das das auf das erste Ende auftreffende Licht leitet und das Licht über das zweite Ende aussendet;
und
einer Lampenvorrichtung (20, 40), die aus dem von dem Lichtleitfaserkabel ausgesendeten Licht eine gewünschte Lichtverteilung entlang einer optischen Achse erzeugt, wo bei die Lampenvorrichtung aufweist:
einen Lichtumlenkungs- und Leitungspfad (60, 70) mit einem Eintrittsende und einem Austrittsende, wobei das Ein trittsende das zweite Ende kontaktiert, um dem Lichtumlen kungs- und Leitungspfad das Licht direkt zuzuführen, wobei der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad das Licht um einen gewünschten Winkel zur optischen Achse umlenkt; und
eine Lichtleitungspfad-Linse (20a, 20b, 40a, 40b), die direkt mit dem Austrittsende des Lichtumlenkungs- und Lei tungspfads gekoppelt ist und das Licht in die gewünschte Lichtverteilung umwandelt;
wobei der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad eine Ober fläche aufweist, die ein Medium kontaktiert, das einen Bre chungsindex aufweist, der kleiner als der des Lichtumlen kungs- und Leitungspfads ist.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Medium Luft ist.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad einen röhrenförmigen Umlenkabschnitt enthält.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad einen Abschnitt (62) enthält, der die optische Dichte in Richtung zur Lichtleitungspfad-Linse vergleichmä ßigt.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Abschnitt ein linearer Abschnitt (62) des Lichtumlenkungs- und Leitungspfads ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der lineare Abschnitt eine Axialrichtung auf weist, die bezüglich der optischen Achse geneigt ist, und daß der lineare Abschnitt eine Steigung (Gradienten) auf weist, der größer als eine Steigung des Umlenkabschnitts ist.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein linearer Abschnitt vorgesehen ist, dessen axiale Richtung bezüglich der optischen Achse geneigt ist und daß der lineare Abschnitt eine Steigung aufweist, die größer als eine Steigung des Umlenkabschnitts ist.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtumlenkungs- und Leitungspfad integral mit der Lichtleitungspfad-Linse aus gebildet ist.

9. Beleuchtungsvorrichtung, mit:
einer Einrichtung zum Erzeugen von Licht (10);
einem Lichtleitfaserkabel (30, 50) mit einem Kern (31) und einer Beschichtung (32), das ein Eintrittsende und ein Austrittsende aufweist, wobei das Eintrittsende in der Nähe der Lichterzeugungseinrichtung angeordnet ist, um dem Kabel die Übertragung des erzeugten Lichts zu ermöglichen;
einer Linseneinrichtung (20a, 20b, 40a, 40b) zum Er zeugen einer gewünschten Ausgangslichtverteilung; und
einer Einrichtung (60, 70) zum Umlenken eines aus dem Austrittsende des Kabels ausgesendeten Lichtstrahls und zum Zuführen des Lichtstrahls zur Linseneinrichtung, wobei diese Umlenk- und Zuführeinrichtung aus dem gleichen Mate rial wie der Kern des Kabels gebildet ist;
wobei das Kabel direkt mit der Umlenk- und Zuführein richtung verbunden und die Umlenk- und Zuführeinrichtung direkt mit der Linseneinrichtung verbunden ist.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Linseneinrichtung ein Scheinwerfer (L, R) für ein Kraftfahrzeug ist.

11. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Polikarbonat oder Acryl harz ist.

12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung einen kritischen Winkel von ungefähr 42° aufweist, um die innere Totalreflektion zu fördern.

13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Linseneinrichtung ein erstes und zweites Linsenelement enthält.

14. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste Linsenelement im wesentlichen eine halbkegelförmige Gestalt aufweist und daß das zweite Linsenelement im wesentlichen plattenförmig ist.

15. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung einen Krümmungsradius von ungefähr 40 mm aufweist.

16. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung einen Krümmungsradius von ungefähr 35 mm aufweist.

17. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug eingerichtet ist.