EP2743565A1 - Leuchtvorrichtung mit fingerförmigem Lichtleiterelement und dazugehörigen Reflektor mit zwei Reflektorpartien - Google Patents

Leuchtvorrichtung mit fingerförmigem Lichtleiterelement und dazugehörigen Reflektor mit zwei Reflektorpartien Download PDF

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EP2743565A1
EP2743565A1 EP12197421.6A EP12197421A EP2743565A1 EP 2743565 A1 EP2743565 A1 EP 2743565A1 EP 12197421 A EP12197421 A EP 12197421A EP 2743565 A1 EP2743565 A1 EP 2743565A1
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EP
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light
reflector
guide element
light guide
finger
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EP12197421.6A
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EP2743565B1 (de
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Andreas Heller
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Odelo GmbH
Original Assignee
Odelo GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/40—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the combination of reflectors and refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F21S43/13—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S43/14—Light emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/236—Light guides characterised by the shape of the light guide
    • F21S43/237—Light guides characterised by the shape of the light guide rod-shaped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/242—Light guides characterised by the emission area
    • F21S43/243—Light guides characterised by the emission area emitting light from one or more of its extremities

Definitions

  • the invention relates to a preferably provided for a motor vehicle light to fulfill a light function of the same bulbs with a finger-shaped light guide element according to the preamble of claim 1 and a motor vehicle light with one for fulfilling at least one of its one or more light functions provided such bulbs according to the preamble of claim 15th
  • each motor vehicle light fulfills one or more tasks or functions, for the fulfillment of which at least one light function of the motor vehicle light is provided.
  • Light functions are, for example, in a configuration as a headlamp a function illuminating the road surface, or in a configuration as a signal light, a signal function, such as a Wiederblinklichtfunktion to the direction indicator or a brake light function to indicate a braking action, or. a limiting light function, such as a taillight function, to ensure visibility of the vehicle during the day and / or night, such as in a taillight or daytime running light configuration.
  • Each light function must fulfill an example prescribed by law light distribution. The light distribution sets at least to be observed, colloquially known as brightness luminous flux in at least to be observed solid angle ranges.
  • motor vehicle lights are thesselbug, on the vehicle flanks and / or on the side mirrors and arranged at the rear of vehicle rear lights, exit lights, for example, ambient lighting, marker lights, brake lights, fog lamps, reversing lights, and typically high set third brake lights, so-called Central, High-Mounted Braking lights, daytime running lights, headlamps and fog lights used as turning or cornering lights, as well as combinations thereof.
  • a motor vehicle luminaire essentially comprises a luminaire interior enclosed by a luminaire housing and a lens, and at least one at least one light source housed therein Illuminant for at least one light function of the motor vehicle light.
  • LEDs As light sources come in motor vehicle lights, inter alia, because of their low power consumption and low space requirements LEDs increasingly used. These consist of at least one light-emitting diode semiconductor chip, short LED chip, as well as at least one, for example, molded by injection molding, the at least one LED chip completely or partially enveloping primary optics. Also, automotive lights are known in which pure LED chips are used without molded primary optics. In the following, therefore, for the sake of simplicity, no distinction is made between light-emitting diode and LED chip and, instead, the term LED is used uniformly for both embodiments, unless explicitly stated otherwise. Outstanding properties of LEDs compared to other, conventional light sources of bulbs are a much longer life and a significantly higher light output with the same power consumption. As a result, and among other things also because of their more compact dimensions can be realized by using LEDs as a light source of light bulbs particularly compact automotive lights, which can be adapted to almost every imaginable installation situation.
  • At least one light source of the luminous means may be associated with one or more optical elements contributing to the shaping of, for example, a legally prescribed light distribution optical elements for directing light.
  • the lens is formed by a transparent cover which is usually made of a plastic material today, which closes off the interior of the lamp and protects the components housed therein, such as one or more lamps, reflectors and alternatively or additionally provided optical elements against the effects of weathering.
  • the luminaire housing or the interior of the luminaire can be subdivided into a plurality of chambers, each with its own light sources and / or illuminants and / or optical elements and, if appropriate, light disks, of which several chambers can be identical and / or each chamber can fulfill a different lighting function.
  • the mentioned optical elements may be at least one reflector and / or at least one lens and / or one or more in the beam path act between at least one light source of the illuminant and the lens disc arranged optical discs or the like.
  • At least one reflector arranged behind at least one light source of at least one luminous means can be accommodated in the luminaire interior.
  • the reflector may be formed at least in part by a separate component and / or by at least one part of the luminaire housing itself, for example by means of an at least partially reflective coating.
  • the lens itself may alternatively or additionally be formed as an optical element, for example by being preferably provided on the inside thereof with an optical structure contributing to the production of one or more of the aforementioned legally prescribed light distributions. This may possibly be dispensed with an optical disk.
  • Each optical element even light sources, for example, the primary optic body of an LED or the glass bulb of a gas discharge or incandescent lamp, as well as form a flat lens and / or have optically effective surfaces, the beam path of the light from its formation at the site of light emission to affect the exit of the vehicle light.
  • Optically effective surfaces on which an optical transition takes place between media with different optical refractive index are referred to herein as optical interfaces.
  • each optical element, each optical interface and any other optically active surface in the beam path of the light of a light function from the location of the light emission to the exit through the lens of the motor vehicle light so their part to comply with a desired and / or for example legally prescribed light distribution that on End, when the light has left the motor vehicle light after passing the lens, the corresponding light distribution of the corresponding light function is fulfilled, regardless of whether a more or less large part of the case expended light emerges differently from the predetermined light distribution from the motor vehicle light.
  • optical fibers and / or light-conducting optical bodies increasingly used in motor vehicle lights for the purpose of light control, for example because they allow a hidden arrangement of the light source for a viewer.
  • optical fiber elements With optical fiber elements, an improvement in the optical quality can be obtained in comparison to several individually or in groups mounted in the luminaire interior optical elements.
  • a light guide element consists of at least one Lichteinkoppelpartie and at least one Lichtauskoppelpartie.
  • the light guide within the light guide element is virtually lossless by means of total internal reflection (TIR). Among other things, this can be at least partially dispensed with other optical elements.
  • TIR total internal reflection
  • the material used to make optical fiber elements is predominantly transparent plastics. The production of the light guide elements can be done inexpensively and automatically by injection molding.
  • the Lichteinkoppelpartie comprises at least one for light coupling of at least one light source of at least one light emitting means provided Lichteinkoppel construction.
  • the Lichtauskoppelpartie comprises at least one for light decoupling of the light coupled into the light guide element light, preferably arranged on the light guide front side, different from the Lichteinkoppel structure light exit surface, and optionally at least one at least one light exit surface associated, different from the associated light exit surface, for example, on the light guide backside opposite the light exit surface arranged light deflection.
  • a light guide element in the light of at least one light source at least a light incoupling surface on and at at least one of the light incoupling surface different light exit surface is coupled out again, it can be housed as a separate component, for example in the interior of a motor vehicle lamp or part of a light source.
  • a luminous means may include one or more lightguide elements and one or more light sources emitting light from them, at least in part into the light sources that couple in at least one light guide.
  • LEDs are preferably provided.
  • one light guide element per LED, a plurality of LEDs per light guide element or a plurality of light guide elements per LED can be used.
  • An optical waveguide element of such a luminous means can serve, for example, as a primary optic of one or more LEDs or be designed as such a primary optic, for example by the optical waveguide element being injection-molded directly onto one or more LEDs with its at least one light coupling surface.
  • At least the light incoupling surface, the light exit surface and the optionally provided Lichtumlenkelles represent optically active surfaces of the light guide element.
  • the light input surface and the light exit surface are optical interfaces as optically active surfaces.
  • the remaining surfaces of the light guide element may also be optically active surfaces, provided that they contribute free from unwanted light extraction by total reflection for guiding light.
  • finger-shaped light guide elements having a much elongated than flat expanded geometry, represent a special case, as apart from an optionally provided, in principle arbitrarily executable curvature, the light exit surface at least a portion of the light input surface in terms of the propagation of light in the light guide element opposite surface is.
  • the base and top surfaces of the cylinder comprise the light exit and light coupling surfaces which are opposite in the direction of propagation of the light in the optical waveguide element.
  • Examples of such geometric bodies are both straight or skewed general cylinders, cones, truncated cones, egg-shaped objects, ellipsoids and prisms in particular, as well as rotation bodies in general.
  • rotational bodies are also included around curved curves.
  • the term of the cylinder axis includes straight or curved curves that are formed by the centers of parallel cross-sectional planes through the geometric shape. Accordingly, in a curved optical waveguide element, the light accordingly propagates along the curved curve, wherein it is actually guided to this propagation by single or multiple total reflection on optically effective surfaces of the optical waveguide element.
  • the base and top surfaces need not be parallel to one another in the case of finger-shaped optical waveguide elements, for example if the finger-shaped optical waveguide element is curved or spirally running, for example.
  • the light exit surface and / or an optionally provided light redirecting surface can be provided with light outcoupling structures.
  • Lichtauskoppel Concepten standing at an angle to the coupled into the light guide element light, in which no total reflection takes place and the light optionally refraction in the transition from the material of the light guide element to this surrounding medium in one or more, a predetermined light distribution sufficient or contributing directions emerges from the light exit surface.
  • Lichtumlenk sequence Lichtauskoppel Alternatively or additionally provided on a Lichtumlenk sequence Lichtauskoppel devis, however, direct the light coupled into the light guide element at an angle to the light exit surface, in which there is no total reflection at this, so that the light the transition between the material of the light guide element and the surrounding medium in the area the light exit surface can happen.
  • the light in turn optionally exits from the light exit surface under refraction during the transition from the material of the light guide element to the medium surrounding it in one or more directions sufficient or contributing to a given light distribution.
  • These light extraction structures may include, for example, a plurality of prisms and / or pads and / or rollers as Lichtauskoppieri.
  • one or more light exit surfaces and / or one or more optionally provided light deflection surfaces assigned to one or more light exit surfaces can be designed with light extraction structures and / or free of light extraction structures.
  • JP 2-164612 A It is known to provide an arranged above a sun visor of a motor vehicle vanity mirror pivotally mounted above the vanity light guide element.
  • the light guide element extends over the entire width of the make-up mirror.
  • Light of a hidden in the sun visor light source is coupled both directly and indirectly via a reflector over the entire width of a light guide element engaging light input surface distributed in the light guide element.
  • the reflector extends over the entire light input surface.
  • the light source is placed in the center of the reflector.
  • the reflector is V-shaped with flat legs.
  • the light source is located directly opposite the light input surface.
  • the optical waveguide element is arranged pivotable relative to the light source about an axis running parallel to the light coupling surface.
  • the reflector is designed as a spring element, which spring-loaded the light guide element from a pivoted position, wherein the legs of the reflector are pressed into a common plane, back into a pivoted position. Due to the spring load, the light guide element pivots when opening a protective cap covering the make-up mirror.
  • EP 1 801 492 A1 It is known to capture scattered light in a light coupling in a rod-shaped light guide element via a reflector, deflect and coupled via a second light function, further light input surface of the same light guide element in a different direction from the original light coupling direction.
  • the light guide element fulfills different light functions in different directions.
  • JP 6-203606 A It is known to arrange a reflector following a light guide element.
  • the reflector is illuminated by means of an optical fiber element.
  • the invention is based on the object to develop a light source with a finger-shaped light guide element, which on the one hand meets high quality requirements and a high optical quality, and on the other hand, the fulfillment of a predetermined light distribution of a light function, for example, a motor vehicle light contributes and thus suitable for use preferably in a motor vehicle light is, and moreover, as simple and inexpensive to produce. It is another object of the invention to provide a motor vehicle light comprising at least one such illuminant.
  • a first subject of the invention accordingly relates to a luminous means comprising at least one finger-shaped, for example straight or preferably for example in a plane and / or particularly preferably three-dimensionally curved in space light guide element having a Lichteinkoppel reaction and one of the Lichteinkoppelization different light exit surface and one or more, the Lichteinkoppel requirements and the light exit surface interconnecting side walls, and at least one light source.
  • the light emitted by the at least one light source enters the at least one finger-shaped light guide element exclusively via the light coupling surface.
  • At least one reflector is arranged in the beam path of the light between the at least one light source and the light coupling surface of the at least one finger-shaped light guide element.
  • the reflector deflects the light emitted by the at least one light source in its at least one light emission direction into at least one light input direction to the light input surface of the finger-shaped light conductor element.
  • the reflector consists of at least two reflector sections, a first main reflector section and at least one second secondary reflector section, which is preferably angled relative to the main reflector section.
  • the light exit surface of the finger-shaped light guide element is executed free of Lichtauskoppel Modellen.
  • the reflector consists of three reflector parts.
  • main reflector section and a secondary reflector section, for example, one side of the main reflector section or partially surrounding it and preferably angled relative to the main reflector section.
  • the secondary reflector sections may be arranged symmetrically or asymmetrically around the one main reflector section and / or be angled differently from the main reflector section and / or form further secondary secondary reflector sections partially separated from the main reflector section by at least one secondary reflector section therebetween.
  • the one or more outer secondary reflector sections no longer bound themselves directly to the main reflector section, but instead are arranged separated from the main reflector section by one or more secondary reflector sections.
  • the central, for example, central reflector section collimates the light emitted by the light source and reflected in a Lichteinkoppelsch light such that it passes after its entry into the finger-shaped light guide element through the Lichteinkoppel constitutional this free of interaction, for example, by total reflection with the optically effective surfaces forming side walls of the finger-shaped light guide element and below Refraction or free thereof at the transition from the optical fiber material to the surrounding medium through the light exit surface of the finger-shaped Light guide element exits again.
  • One or more adjacent sub-reflector portions direct the light in one or more Lichteinkoppelschen to the light input surface, so that this one or more times interacts with the side walls under total reflection after being coupled into the finger-shaped light guide element by its light coupling surface and finally deflected at an angle to that of the main reflector and by the finger-shaped optical waveguide element propagated freely from interaction propagates light with refraction during the transition from the optical waveguide material to the surrounding medium and / or free from refraction from the light exit surface.
  • the one or more secondary reflector sections adjacent to the main reflector section may be designed such that they cover different light exit angle areas from the light exit area, the light exit angle areas overlap one another and / or smoothly, merge seamlessly into one another and / or adjoin one another and / or are separated from one another.
  • the light input surface of the finger-shaped light guide element may be flat, spherical or formed as a free-form surface.
  • the light incoupling surface designed with or without light-out coupling elements can therefore be curved flat or curved one or two-dimensionally or curved.
  • the one-dimensional curved design it is curved in one direction only, whereas in the case of a two-dimensional arched design, it is also arched in the remaining direction.
  • the light exit surface of the finger-shaped optical waveguide element may be flat or curved in one or two dimensions.
  • the light exit surface which is designed to be free of light output elements, can be curved in a straight direction or curved in one direction or curved / curved in both directions.
  • the side walls may be conical, cylindrical or rectangular.
  • the side walls may be provided with Lichtauskoppel Weg, which in the finger-shaped light guide element deflected light at an angle to the light exit surface, in which no total reflection occurs at this, so that the light can pass through the transition between the material of the finger-shaped light guide element and the surrounding medium in the region of the light exit surface.
  • Lichtauskoppel Modellen which in the finger-shaped light guide element deflected light at an angle to the light exit surface, in which no total reflection occurs at this, so that the light can pass through the transition between the material of the finger-shaped light guide element and the surrounding medium in the region of the light exit surface.
  • the light in turn optionally exits from the light exit surface under refraction during the transition from the material of the light guide element to the medium surrounding it in one or more directions sufficient or contributing to a given light distribution.
  • the side walls may be grained, for example.
  • At least the one or more secondary reflector parts may be provided with a roll and / or cushion and / or prism structure.
  • One or more reflector sections preferably one or more secondary reflector sections, can be structured, for example, with scattering elements.
  • the at least one light source that injects light into the finger-shaped light guide element is preferably an LED with the advantages described above.
  • the invention provides an arrangement of a reflector between one or more light sources and the light input surface of a finger-shaped light guide element realized.
  • the at least one light emission direction of the light source is directed transversely to the Lichteinkoppelides via the light input surface of the light guide.
  • the reflector deflects the light by reflection from the at least one light emission direction in Lichteinkoppelcardi.
  • the reflector obtains a targeted shaping of the light bundle deflected in the light-incoupling direction, so that the light when discharging from the remote light exit surface of the finger-shaped light guide element contributes to the fulfillment of a light distribution of a light means to be filled by means of the illuminant comprising the finger-shaped light guide element.
  • the reflector is divided into different parts.
  • a central main reflector section collimates the light in such a way that, after it has entered the finger-shaped optical waveguide element, it is free of light by its light input surface Interaction, for example, by total reflection with the optically effective surfaces forming side walls of the finger-shaped light guide element happens and exits under refraction or free thereof through the light exit surface of the finger-shaped light guide element again.
  • One or more adjacent sub-reflector portions direct the light in a direction to the light incoupling surface, that this one or more times interacts with the side walls under total reflection after coupling into the finger-shaped light guide element and finally exits at an angle from the light exit surface under refraction from the light guide material to the surrounding medium again ,
  • the invention provides a simplification of the geometry of the light exit surface of a finger-shaped light guide element of a light source comprising at least the finger-shaped light guide element and a light source by using a reflector for light deflection and subsequent light coupling of the light emitted by a light source via the light coupling surface of the finger-shaped light guide element.
  • the simplification of the geometry includes the omission of a structuring of the light exit surface previously required for obtaining a legally prescribed light distribution, for example by means of a cushion or roller structure.
  • Additional advantages result from obtaining a light distribution that can be adapted to a given light distribution, for example, to legal requirements such as various light functions. Unnecessary areas outside the given light distribution are not illuminated. Otherwise given away light can be used targeted and optimized.
  • a second subject of the invention relates to a motor vehicle light with a lamp housing enclosed by a lamp housing and a lens, and at least one lamp accommodated in the lamp interior for fulfilling at least one light function of the motor vehicle lamp.
  • a lamp housing enclosed by a lamp housing and a lens
  • at least one lamp accommodated in the lamp interior for fulfilling at least one light function of the motor vehicle lamp.
  • bulbs is a previously described light source with a light source, a finger-shaped light guide element and arranged between the light source and the light input surface of the finger-shaped light guide element reflector.
  • the Reflector deflects the light emitted by the light source in the light emission direction in the light input direction to the light input surface of the finger-shaped light guide element.
  • the motor vehicle light allows the use of the advantages of the above-described light source in the field of vehicle lighting.
  • the motor vehicle light may be formed, for example, as a tail lamp for a motor vehicle.
  • the motor vehicle light can be configured as a high set third brake light.
  • a motor vehicle light bulbs 01 comprises at least one preferably as an LED light source 02, at least one, for example, straight or in a plane and / or curved in space three-dimensionally extending finger-shaped light guide element 03 and at least one arranged in the beam path of the light between the light source 02 and the finger-shaped light guide element 03 reflector 07th
  • One or more light sources 02 may be associated with a finger-shaped light guide element 03 or a plurality of finger-shaped light guide elements 03 of one or more light sources 02, even if only one light source 02 and / or only one finger-shaped light guide element 03 is discussed later.
  • the light source 01 can also have a plurality of reflectors 07, each of which reflects light to a finger-shaped light guide element 03. If the light source 01 has a plurality of finger-shaped optical waveguide elements 03, then it also requires a plurality of reflectors 07, one per finger-shaped optical waveguide element 03. If there are several light sources 02 per finger-shaped optical waveguide element 03, a reflector 07 per finger-shaped optical waveguide element 03 can, but is not necessarily, sufficient.
  • the finger-shaped optical waveguide element 03 has a light input surface 04 associated with at least one light source 02 and a light exit surface 05 different from the light coupling surface 04.
  • the finger-shaped light guide element 03 furthermore has one or more side walls 06 which connect the light input surface 04 and the light exit surface 05 to one another.
  • the light emitted by the light source 02 in its at least one light emission direction LA enters the finger-shaped light guide element 03 exclusively via the light coupling surface 04.
  • the reflector 07 is arranged in the beam path of the light between the light source 02 and the light input surface 04 of the finger-shaped light guide element 03.
  • the reflector 07 redirects the light emitted by the at least one light source 02 in its at least one light emission direction LA into at least one light input direction LE to the light coupling surface 04 of the finger-shaped light conductor element 03.
  • the reflector 07 consists of at least two reflector parts 08, 09.
  • the Reflector sections 08, 09 are a main reflector section 08 forming a first reflector section and at least one secondary reflector section 09 forming a second reflector section, preferably angled relative to the main reflector section 08.
  • the main reflector section 08 reflects and collimates the light emitted by the light source 02 in one or more light emission directions LA during the deflection in at least one Lichteinkoppelsch such that it after its entry into the finger-shaped light guide element 03 by the Lichteinkoppel configuration 04 this free of interaction, for example by Total reflection with the optically effective surfaces forming side walls 06 of the finger-shaped light guide element 03 as through the beam path LH in Fig. 1 shown passes and with refraction at the transition from the light guide material to the surrounding medium or free thereof exits through the light exit surface 05 from the finger-shaped light guide element 03 again.
  • the at least one secondary reflector section 09 adjacent to the main reflector section 08 reflects and deflects the light emitted by the light source 02 in one or more light emission directions LA during the deflection in at least one light input direction LE to the light input surface 04 such that this enters the finger-shaped light guide element 03 after it has entered its light coupling surface 04 one or more times with the side walls 06 of the finger-shaped optical waveguide element 03 as through the beam path LN in Fig.
  • This angle can contribute to the fulfillment of a given light distribution.
  • the angle can be an angular range.
  • Fig. 1 It is to be shown in Fig. 1 to hold that in the light incidence direction LE supposedly from the light source 02 to the light incidence surface 04 extending light only seems to come directly from the light source 02, but in fact has already been reflected by the reflector 07.
  • Fig. 2 shows in the side view of the page, on which the supposedly wrong representation is based.
  • the light exit surface 05 of the finger-shaped light guide element 03 is designed to be free of light extraction structures.
  • At least one secondary reflector section 09 can be angled relative to the main reflector section 08.
  • all secondary reflector sections 09 are angled relative to the main reflector section 08.
  • the light input surface 04 of the finger-shaped light guide element 03 may be flat, spherical or formed as a free-form surface.
  • the light coupling-in surface 04 which is designed with or without light-outcoupling elements, can be curved flat or curved in one or two dimensions or curved.
  • the light incoupling surface 04 is curved in only one direction, corresponding to only one curvature about a first axis, whereas the light incoupling surface 04 is arched in a two-dimensional curved embodiment in the remaining direction, corresponding to a further curvature by a second, for example skewed to the first axis or this intersecting axis.
  • the light exit surface 05 of the finger-shaped optical waveguide element 03 may be flat or curved in one or two dimensions.
  • the light exit surface 05 is curved in only one direction, corresponding to only one curvature about a first axis, whereas the light exit surface 05 is arched in a two-dimensional curved embodiment in the remaining direction, corresponding to a further curvature to a second, for example skewed to the first axis or this intersecting axis.
  • the side walls 06 of the finger-shaped light guide element 03 may be conical, cylindrical or rectangular.
  • the side walls 06 of the finger-shaped light guide element 03 may be provided with Lichtauskoppel Modellen which direct into the finger-shaped light guide element 03 coupled light at an angle to the light exit surface 05, in which no total reflection occurs at this, so that the light the transition between the material of the finger-shaped light guide element 03 and the surrounding medium in the region of the light exit surface 05 can happen.
  • the light in turn optionally exits from the light exit surface 05, with refraction when passing from the material of the finger-shaped light guide element 03 to the surrounding medium in one or more directions, for example a predetermined light distribution.
  • the side walls 06 may be grained.
  • At least one secondary reflector section 09 can be provided with a roll and / or cushion and / or prism structure 10 in order to deflect the light in one or more desired Lichteinkoppelschen LE.
  • At least one reflector section 08, 09 can be structured with scattering elements, for example in the form of the aforementioned roll and / or cushion and / or prism structure 10. These may be provided to contribute to one or more particular Lichteinkoppelschen LE.
  • the reflector 07 of the lamp 01 may comprise only two reflector sections 08, 09, a main reflector section 08 and a secondary reflector section 09 preferably angled relative to the main reflector section 08.
  • the secondary reflector section 09 is arranged on one side of the main reflector section 08 or partially surrounding it.
  • the reflector 07 of the luminous means 01 can consist of three reflector sections, a first, central main reflector section 08 and, on both sides of the main reflector section 08, a second secondary reflector section 09 preferably angled relative to the main reflector section 08.
  • the illuminant 01 can be provided for use in a motor vehicle luminaire with a luminaire interior enclosed by a luminaire housing and a lens, in the luminaire interior of which at least one illuminant 01 fulfills at least one light function of the motor vehicle luminaire is housed.
  • the light coupling takes place in the finger-shaped light guide element 03 by the finger-shaped light guide element 03 is attached to a reflector 07 denoted as indirectly.
  • the reflector 07 in turn may be directly connected to a light source 02, for example an LED.
  • the reflector 07 is specially adapted to the geometry of the finger-shaped light guide element 03 and converges the light accordingly, before it enters the finger-shaped light guide element 03 via the light coupling surface 04.
  • the light exit surface 05 of the finger-shaped optical waveguide element 03 is little or not curved and executed free of optical elements. Nevertheless, for example, a legally prescribed light distribution is made possible.
  • Light from the light exit surface 05 of the finger-shaped light guide element 03 is thereby also of angular ranges greater than 45 ° to the in Fig. 1 still visible with the optical axis coincident with the optical path LH.
  • the reflector 07 covers the light incoupling surface 04 of the finger-shaped light guide element 03 in whole or in part.
  • the reflector 07 consists of a centered main reflector section 08 and these surrounding angled parabolic or disorder secondary reflector sections 09.
  • the main reflector section 08 and the preferably angled secondary reflector sections 09 can in turn be made with optical structures, for example with cushions, preferably with a roll and / or cushion and / or Prism structure 10 be damaged.
  • Light coming from the central main reflector section 08 enters via the light coupling surface 04 in the finger-shaped light guide element 03 and passes this according to the beam path LH at least for the most part without interacting with the side walls 06.
  • the light exit surface 05 At the light exit surface 05 only little or no refraction of light takes place. The latter is dependent on the curvature of the light exit surface 05.
  • Light from the preferably angled secondary reflector sections 09 enters the finger-shaped optical waveguide element 03 via the light coupling surface 04 and passes this in accordance with the beam path LN with one or more interactions with the side walls 06 of the finger-shaped optical waveguide element 03.
  • the angle of incidence of the light is selected such that Total reflection takes place and the light in a to optical axis steeper angle on the light exit surface 05 occurs, as is the case with the beam path LH.
  • the light exit surface 05 occurs, depending on the curvature, another refraction of light instead. This light thus operates the outer or inner angular ranges of a given or desired light distribution.
  • the curvature of the light exit surface 05 and optionally the scattering means arranged on the reflector 07 roll and / or cushion and / or prism structures 10 and / or scattering elements can be a uniform, seamless course of the finger-shaped light guide element 03 corresponding to the beam path LH directly passing light and the finger-shaped light guide element 03 corresponding to the beam path LN on the side walls 06 by total reflection or multiple deflected light can be achieved.
  • the finger-shaped light guide element 03 thereby scatters the light into wide angular ranges of more than 45 ° with simultaneously only slightly curved light exit surface 05 and without visible optical elements on the light exit surface 05.
  • the light input surface 04 of the finger-shaped light guide element 03 may be planar, spherical or designed as a free-form surface.
  • the side walls 06 may be conical, cylindrical or rectangular.
  • the light exit surface 05 of the finger-shaped light guide element 03 can be designed as described above.
  • the side walls 06 of the finger-shaped light guide element 03 may be grained.
  • the reflector 07 can also be designed as a direct reflector 07 or as a free-form surface.
  • the surface of the reflector 07 may be grained or provided with scattering elements, for example with a roll and / or cushion and / or prism structure 10.
  • the optical quality achievable with the invention can be further increased, because such a light source an optimal design of the entire Beam path of the light generation until it leaves the light source 01 through the light exit surface 05 of the finger-shaped light guide element 03 allows. In this way, the unwanted leakage of light at other than the intended locations of the finger-shaped optical waveguide element 03, the so-called leakage light, at least approximately completely avoided, regardless of which type LED is used as the light source 02.
  • An LED comprises in addition to the already mentioned at least one LED chip and at least one contact means for electrically contacting the LED chip.
  • each LED has a bonding wire per LED chip, which each electrically contacts a LED chip.
  • This bonding wire forms a first contact means for the LED chip of the LED.
  • the bonding wire may be connected to a first electrical connection, which may be provided for electrical contacting of the LED, for example with a first conductor track of a luminous means carrier.
  • a second contact means for the LED chip of the LED forms the LED chip itself.
  • For electrical contacting of the LED chip may be connected to a second electrical connection, which may be provided for electrical contacting of the LED, for example with a second conductor of a lamp carrier.
  • the LED can have a primary reflector directly surrounding the LED chip.
  • This primary reflector can be formed, for example, by walls of a recess surrounding the LED chip and / or by a cup in which the LED chip is arranged.
  • the cup may be connected to, form or include the mentioned second port or be encompassed by it.
  • LEDs are known for through-hole mounting (THT), Surface Mounted Device (SMD) LEDs and LEDs where the bare-chip LED chip (Chip On Board) is bonded directly to the illuminant carrier.
  • TCT through-hole mounting
  • SMD Surface Mounted Device
  • LEDs where the bare-chip LED chip (Chip On Board) is bonded directly to the illuminant carrier.
  • THT LEDs are the commonly known type LEDs. They are also referred to as leaded LEDs, since they are made of a transparent at least in a desired emission direction encapsulation, e.g. in the form of an encapsulation or an encapsulation, which includes a LED chip with a first electrical connection, for example in the form of an anode terminal connecting bonding wire and connected to a second electrical connection, for example in the form of a cathode terminal, LED chip. From the encapsulation protrude only the designated as little legs wires of the first electrical connection and the second electrical connection as the anode and cathode terminals of the THT-LED.
  • the second electrical connection embodied, for example, as a cathode connection can in this case be provided with a cup mentioned above, in which the LED chip is arranged.
  • the bonding wire leads from the example executed as an anode terminal first connection from outside the cup coming to the LED chip.
  • SMD LEDs consist of a leadframe with at least one mounting surface for at least one LED chip and electrical connection surfaces.
  • the leadframe is partially encapsulated by a plastic body with at least one recess freeing at least one mounting surface.
  • the electrical connection surfaces of the leadframe are also kept free as the electrical connections of the SMD LED for later surface mounting.
  • the at least one LED chip is arranged and electrically contacted at the bottom of the at least one recess extending to the at least one mounting surface.
  • the LED chip is arranged on a first portion of the leadframe connected to at least one first electrical connection area.
  • a bonding wire connects the LED chip to a second portion of the leadframe, which in turn is connected to at least one second electrical pad.
  • the reaching at its base to the mounting surface recess may be designed reflector-like.
  • the walls of the recess form the above-mentioned primary reflector. Here, the walls can be coated reflective.
  • COB LEDs consist of one directly on a light source carrier to be arranged, unhoused LED chip and a bonding wire.
  • the back side of the LED chip forms the first electrical connection of the COB LED.
  • For electrical contacting of the LED chip is electrically connected on its back directly to a first conductor of a light source carrier, for example by soldering or welding.
  • the bonding wire forming the second electrical connection of the COB LED is also electrically connected to a second conductor track of the illuminant carrier, for example by soldering or welding.
  • One or more of the aforementioned light source carriers may be part of a light source 01.
  • the invention is particularly applicable in the field of the production of light sources, as may be provided, for example, for motor vehicle lights, as well as in the field of production of motor vehicle lights industrially applicable.

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Abstract

Es werden ein Leuchtmittel (01) sowie eine Kraftfahrzeugleuchte umfassend ein solches Leuchtmittel (01) beschrieben. Das Leuchtmittel (01) umfasst mindestens eine Lichtquelle (02) und mindestens ein fingerförmiges Lichtleiterelement (03) mit einer Lichteinkoppelfläche (04) sowie einer von der Lichteinkoppelfläche (04) verschiedenen Lichtaustrittsfläche (05) und einer oder mehreren, die Lichteinkoppelfläche (04) und die Lichtaustrittsfläche (05) miteinander verbindenden Seitenwänden (06). Das von der mindestens einen Lichtquelle (02) in deren mindestens einer Lichtabstrahlrichtung (LA) ausgestrahlte Licht tritt ausschließlich via der Lichteinkoppelfläche (04) in das Lichtleiterelement (03) ein. Die Lichtaustrittsfläche (05) des Lichtleiterelements (03) ist frei von Lichtauskoppelstrukturen ausgeführt. Im Strahlengang des Lichts zwischen der mindestens einen Lichtquelle (02) und der Lichteinkoppelfläche (04) des wenigstens einen Lichtleiterelements (03) ist zumindest ein Reflektor (07) angeordnet. Der Reflektor (07) lenkt das von der mindestens einen Lichtquelle (02) in deren mindestens einer Lichtabstrahlrichtung (LA) ausgestrahlte Licht in mindestens eine Lichteinkoppelrichtung (LE) zur Lichteinkoppelfläche (04) des Lichtleiterelements (03) um. Der Reflektor (07) besteht aus zumindest zwei Reflektorpartien (08, 09), einer Hauptreflektorpartie (08) und mindestens einer Nebenreflektorpartie (09). Die Hauptreflektorpartie (08) kollimiert das Licht bei der Umlenkung derart, dass es nach dessen Eintritt in das Lichtleiterelement (03) durch dessen Lichteinkoppelfläche (04) dieses frei von Interaktion mit den Seitenwänden (06) passiert und durch die Lichtaustrittsfläche (05) wieder austritt. Die mindestens eine Nebenreflektorpartie (09) lenkt das Licht bei der Umlenkung derart, dass dieses nach dessen Eintritt in das Lichtleiterelement durch dessen Lichteinkoppelfläche (04) ein- oder mehrfach mit der oder den Seitenwänden (06) unter Totalreflexion interagiert und unter einem Winkel gegenüber dem vom Hauptreflektor (09) umgelenkten und durch das Lichtleiterelement (03) frei von Interaktion hindurch propagierten Licht aus der Lichtaustrittsfläche (05) wieder austritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein vorzugsweise für eine Kraftfahrzeugleuchte zur Erfüllung einer Lichtfunktion derselben vorgesehenes Leuchtmittel mit einem fingerförmigen Lichtleiterelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Kraftfahrzeugleuchte mit einem zur Erfüllung wenigstens einer deren einer oder mehreren Lichtfunktionen vorgesehenen solchen Leuchtmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
  • Jede Kraftfahrzeugleuchte erfüllt je nach Ausgestaltung eine oder mehrere Aufgaben bzw. Funktionen, zu deren Erfüllung je mindestens eine Lichtfunktion der Kraftfahrzeugleuchte vorgesehen ist. Lichtfunktionen sind beispielsweise bei einer Ausgestaltung als Scheinwerfer eine die Fahrbahn ausleuchtende Funktion, oder bei einer Ausgestaltung als Signalleuchte eine Signalfunktion, wie beispielsweise eine Wiederholblinklichtfunktion zur Fahrtrichtungsanzeige oder eine Bremslichtfunktion zur Anzeige einer Bremstätigkeit, oder z.B. einer Begrenzungslichtfunktion, wie etwa einer Rücklichtfunktion, zur Sicherstellung einer Sichtbarkeit des Kraftfahrzeugs bei Tag und/oder Nacht, wie etwa bei einer Ausgestaltung als Heckleuchte oder Tagfahrleuchte. Jede Lichtfunktion muss dabei eine beispielsweise gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung erfüllen. Die Lichtverteilung legt dabei mindestens einzuhaltende, umgangssprachlich als Helligkeit bezeichnete Lichtströme in zumindest einzuhaltenden Raumwinkelbereichen fest.
  • Beispiele für Kraftfahrzeugleuchten sind am Fahrzeugbug, an den Fahrzeugflanken und/oder an den Seitenspiegeln sowie am Fahrzeugheck angeordnete Wiederholblinkleuchten, Ausstiegsleuchten, beispielsweise zur Umfeldbeleuchtung, Begrenzungsleuchten, Bremsleuchten, Nebelleuchten, Rückfahrleuchten, sowie typischerweise hoch gesetzte dritte Bremsleuchten, so genannte Central, High-Mounted Braking Lights, Tagfahrleuchten, Scheinwerfer und auch als Abbiege- oder Kurvenlicht verwendete Nebelscheinwerfer, sowie Kombinationen hiervon.
  • Eine Kraftfahrzeugleuchte umfasst im Wesentlichen einen von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens ein darin beherbergtes, mindestens eine Lichtquelle umfassendes Leuchtmittel für wenigstens eine Lichtfunktion der Kraftfahrzeugleuchte.
  • Als Lichtquellen kommen in Kraftfahrzeugleuchten unter anderem wegen ihres geringen Stromverbrauchs und geringen Bauraumbedarfs vermehrt Leuchtdioden zum Einsatz. Diese bestehen aus mindestens einem Lichtemittierende-Diode-Halbleiter-Chip, kurz LED-Chip, sowie wenigstens einer beispielsweise durch Spritzgießen angeformten, den mindestens einen LED-Chip ganz oder teilweise umhüllenden Primäroptik. Auch sind Kraftfahrzeugleuchten bekannt, in denen reine LED-Chips ohne angeformte Primäroptiken zum Einsatz kommen. Im Folgenden wird deshalb der Einfachheit halber nicht mehr zwischen Leuchtdiode und LED-Chip unterschieden und statt dessen einheitlich der Begriff LED stellvertretend für beide Ausgestaltungen verwendet, es sei denn, es ist explizit etwas anderes erwähnt. Herausragende Eigenschaften von LEDs im Vergleich zu anderen, konventionellen Lichtquellen von Leuchtmitteln sind eine wesentlich längere Lebensdauer und eine wesentlich höhere Lichtausbeute bei gleicher Leistungsaufnahme. Dadurch und unter anderem auch wegen ihrer kompakteren Abmessungen können durch Verwendung von LEDs als Lichtquelle von Leuchtmitteln besonders kompakte Kraftfahrzeugleuchten verwirklicht werden, die an fast jede nur erdenkliche Einbausituation angepasst sein können.
  • Wenigstens einer Lichtquelle des Leuchtmittels können ein oder mehrere zur Ausformung einer beispielsweise gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung beitragende Optikelemente zur Lichtlenkung zugeordnet sein.
  • Die Lichtscheibe ist durch eine heutzutage meist aus einem Kunststoff hergestellte, transparente Abdeckung gebildet, welche den Leuchteninnenraum abschließt und die darin beherbergten Bauteile, wie etwa ein oder mehrere Leuchtmittel, Reflektoren sowie alternativ oder zusätzlich vorgesehene Optikelemente gegen Witterungseinflüsse schützt.
  • Das Leuchtengehäuse bzw. der Leuchteninnenraum kann in mehrere Kammern mit jeweils eigenen Lichtquellen und/oder Leuchtmitteln und/oder Optikelementen sowie gegebenenfalls Lichtscheiben unterteilt sein, von denen mehrere Kammern gleiche und/oder jede Kammer eine andere Lichtfunktionen erfüllen kann.
  • Bei den erwähnten Optikelementen kann es sich um wenigstens einen Reflektor und/oder um mindestens eine Linse und/oder um eine oder mehrere im Strahlengang zwischen wenigstens einer Lichtquelle des Leuchtmittels und der Lichtscheibe angeordnete Optikscheiben oder dergleichen handeln.
  • Beispielsweise kann in dem Leuchteninnenraum mindestens ein hinter wenigstens einer Lichtquelle zumindest eines Leuchtmittels angeordneter Reflektor untergebracht sein. Der Reflektor kann zumindest zum Teil durch ein separates Bauteil und/oder durch wenigstens einen Teil des Leuchtengehäuses selbst gebildet sein, beispielsweise vermittels einer zumindest teilweisen, reflektierenden Beschichtung.
  • Die Lichtscheibe selbst kann alternativ oder zusätzlich als ein Optikelement ausgebildet sein, beispielsweise indem sie vorzugsweise an deren Innenseite mit einer zur Erzeugung einer oder mehrerer zuvor erwähnter gesetzlich vorgegebener Lichtverteilungen beitragenden optischen Struktur versehen ist. Hierdurch kann gegebenenfalls auf eine Optikscheibe verzichtet werden.
  • Jedes Optikelement, selbst Lichtquellen, beispielsweise der Primäroptikkörper einer LED oder der Glaskolben einer Gasentladungs- oder Glühlampe, ebenso wie beispielsweise eine plan ausgeführte Lichtscheibe bilden und/oder verfügen über optisch wirksame Oberflächen, die den Strahlengang des Lichts von dessen Entstehung am Ort der Lichtemission bis zum Verlassen der Kraftfahrzeugleuchte beeinflussen. Optisch wirksame Oberflächen, an denen ein optischer Übergang zwischen Medien mit unterschiedlichem optischem Brechungsindex stattfinden, werden hierbei als optische Grenzflächen bezeichnet.
  • Dabei trägt jedes Optikelement, jede optische Grenzfläche sowie jede andere optisch wirksame Oberfläche im Strahlengang des Lichts einer Lichtfunktion vom Ort der Lichtemission bis zum Verlassen durch die Lichtscheibe der Kraftfahrzeugleuchte derart ihren Teil zur Einhaltung einer erwünschten und/oder beispielsweise gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung bei, dass am Ende, wenn das Licht nach dem Passieren der Lichtscheibe die Kraftfahrzeugleuchte verlassen hat, die entsprechende Lichtverteilung der entsprechenden Lichtfunktion erfüllt wird, unabhängig davon, ob ein mehr oder minder großer Teil des hierbei aufgewandten Lichts abweichend von der vorgegebenen Lichtverteilung aus der Kraftfahrzeugleuchte austritt.
  • Ein damit einhergehendes Problem bei der Erfüllung der Vorgaben einer beispielsweise gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung einer Lichtfunktion einer Kraftfahrzeugleuchte mittels der bekannten Optikelemente ist eine nur eingeschränkte optische Güte. Dies ist dadurch bedingt, dass zur Erfüllung einer vorgegebenen Lichtverteilung ein mehr oder minder großer Teil des für eine Lichtfunktion aufgewandten Lichts abweichend von der vorgegebenen Lichtverteilung aus der Kraftfahrzeugleuchte austritt. Eine Ursache hierfür ist, dass die ein Verhältnis des in einer gewünschten Lichtverteilung aus einer Kraftfahrzeugleuchte austretenden und einer Lichtfunktion zugeordneten Lichts zu dem von der oder den zur Erfüllung der Lichtfunktion vorgesehenen Lichtquellen ausgestrahlten Lichts widerspiegelnde optische Güte unter Anderem abhängig ist von:
    • der Genauigkeit der relativen Ausrichtung der zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung benötigten, im Strahlengang von der mindestens einen Lichtquelle bis zum Austritt aus der Kraftfahrzeugleuchte durch die Lichtscheibe hindurch angeordneten Optikelemente. Die optische Güte ist beispielsweise um so geringer, je ungenauer die zur Erzielung der gewünschten Lichtverteilung benötigten Bauteile beginnend bei der Lichtquelle relativ zueinander ausgerichtet sind.
    • der Präzision sämtlicher im Strahlengang vom Ort der Lichtemission bis zum Verlassen der Lichtscheibe optisch wirksamen Oberflächen, einschließlich optischer Grenzflächen, wie etwa der Oberflächenbeschaffenheit der erwähnten Optikelemente und/oder der Lichtquelle selbst. So trägt die Qualität beispielsweise der Oberflächen der Lichtaustritts- und der gegebenenfalls vorgesehenen Lichtumlenkflächen eines Lichtleiterelements wesentlich zur optischen Güte bei, weil das in ein Lichtleiterelement eingekoppelte Licht um so genauer einer vorgegebeben Lichtverteilung beitragend wieder aus dem Lichtleiterelement austritt, je präziser diese Oberflächen beschaffen sind.
    • der Anzahl an optischen Übergängen bzw. optischen Grenzflächen im Strahlengang zwischen Medien mit unterschiedlichem optischem Brechungsindex.
  • Bedingt durch Abweichungen von einer theoretischen, optimalen Anordnung und Ausgestaltung aller Optikelemente sowie aller optisch wirksamen Oberflächen einschließlich optischer Grenzflächen muss damit ein wesentlich höherer Lichtstrom aufgewandt werden, als einer beispielsweise gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung entsprechend aus einer Kraftfahrzeugleuchte austritt. Dabei verschlechtert sich die optische Güte, je mehr Licht abweichend von einer erwünschten oder erforderlichen, beispielsweise gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung verloren geht. Dies hat einerseits einen hohen Bauraumbedarf zur Folge, zieht andererseits aufgrund der hierfür erforderlichen stärkeren und/oder mehreren Lichtquellen höhere Kosten nach sich und führt außerdem zu einem unnötig hohen Stromverbrauch einhergehend mit einer stärkeren Belastung und damit Auslegung des Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs.
  • Anstelle von oder zusätzlich zu einem oder mehreren der erwähnten Optikelemente werden in Kraftfahrzeugleuchten zunehmend unter dem Begriff Lichtleiterelement zusammengefasste Lichtleiter und/oder lichtleitende Optikkörper zur Lichtlenkung eingesetzt, beispielsweise weil diese eine für einen Betrachter verborgene Anordnung der Lichtquelle ermöglichen.
  • Mit Lichtleiterelementen kann im Vergleich zu mehreren einzeln oder gruppenweise im Leuchteninnenraum montierten Optikelementen eine Verbesserung der optische Güte erhalten werden.
  • Ein Lichtleiterelement besteht aus mindestens einer Lichteinkoppelpartie sowie mindestens einer Lichtauskoppelpartie. Die Lichtführung innerhalb des Lichtleiterelements erfolgt quasi verlustfrei vermittels Totalreflexion (TIR; Total Internal Reflexion). Unter anderem kann hierdurch zumindest zum Teil auf andere Optikelemente verzichtet werden. Beim zur Herstellung von Lichtleiterelementen verwendeten Material handelt es sich überwiegend um transparente Kunststoffe. Die Herstellung der Lichtleiterelemente kann dadurch kostengünstig und automatisiert im Spritzguss erfolgen.
  • Die Lichteinkoppelpartie umfasst wenigstens eine zur Lichteinkopplung von mindestens einer Lichtquelle zumindest eines Leuchtmittels vorgesehene Lichteinkoppelfläche.
  • Die Lichtauskoppelpartie umfasst mindestens eine zur Lichtauskopplung des in das Lichtleiterelement eingekoppelten Lichts vorgesehene, vorzugsweise auf der Lichtleitervorderseite angeordnete, von der Lichteinkoppelfläche verschiedene Lichtaustrittsfläche, sowie gegebenenfalls mindestens eine wenigstens einer Lichtaustrittsfläche zugeordnete, von dieser zugeordneten Lichtaustrittsfläche verschiedene, beispielsweise auf der Lichtleiterrückseite gegenüber der Lichtaustrittsfläche angeordnete Lichtumlenkfläche.
  • Ein Lichtleiterelement, in das Licht mindestens einer Lichtquelle an mindestens einer Lichteinkoppelfläche ein- und an mindestens einer von der Lichteinkoppelfläche verschiedenen Lichtaustrittsfläche wieder ausgekoppelt wird, kann dabei als ein separates Bauteil beispielsweise im Leuchteninnenraum einer Kraftfahrzeugleuchte beherbergt oder Teil eines Leuchtmittels sein.
  • Beispielsweise kann ein Leuchtmittel einen oder mehrere Lichtleiterelemente sowie eine oder mehrere, das von ihnen ausgestrahlte Licht zumindest zum Teil in den wenigstens einen Lichtleiter einkoppelnde Lichtquellen umfassen.
  • Als zur Einkopplung von Licht in ein oder mehrere Lichtleiterelemente vorgesehene Lichtquellen werden bevorzugt LEDs vorgesehen. Bei der Kombination von Lichtleiterelementen und LEDs können je ein Lichtleiterelement je LED, mehrere LEDs je Lichtleiterelement oder mehrere Lichtleiterelemente je LED zum Einsatz kommen.
  • Ein Lichtleiterelement eines solchen Leuchtmittels kann beispielsweise als Primäroptik einer oder mehrerer LEDs dienen bzw. als eine solche Primäroptik ausgebildet sein, beispielsweise indem das Lichtleiterelement direkt mit seiner mindestens einen Lichteinkoppelfläche an eine oder mehrere LEDs angespritzt ist.
  • Zumindest die Lichteinkoppelfläche, die Lichtaustrittsfläche sowie die gegebenenfalls vorgesehene Lichtumlenkfläche stellen optisch wirksame Oberflächen des Lichtleiterelements dar. Bei der Lichteinkoppelfläche und der Lichtaustrittsfläche handelt es sich hierbei um optische Grenzflächen als optisch wirksame Oberflächen. Bei den verbleibenden Oberflächen des Lichtleiterelements kann es sich ebenfalls um optisch wirksame Oberflächen handeln, sofern diese frei von einer unerwünschten Lichtauskopplung durch Totalreflexion zur Lichtführung beitragen.
  • Auch als fingerförmige Lichtleiterelemente bezeichnete Lichtleiterelemente mit einer deutlich langgestreckteren als flächig ausgedehnten Geometrie, stellen einen Sonderfall dar, da abgesehen von einer gegebenenfalls vorgesehenen, prinzipiell beliebig ausführbaren Krümmung, die Lichtaustrittsfläche zumindest ein Teil einer der Lichteinkoppelfläche im Sinne der Propagation des Lichts im Lichtleiterelement gegenüberliegenden Fläche ist. So umfassen bei einem geraden oder gekrümmten oder schiefen, zylinderförmigen, fingeförmigen Lichtleiterelement die Grund- und Deckflächen des Zylinders die im Sinne der Propagation des Lichts im Lichtleiterelement gegenüber liegenden Lichtaustritts- und Lichteinkoppelflächen.
  • Unter dem Begriff zylinderförmig werden hierbei bestimmte Formen geometrischer Körper zusammengefasst:
    • sie weisen einen Mantel auf, der ein Volumen einschließt,
    • sie weisen eine Zylinderachse auf, die aus den Mittelpunkten benachbart aufeinanderfolgender paralleler Querschnittsebenen gebildet ist,
    • diese Zylinderachse kann gerade oder gekrümmt verlaufen,
    • die Querschnittsgeometrien können entlang der Zylinderachse gleichmäßig oder veränderlich sein.
  • Beispiele für derartige geometrische Körper sind sowohl gerade oder schiefe allgemeine Zylinder, Kegel, Kegelstumpfe, eiförmige Objekte, Ellipsoide und Prismen im Speziellen, als auch Rotationskörper im allgemeinen. Darüber hinaus sind auch Rotationskörper um gekrümmt verlaufende Kurven eingeschlossen. Der Begriff der Zylinderachse schließt dabei gerade oder gekrümmt verlaufende Kurven mit ein, welche durch die Mittelpunkte paralleler Querschnittsebenen durch die geometrische Form gebildet werden. In einem gekrümmt verlaufenden Lichtleiterelement propagiert demnach das Licht sinngemäß entlang der gekrümmt verlaufenden Kurve, wobei es tatsächlich durch ein- oder mehrfache Totalreflexion an optisch wirksamen Oberflächen des Lichtleiterelements zu dieser Propagation geführt wird.
  • Die Grund und Deckflächen müssen demnach bei fingerförmigen Lichtleiterelementen keinesfalls parallel zueinander liegen, beispielsweise wenn das fingerförmige Lichtleiterelement beispielsweise gekrümmt oder spiralartig verlaufend ausgeführt ist.
  • Damit das in ein Lichtleiterelement eingekoppelte Licht einer beispielsweise gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung genügend oder beitragend via der Lichtaustrittsfläche wieder austreten kann, kann die Lichtaustrittsfläche und/oder eine gegebenenfalls vorgesehene Lichtumlenkfläche mit Lichtauskoppelstrukturen versehen sein. An der Lichtaustrittsfläche angeordnete Lichtauskoppelstrukturen stehen dabei unter einem Winkel zum in das Lichtleiterelement eingekoppelten Licht, bei dem keine Totalreflexion stattfindet und das Licht gegebenenfalls unter Brechung beim Übergang vom Material des Lichtleiterelements zum dieses umgebenden Medium in einer oder mehreren, einer vorgegebenen Lichtverteilung genügenden oder beitragenden Richtungen aus der Lichtaustrittsfläche austritt.
  • Alternativ oder zusätzlich an einer Lichtumlenkfläche vorgesehene Lichtauskoppelstrukturen hingegen lenken das in das Lichtleiterelement eingekoppelte Licht unter einem Winkel zur Lichtaustrittsfläche hin, bei dem an dieser keine Totalreflexion mehr stattfindet, so dass das Licht den Übergang zwischen dem Material des Lichtleiterelements und dem dieses umgebenden Medium im Bereich der Lichtaustrittsfläche passieren kann. Bei dieser Passage tritt das Licht wiederum gegebenenfalls unter Brechung beim Übergang vom Material des Lichtleiterelements zum dieses umgebenden Medium in einer oder mehreren, einer vorgegebenen Lichtverteilung genügenden oder beitragenden Richtungen aus der Lichtaustrittsfläche aus.
  • Diese Lichtauskoppelstrukturen können beispielsweise mehrere Prismen und/oder Kissen und/oder Walzen als Lichtauskoppelemente umfassen.
  • Prinzipiell können dabei eine oder mehrere Lichtaustrittsflächen und/oder eine oder mehrere gegebenenfalls vorgesehene, einer oder mehreren Lichtaustrittsflächen zugeordnete Lichtumlenkflächen mit Lichtauskoppelstrukturen und/oder frei von Lichtauskoppelstrukturen ausgeführt sein.
  • Bei fingerförmigen Lichtleiterelementen, bei welchen die letzte optische Grenzfläche nicht unmittelbar vor der Lichtquelle liegt, muss einerseits eine effiziente Lichtführung durch das fingerförmige Lichtleiterelement und andererseits eine ausreichende große Streuung an der Lichtaustrittsfläche erfolgen, beispielsweise um zur Erfüllung einer Lichtfunktion einer Kraftfahrzeugleuchte einer gesetzlichen Lichtverteilung genügend beizutragen, und um einen homogenen Eindruck der Lichtaustrittsfläche im beleuchteten Zustand zu erhalten. Dies lässt sich durch eine möglichst parallele Lichteinkopplung in das fingerförmige Lichtleiterelement via der Lichteinkoppelfläche, sowie Lichtauskoppelstrukturen bestehend aus einer Anordnung an lichtstreuenden Kissen-, Walzen- oder Prismenelementen auf der Lichtaustrittsfläche ermöglichen. Auch eine einzige, stark gekrümmte Lichtaustrittsfläche in Form einer so genannten Kugellinse ist, abhängig von der Größe des fingerförmigen Lichtleiterelements, nur begrenzt möglich, da sich Licht nicht mehr effizient und weit genug streuen lässt und/oder in Totalreflexion gerät.
  • Besonders erschwerend ist, dass insbesondere bei fingerförmigen Lichtleiterelementen eine mit Lichtauskoppelstrukturen versehene Lichtaustrittsfläche, die sich bei einer Verwendung in Kraftfahrzeugleuchten im von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte durch deren Lichtscheibe hindurch sichtbaren Teil des Leuchteninnenraums befindet, als den Qualitätseindruck nachhaltig störend empfunden wird. Darüber hinaus sind Lichtauskoppelstrukturen in erforderlich hoher Qualität, um den Austritt von Licht in einer anderen Richtung, als erwünscht zu verhindern, nur unter sehr hohem Aufwand auf der Lichtaustrittsfläche eines fingerförmigen Lichtleiterelements herstellbar. Erschwert wird dies durch die Sichtbarkeit von auf der Lichtaustrittsfläche angeordneten Lichtauskoppelstrukturen, wodurch nicht jede beliebige, technisch sinnvolle Geometrie für Lichtauskoppelstrukturen verwendet werden kann, zumal dies einen inhomogenen Eindruck im Beleuchteten Zustand nach sich ziehen kann und damit wiederum qualitätsmindernd ist.
  • Zum Erhalt einer hohen optischen Güte ist durch DE 10 2006 034 070 A1 und durch EP 1 881 258 A1 bekannt, einen eine definierte Abstrahlcharakteristik erzeugenden Lichtverteilkörper als Primäroptik unmittelbar an eine LED anzuspritzen, wodurch einerseits eine genaue Ausrichtung von LED und Lichtverteilkörper und andererseits eine Verringerung der Anzahl optischer Grenzflächen erhalten wird.
  • Durch JP 2-164612 A ist bekannt, zur Beleuchtung eines an einer Sonnenblende eines Kraftfahrzeugs angeordneten Schminkspiegels ein oberhalb des Schminkspiegels schwenkbar angeordnetes Lichtleiterelement vorzusehen. Das Lichtleiterelement erstreckt sich über die gesamte Breite des Schminkspiegels. Licht einer verborgen in der Sonnenblende angeordneten Lichtquelle wird dabei sowohl direkt, als auch indirekt via eines Reflektors über eine die gesamte Breite eines Lichtleiterelements einnehmende Lichteinkoppelfläche verteilt in das Lichtleiterelement eingekoppelt. Der Reflektor erstreckt sich dabei über die gesamte Lichteinkoppelfläche. Die Lichtquelle ist mittig im Reflektor platziert. Der Reflektor ist V-förmig mit ebenen Schenkeln ausgeführt. Die Lichtquelle liegt unmittelbar gegenüber der Lichteinkoppelfläche. Das Lichtleiterelement ist um eine parallel zur Lichteinkoppelfläche verlaufende Achse schwenkbar gegenüber der Lichtquelle angeordnet. Der Reflektor ist als Federelement ausgebildet, welches das Lichtleiterelement aus einer eingeschwenkten Stellung, bei der die Schenkel des Reflektors in eine gemeinsame Ebene gedrückt werden, zurück in eine ausgeschwenkte Stellung federbelastet. Durch die Federbelastung schwenkt das Lichtleiterelement beim Öffnen einer den Schminkspiegel bedeckenden Schutzkappe aus.
  • Durch EP 1 801 492 A1 ist bekannt, Streulicht bei einer Lichteinkopplung in ein stabförmiges Lichtleiterelement via einen Reflektor einzufangen, umzulenken und via einer zweiten Lichtfunktion zugeordneten, weiteren Lichteinkoppelfläche des selben Lichtleiterelements in einer von der ursprünglichen Lichteinkopplung verschiedenen Richtung einzukoppeln. Das Lichtleiterelement erfüllt dabei unterschiedliche Lichtfunktionen in unterschiedlichen Richtungen.
  • Durch JP 6-203606 A ist bekannt, im Anschluss an ein Lichtleiterelement einen Reflektor anzuordnen. Der Reflektor wird so mittels eines Lichtleiterelements ausgeleuchtet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Leuchtmittel mit einem fingerförmigen Lichtleiterelement zu entwickeln, welches einerseits hohen Qualitätsanforderungen sowie einer hohen optischen Güte nachkommt, und andererseits der Erfüllung einer vorgegebenen Lichtverteilung einer Lichtfunktion beispielsweise einer Kraftfahrzeugleuchte beiträgt und damit zur Verwendung vorzugsweise in einer Kraftfahrzeugleuchte geeignet ist, und darüber hinaus möglichst einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine wenigstens ein solches Leuchtmittel umfassende Kraftfahrzeugleuchte anzugeben.
  • Die Aufgabe wird jeweils gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
  • Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach ein Leuchtmittel umfassend mindestens ein fingerförmiges, beispielsweise gerades oder vorzugsweise beispielsweise in einer Ebene und/oder besonders bevorzugt dreidimensional im Raum gekrümmt verlaufendes Lichtleiterelement mit einer Lichteinkoppelfläche sowie einer von der Lichteinkoppelfläche verschiedenen Lichtaustrittsfläche und einer oder mehreren, die Lichteinkoppelfläche und die Lichtaustrittsfläche miteinander verbindenden Seitenwänden, sowie mindestens eine Lichtquelle. Das von der mindestens einen Lichtquelle ausgestrahlte Licht tritt ausschließlich via der Lichteinkoppelfläche in das mindestens eine fingerförmige Lichtleiterelement ein.
  • Im Strahlengang des Lichts ist zwischen der mindestens einen Lichtquelle und der Lichteinkoppelfläche des wenigstens einen fingerförmigen Lichtleiterelements ist zumindest ein Reflektor angeordnet.
  • Der Reflektor lenkt das von der mindestens einen Lichtquelle in deren mindestens einer Lichtabstrahlrichtung ausgestrahlte Licht in mindestens eine Lichteinkoppelrichtung zur Lichteinkoppelfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements um.
  • Der Reflektor besteht hierbei aus zumindest zwei Reflektorpartien, einer ersten Hauptreflektorpartie und mindestens einer gegenüber der Hauptreflektorpartie vorzugsweise angewinkelten zweiten Nebenreflektorpartie.
  • Die Lichtaustrittsfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements ist dabei frei von Lichtauskoppelstrukturen ausgeführt.
  • Bevorzugt besteht der Reflektor aus drei Reflektorpartien. Eine erste, mittige Hauptreflektorpartie sowie beidseits der Hauptreflektorpartie jeweils eine gegenüber der Hauptreflektorpartie vorzugsweise angewinkelte, zweite Nebenreflektorpartie.
  • Sind lediglich zwei Reflektorpartien vorgesehen, so sind dies eine Hauptreflektorpartie und eine beispielsweise einseitig der Hauptreflektorpartie oder diese teilweise umgebende und gegenüber der Hauptreflektorpartie vorzugsweise angewinkelte Nebenreflektorpartie.
  • Bei mehr als drei Reflektorpartien können die Nebenreflektorpartien entsprechend symmetrisch oder asymmetrisch um die eine Hauptreflektorpartie herum angeordnet sein und/oder unterschiedlich gegenüber der Hauptreflektorpartie angewinkelt sein und/oder teils weitere, durch mindestens eine dazwischen liegende Nebenreflektorpartie von der Hauptreflektorpartie getrennt angeordnete, außenliegende Nebenreflektorpartien bilden. Dabei grenzen die eine oder mehrere außenliegenden Nebenreflektorpartien gar nicht mehr selbst unmittelbar an die Hauptreflektorpartie an, sondern sind vielmehr durch eine oder mehrere Nebenreflektorpartien getrennt von der Hauptreflektorpartie angeordnet.
  • Die beispielsweise zentrale Hauptreflektorpartie kollimiert das von der Lichtquelle ausgestrahlte und in einer Lichteinkoppelrichtung reflektierte Licht derart, dass es nach dessen Eintritt in das fingerförmige Lichtleiterelement durch dessen Lichteinkoppelfläche dieses frei von Interaktion beispielsweise durch Totalreflexion mit den optisch wirksame Oberflächen bildenden Seitenwänden des fingerförmigen Lichtleiterelements passiert und unter Brechung oder frei hiervon beim Übergang vom Lichtleitermaterial zum diesen umgebenden Medium durch die Lichtaustrittsfläche aus dem fingerförmigen Lichtleiterelement wieder austritt.
  • Eine oder mehrere benachbarte Nebenreflektorpartien lenken das Licht in einer oder mehreren Lichteinkoppelrichtungen zur Lichteinkoppelfläche, so dass dieses nach Einkopplung in das fingerförmige Lichtleiterelement durch dessen Lichteinkoppelfläche ein- oder mehrfach mit den Seitenwänden unter Totalreflexion interagiert und schließlich unter einem Winkel gegenüber dem vom Hauptreflektor umgelenkten und durch das fingerförmige Lichtleiterelement frei von Interaktion hindurch propagierten Licht unter Brechung beim Übergang vom Lichtleitermaterial zum diesen umgebenden Medium und/oder frei von Brechung aus der Lichtaustrittsfläche wieder austritt.
  • Die eine oder mehreren zur Hauptreflektorpartie benachbarten Nebenreflektorpartien können dabei so ausgelegt sein, dass sie unterschiedliche Lichtaustrittswinkelbereiche aus der Lichtaustrittsfläche abdecken, die Lichtaustrittswinkelbereiche einander überlappen und/oder gleichmäßig, nahtlos ineinander übergehen und/oder aneinander angrenzen und/oder voneinander getrennt sind.
  • Die Lichteinkoppelfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements kann eben, sphärisch oder als Freiformfläche ausgebildet sein.
  • Die mit oder frei von Lichtauskoppelelementen ausgeführte Lichteinkoppelfläche kann demnach eben oder ein- oder zweidimensional gewölbt bzw. gekrümmt ausgebildet sein. Bei der eindimensional gewölbten Ausführung ist sie in nur einer Richtung gewölbt, wohingegen sie bei einer zweidimensional gewölbten Ausführung auch in der verbleibenden Richtung gewölbt ist.
  • Die Lichtaustrittsfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements kann eben ausgeführt sein oder ein- oder zweidimensional gewölbt sein.
  • Beispielsweise kann die frei von Lichtauskoppelelementen ausgeführte Lichtaustrittsfläche eben oder in einer Richtung gewölbt/gekrümmt oder in beiden Richtungen gewölbt/gekrümmt ausgebildet sein.
  • Die Seitenwände können konisch, zylindrisch oder rechteckig sein.
  • Die Seitenwände können mit Lichtauskoppelstrukturen versehen sein, welche in das fingerförmige Lichtleiterelement eingekoppeltes Licht unter einem Winkel zur Lichtaustrittsfläche hin lenken, bei dem an dieser keine Totalreflexion stattfindet, so dass das Licht den Übergang zwischen dem Material des fingerförmigen Lichtleiterelements und dem dieses umgebenden Medium im Bereich der Lichtaustrittsfläche passieren kann. Bei dieser Passage tritt das Licht wiederum gegebenenfalls unter Brechung beim Übergang vom Material des Lichtleiterelements zum dieses umgebenden Medium in einer oder mehreren, einer vorgegebenen Lichtverteilung genügenden oder beitragenden Richtungen aus der Lichtaustrittsfläche aus.
  • Die Seitenwände können beispielsweise genarbt sein.
  • Zumindest die eine oder mehrere Nebenreflektorpartien können mit einer Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstruktur versehen sein.
  • Eine oder mehrere Reflektorpartien, vorzugsweise eine oder mehrere Nebenreflektorpartien können beispielsweise mit Streuelementen strukturiert sein.
  • Bei der mindestens einen ihr Licht in das fingerförmige Lichtleiterelement einkoppelnden Lichtquelle handelt es sich bevorzugt um eine LED mit den eingangs geschilderten Vorteilen.
  • Es ist ersichtlich, dass die Erfindung eine Anordnung eines Reflektors zwischen einer oder mehreren Lichtquellen und der Lichteinkoppelfläche eines fingerförmigen Lichtleiterelements verwirklicht vorsieht.
  • Die mindestens eine Lichtabstrahlrichtung der Lichtquelle ist dabei quer zur Lichteinkoppelrichtung via der Lichteinkoppelfläche des Lichtleiters gerichtet. Der Reflektor lenkt das Licht durch Reflexion aus der mindestens einen Lichtabstrahlrichtung in Lichteinkoppelrichtung um. Gleichzeitig besorgt der Reflektor eine gezielte Ausformung des in Lichteinkoppelrichtung umgelenkten Lichtbündels, so dass das Licht beim Austritt aus der entfernten Lichtaustrittsfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements der Erfüllung einer beispielsweise durch gesetzliche Vorgaben vorgegebenen Lichtverteilung einer vermittels des das fingerförmige Lichtleiterelement umfassenden Leuchtmittels zu erfüllenden Lichtfunktion beiträgt. Der Reflektor ist in unterschiedliche Partien unterteilt. Eine zentrale Hauptreflektorpartie kollimiert das Licht derart, dass es nach dessen Eintritt in das fingerförmige Lichtleiterelement durch dessen Lichteinkoppelfläche frei von Interaktion beispielsweise durch Totalreflexion mit den optisch wirksame Oberflächen bildenden Seitenwänden des fingerförmigen Lichtleiterelements passiert und unter Brechung oder frei hiervon durch die Lichtaustrittsfläche aus dem fingerförmigen Lichtleiterelement wieder austritt. Eine oder mehrere benachbarte Nebenreflektorpartien lenken das Licht in einer Richtung zur Lichteinkoppelfläche, dass dieses nach Einkopplung in das fingerförmige Lichtleiterelement ein- oder mehrfach mit den Seitenwänden unter Totalreflexion interagiert und schließlich unter einem Winkel aus der Lichtaustrittsfläche unter Brechung vom Lichtleitermaterial zum diesen umgebenden Medium wieder austritt.
  • Die Erfindung sieht demnach eine Vereinfachung der Geometrie der Lichtaustrittsfläche eines fingerförmigen Lichtleiterelements eines zumindest das fingerförmige Lichtleiterelement und eine Lichtquelle umfassenden Leuchtmittels durch Verwendung eines Reflektors zur Lichtumlenkung und anschließenden Lichteinkopplung des von einer Lichtquelle ausgestrahlten Lichts über die Lichteinkoppelfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements vor. Die Geometrievereinfachung umfasst den Verzicht auf eine zum Erhalt einer gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung beitragend bislang erforderliche Strukturierung der Lichtaustrittsfläche beispielsweise vermittels einer Kissen- oder Walzenstruktur.
  • Gleichzeitig wird eine Verbesserung der Homogenität des Erscheinungsbilds der Lichtaustrittsfläche in ein- und ausgeschaltetem Zustand der Lichtquelle erreicht, sowie eine dem Verhältnis des von der Lichtquelle abgestrahlten, aufgewandten Lichtstroms zum in einer vorgegebenen Lichtverteilung aus der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichtstrom entsprechende höhere optische Effizienz. Letzteres ist beispielsweise hinsichtlich der steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz von Kraftfahrzeugen immer bedeutsamer, weil eine Verringerung von unnütz, weil beispielsweise außerhalb der Lichtverteilung, aus dem fingerförmigen Lichtleiterelement austretenden Lichts einen verringerten Strombedarf zum Erhalt der vorgegebenen Lichtverteilung aus dem Bordnetz Kraftstoff- bzw. Energieeinsparungen nach sich zieht.
  • Durch die Vereinfachung der Geometrie der Lichtaustrittsfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements wird darüber hinaus die Herstellung des fingerförmigen Lichtleiterelements vereinfacht und dadurch kostengünstiger.
  • Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich neben einer Behebung der Eingangs genannten Nachteile und einer Erfüllung der gestellten Aufgabe durch eine Vereinfachung der Herstellung der Lichtaustrittsfläche eines fingerförmigen Lichtleiterelements, einer Verringerung des aus diesem unerwünscht austretenden Lichts einhergehend mit einer Verbesserung dessen optischer Güte.
  • Weitere Vorteile sind eine Verbesserung des homogenen Eindrucks des Erscheinungsbilds der Lichtaustrittsfläche im ein- und ausgeschalteten Zustand.
  • Zusätzliche Vorteile ergeben sich durch den Erhalt einer Lichtverteilung, die an eine vorgegebene Lichtverteilung, beispielsweise an gesetzliche Anforderungen etwa an verschiedene Lichtfunktionen angepasst werden kann. Nicht benötigte Bereiche außerhalb der vorgegebenen Lichtverteilung werden nicht ausgeleuchtet. Ansonsten verschenktes Licht kann dadurch gezielt und optimiert eingesetzt werden.
  • Darüber hinaus können wie in der Automobilbeleuchtung häufig gefordert, von außerhalb einer Kraftfahrzeugleuchte durch deren Lichtscheibe hindurch im Leuchteninnenraum sichtbar angeordnete optisch wirksame Oberflächen und/oder optische Grenzflächen gestaltet werden, die frei von den Qualitätseindruck störenden Lichtauskoppelstrukturen sind. Hierdurch kann eine so genannte «clean optik» mit einer möglichst plan gehaltenen Lichtaustrittsfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements verwirklicht werden, die frei von Lichtauskoppelstrukturen oder allgemein optischen Elementen ist. Beim Stand der Technik sind demgegenüber Lichtauskoppelstrukturen in Form von von Kissen- und/oder Walzen und/oder Prismen und/oder allgemein lichtstreuende und/oder -brechende Elemente notwendig, um eine für eine Lichtverteilung einer Lichtfunktion einer Kraftfahrzeugleuchte beispielsweise gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung zu ermöglichen.
  • Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugleuchte mit einem von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens einem in dem Leuchteninnenraum untergebrachten Leuchtmittel zur Erfüllung mindestens einer Lichtfunktion der Kraftfahrzeugleuchte. Bei mindestens einem im Leuchteninnenraum beherbergten und zur Erfüllung zumindest einer Lichtfunktion einer oder mehrerer Lichtfunktionen der Kraftfahrzeugleuchte vorgesehenen Leuchtmittel handelt es sich dabei um ein zuvor beschriebenes Leuchtmittel mit einer Lichtquelle, einem fingerförmigen Lichtleiterelement und einem zwischen der Lichtquelle und der Lichteinkoppelfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements angeordneten Reflektor. Der Reflektor lenkt das in Lichtabstrahlrichtung von der Lichtquelle abgestrahlte Licht in Lichteinkoppelrichtung zur Lichteinkoppelfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements um.
  • Die Kraftfahrzeugleuchte erlaubt die Nutzung der Vorteile des zuvor beschriebenen Leuchtmittels im Bereich der Fahrzeugbeleuchtung.
  • Die Kraftfahrzeugleuchte kann beispielsweise als Heckleuchte für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Alternativ kann die Kraftfahrzeugleuchte als eine hoch gesetzte dritte Bremsleuchte ausgebildet sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleich wirkende Elemente. Der Übersicht halber sind nur Bezugszeichen in den einzelnen Zeichnungen dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Zeichnung erforderlich sind. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander entsprechen dabei nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    ein vorzugsweise für eine Kraftfahrzeugleuchte vorgesehenes Leuchtmittel mit einer Lichtquelle und einem fingerförmigen Lichtleiterelement, zwischen dessen Lichteinkoppelfläche und der Lichtquelle ein Reflektor angeordnet ist, der das von der Lichtquelle in deren Lichtabstrahlrichtung abgestrahlte Licht in Lichteinkoppelrichtung zur Lichteinkoppelfläche umlenkt, in einer Draufsicht.
    Fig. 2
    das Leuchtmittel aus Fig. 1 in einer Seitenansicht.
    Fig. 3
    das Leuchtmittel aus Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht.
    Fig. 4
    das Leuchtmittel aus Fig. 1 in einer Vorderansicht auf die Lichtaustrittsfläche des fingerförmigen Lichtleiterelements gesehen.
  • Ein in den Fig. 1 bis Fig. 4 ganz oder in Teilen dargestelltes, vorzugsweise für eine Kraftfahrzeugleuchte vorgesehenes Leuchtmittel 01 umfasst mindestens eine bevorzugt als LED ausgeführte Lichtquelle 02, mindestens ein, beispielsweise gerade oder in einer Ebene und/oder dreidimensional im Raum gekrümmt verlaufendes fingerförmiges Lichtleiterelement 03 und zumindest einen im Strahlengang des Lichts zwischen der Lichtquelle 02 und dem fingerförmigen Lichtleiterelement 03 angeordneten Reflektor 07.
  • Dabei können eine oder mehrere Lichtquellen 02 einem fingerförmigen Lichtleiterelement 03 oder mehrere fingerförmige Lichtleiterelemente 03 einer oder mehreren Lichtquellen 02 zugeordnet sein, auch wenn im Nachgang nur von einer Lichtquelle 02 und/oder nur von einem fingerförmigen Lichtleiterelement 03 die Rede ist. Ebenso verhält es sich hinsichtlich des bzw. der Reflektoren 07. Einhergehend mit mehreren fingerförmigen Lichtleiterelementen 03 kann das Leuchtmittel 01 auch mehrere Reflektoren 07 aufweisen, von denen jeder Licht zu einem fingerförmigen Lichtleiterelement 03 reflektiert. Weist das Leuchtmittel 01 mehrere fingerförmige Lichtleiterelemente 03 auf, so benötigt es auch mehrere Reflektoren 07, je einen je fingerförmiges Lichtleiterelement 03. Bei mehreren Lichtquellen 02 je fingerförmiges Lichtleiterelement 03 kann - muss aber nicht - ein Reflektor 07 je fingerförmiges Lichtleiterelement 03 genügen.
  • Das fingerförmige Lichtleiterelement 03 weist eine wenigstens einer Lichtquelle 02 zugeordnete Lichteinkoppelfläche 04 sowie eine von der Lichteinkoppelfläche 04 verschiedenen Lichtaustrittsfläche 05 auf. Das fingerförmige Lichtleiterelement 03 verfügt darüber hinaus über eine oder mehrere, die Lichteinkoppelfläche 04 und die Lichtaustrittsfläche 05 miteinander verbindende Seitenwände 06.
  • Das von der Lichtquelle 02 in deren mindestens einer Lichtabstrahlrichtung LA ausgestrahlte Licht tritt ausschließlich via der Lichteinkoppelfläche 04 in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 ein.
  • Der Reflektor 07 ist im Strahlengang des Lichts zwischen der Lichtquelle 02 und der Lichteinkoppelfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 angeordnet. Der Reflektor 07 lenkt das von der mindestens einen Lichtquelle 02 in deren mindestens einer Lichtabstrahlrichtung LA ausgestrahlte Licht in mindestens eine Lichteinkoppelrichtung LE zur Lichteinkoppelfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 hin um.
  • Der Reflektor 07 besteht aus zumindest zwei Reflektorpartien 08, 09. Bei den Reflektorpartien 08, 09 handelt es sich um eine eine erste Reflektorpartie bildende Hauptreflektorpartie 08 und mindestens eine eine zweite Reflektorpartie bildende, vorzugsweise gegenüber der Hauptreflektorpartie 08 angewinkelte Nebenreflektorpartie 09.
  • Die Hauptreflektorpartie 08 reflektiert und kollimiert das von der Lichtquelle 02 in deren einer oder mehreren Lichtabstrahlrichtungen LA ausgestrahlte Licht bei der Umlenkung in mindestens einer Lichteinkoppelrichtung LE derart, dass es nach dessen Eintritt in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 durch dessen Lichteinkoppelfläche 04 dieses frei von Interaktion beispielsweise durch Totalreflexion mit den optisch wirksame Oberflächen bildenden Seitenwänden 06 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 wie durch den Strahlengang LH in Fig. 1 dargestellt passiert und unter Brechung beim Übergang vom Lichtleitermaterial zum diesen umgebenden Medium oder frei hiervon durch die Lichtaustrittsfläche 05 aus dem fingerförmigen Lichtleiterelement 03 wieder austritt.
  • Die mindestens eine zur Hauptreflektorpartie 08 benachbarte Nebenreflektorpartie 09 reflektiert und lenkt das von der Lichtquelle 02 in deren einer oder mehreren Lichtabstrahlrichtungen LA ausgestrahlte Licht bei der Umlenkung in mindestens einer Lichteinkoppelrichtung LE derart zur Lichteinkoppelfläche 04, dass dieses nach dessen Eintritt in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 durch dessen Lichteinkoppelfläche 04 ein- oder mehrfach mit den Seitenwänden 06 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 wie durch den Strahlengang LN in Fig. 1 dargestellt unter Totalreflexion interagiert und schließlich unter einem Winkel gegenüber dem vom Hauptreflektor 09 umgelenkten und durch das fingerförmige Lichtleiterelement 03 wie durch den Strahlengang LH dargestellt frei von Interaktion mit dessen Seitenwänden 06 hindurch propagierten Licht unter Brechung beim Übergang vom Lichtleitermaterial zum diesen umgebenden Medium und/oder frei hiervon aus der Lichtaustrittsfläche 05 wieder austritt.
  • Dieser Winkel kann der Erfüllung einer vorgegebenen Lichtverteilung beitragen. Bei dem Winkel kann es sich um einen Winkelbereich handeln.
  • Dabei können unterschiedliche Winkel und/oder Winkelbereiche von unterschiedlichen Nebenreflektorpartien 09 besorgt werden.
  • Dabei ist zur Darstellung in Fig. 1 festzuhalten, dass das in Lichteinkoppelrichtung LE vermeintlich von der Lichtquelle 02 zur Lichteinkoppelfläche 04 verlaufende Licht nur scheinbar direkt von der Lichtquelle 02 kommt, sondern tatsächlich bereits vom Reflektor 07 reflektiert wurde. Das in der Draufsicht in Fig. 1 in Lichteinkoppelrichtung LE verlaufende Licht verlässt die Hauptreflektorpartie 08 des Reflektors 07 dabei von unterhalb der Lichtquelle 02, wodurch es zu der vermeintlich falschen Darstellung in Fig. 1 kommt. Fig. 2 zeigt in der Seitenansicht der Seite, worauf die vermeintlich falsche Darstellung beruht.
  • Die Lichtaustrittsfläche 05 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 ist frei von Lichtauskoppelstrukturen ausgeführt.
  • Zumindest eine Nebenreflektorpartie 09 kann gegenüber der Hauptreflektorpartie 08 angewinkelt sein. Bevorzugt sind alle Nebenreflektorpartien 09 gegenüber der Hauptreflektorpartie 08 angewinkelt.
  • Die Lichteinkoppelfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 kann eben, sphärisch oder als Freiformfläche ausgebildet sein.
  • Beispielsweise kann die mit oder frei von Lichtauskoppelelementen ausgeführte Lichteinkoppelfläche 04 eben oder ein- oder zweidimensional gewölbt bzw. gekrümmt ausgebildet sein. Bei der eindimensional gewölbten Ausführung ist die Lichteinkoppelfläche 04 in nur einer Richtung gewölbt, entsprechend nur einer Krümmung um eine erste Achse, wohingegen die Lichteinkoppelfläche 04 bei einer zweidimensional gewölbten Ausführung auch in der verbleibenden Richtung gewölbt ist, entsprechend einer weiteren Krümmung um eine zweite, beispielsweise windschief zur ersten Achse oder diese schneidend angeordneten Achse.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtaustrittsfläche 05 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 eben oder ein- oder zweidimensional gewölbt sein. Bei der eindimensional gewölbten Ausführung ist die Lichtaustrittsfläche 05 in nur einer Richtung gewölbt, entsprechend nur einer Krümmung um eine erste Achse, wohingegen die Lichtaustrittsfläche 05 bei einer zweidimensional gewölbten Ausführung auch in der verbleibenden Richtung gewölbt ist, entsprechend einer weiteren Krümmung um eine zweite, beispielsweise windschief zur ersten Achse oder diese schneidend angeordneten Achse.
  • Die Seitenwände 06 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 können konisch, zylindrisch oder rechteckig ausgeführt sein.
  • Die Seitenwände 06 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 können mit Lichtauskoppelstrukturen versehen sein, welche in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 eingekoppeltes Licht unter einem Winkel zur Lichtaustrittsfläche 05 hin lenken, bei dem an dieser keine Totalreflexion stattfindet, so dass das Licht den Übergang zwischen dem Material des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 und dem dieses umgebenden Medium im Bereich der Lichtaustrittsfläche 05 passieren kann. Bei dieser Passage tritt das Licht wiederum gegebenenfalls unter Brechung beim Übergang vom Material des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 zum dieses umgebenden Medium in einer oder mehreren, beispielsweise einer vorgegebenen Lichtverteilung genügenden oder beitragenden Richtungen aus der Lichtaustrittsfläche 05 aus.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Seitenwände 06 genarbt sein.
  • Zumindest eine Nebenreflektorpartie 09 kann mit einer Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstruktur 10 versehen sein, um das Licht in einer oder mehreren gewünschten Lichteinkoppelrichtungen LE umzulenken.
  • Wenigstens eine Reflektorpartie 08, 09, vorzugsweise eine oder mehrere Nebenreflektorpartien 09, kann mit Streuelementen beispielsweise in Form der zuvor erwähnten Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstruktur 10 strukturiert sein. Diese können vorgesehen sein, um einer oder mehreren bestimmten Lichteinkoppelrichtungen LE beizutragen.
  • Die eine oder mehreren zur Hauptreflektorpartie 08 benachbarten Nebenreflektorpartien 09 können so ausgelegt sein, dass:
    • sie unterschiedliche Lichtaustrittswinkelbereiche aus der Lichtaustrittsfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 abdecken,
    • die von ihnen abgedeckten Lichtaustrittswinkelbereiche aus der Lichtaustrittsfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 einander überlappen und/oder
    • die von ihnen abgedeckten Lichtaustrittswinkelbereiche aus der Lichtaustrittsfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 gleichmäßig, nahtlos ineinander übergehen, und/oder
    • die von ihnen abgedeckten Lichtaustrittswinkelbereiche aus der Lichtaustrittsfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 aneinander angrenzen und/oder
    • die von ihnen abgedeckten Lichtaustrittswinkelbereiche aus der Lichtaustrittsfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 voneinander getrennt sind.
  • Hierdurch kann eine individuelle Anpassung einer vorgegebenen Lichtverteilung beitragend vorgenommen werden.
  • Wichtig ist hervorzuheben, dass der Reflektor 07 des Leuchtmittels 01 lediglich zwei Reflektorpartien 08, 09 umfassen kann, eine Hauptreflektorpartie 08 und eine vorzugsweise gegenüber der Hauptreflektorpartie 08 angewinkelte Nebenreflektorpartie 09. Dabei ist die Nebenreflektorpartie 09 einseitig der Hauptreflektorpartie 08 oder diese teilweise umgebend angeordnet.
  • Alternativ kann der Reflektor 07 des Leuchtmittels 01 aus drei Reflektorpartien bestehen, einer ersten, mittigen Hauptreflektorpartie 08 sowie beidseits der Hauptreflektorpartie 08 jeweils eine vorzugsweise gegenüber der Hauptreflektorpartie 08 angewinkelte, zweite Nebenreflektorpartie 09.
  • Alternativ kann der Reflektor 07 des Leuchtmittels 01 aus mehr als drei Reflektorpartien 08, 09 bestehen. Dabei sind eine Hauptreflektorpartie 08 und drei oder mehr Nebenreflektorpartien 09 vorgesehen. Die Nebenreflektorpartien 09 können:
    • entsprechend symmetrisch oder asymmetrisch um die eine Hauptreflektorpartie (08) herum angeordnet sein, und/oder
    • unterschiedlich gegenüber der Hauptreflektorpartie 08 angewinkelt sein, und/oder
    • teils weitere, außenliegende Nebenreflektorpartien 09 bilden, die gar nicht mehr selbst unmittelbar an die Hauptreflektorpartie 08 angrenzen, sondern vielmehr durch eine oder mehrere dazwischenliegende Nebenreflektorpartien 09 getrennt von der Hauptreflektorpartie 08 angeordnet sind.
  • Das Leuchtmittel 01 kann zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugleuchte mit einem von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum vorgesehen sein, in deren Leuchteninnenraum mindestens ein Leuchtmittel 01 zur Erfüllung mindestens einer Lichtfunktion der Kraftfahrzeugleuchte beherbergt ist.
  • Ebenso wichtig ist hervorzuheben, dass die Lichteinkopplung in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 erfolgt, indem das fingerförmige Lichtleiterelement 03 an einen als indirekt bezeichenbaren Reflektor 07 angebracht ist. Der Reflektor 07 wiederum kann mit einer Lichtquelle 02 direkt verbunden sein, beispielsweise einer LED. Der Reflektor 07 ist speziell an die Geometrie des fingerförmige Lichtleiterelements 03 angepasst und konvergiert das Licht entsprechend, bevor es via der Lichteinkoppelfläche 04 in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 eintritt. Die Lichtaustrittsfläche 05 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 ist wenig bis gar nicht gekrümmt und frei von optischen Elementen ausgeführt. Dennoch wird eine beispielsweise gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung ermöglicht. Licht aus der Lichtaustrittsfläche 05 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 ist dadurch auch von Winkelbereichen größer als 45° zur in Fig. 1 mit dem Strahlengang LH zusammenfallenden optischen Achse noch sichtbar.
  • In den Fig. 1 bis Fig. 4 sind die Lichteinkoppelfläche 04 planar, die Seitenwände 06 konisch sowie die Lichtaustrittsfläche 05 leicht zweidimensional gekrümmt ausgeführt. Der Reflektor 07 deckt die Lichteinkoppelfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 ganz oder teilweise ab. Der Reflektor 07 besteht aus einer zentrierten Hauptreflektorpartie 08 sowie diese umgebende angewinkelte parabelförmigen oder freiform Nebenreflektorpartien 09. Die Hauptreflektorpartie 08 und die vorzugsweise angewinkelten Nebenreflektorpartien 09 können wiederum mit Optikstrukturen, beispielsweise mit Kissen, vorzugsweise mit einer Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstruktur 10 versehrt sein.
  • Licht von der mittigen Hauptreflektorpartie 08 kommend, tritt via der Lichteinkoppelfläche 04 in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 ein und passiert dieses entsprechend dem Strahlengang LH zumindest größtenteils ohne mit den Seitenwänden 06 zu interagieren. An der Lichtaustrittsfläche 05 findet nur geringe bzw. keine Lichtbrechung statt. Letzteres ist abhängig von der Krümmung der Lichtaustrittsfläche 05.
  • Licht von den vorzugsweise angewinkelten Nebenreflektorpartien 09 tritt via der Lichteinkoppelfläche 04 in das fingerförmige Lichtleiterelement 03 ein und passiert dieses entsprechend dem Strahlengang LN unter ein- oder mehrmaliger Interaktion mit den Seitenwänden 06 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03. Dabei ist der Eintrittswinkel des Lichtes so gewählt, dass Totalreflexion stattfindet und das Licht in einem zur optischen Achse steileren Winkel auf die Lichtaustrittsfläche 05 tritt, als die beim Strahlengang LH der Fall ist. An der Lichtaustrittsfläche 05 tritt, abhängig von der Krümmung, eine weitere Lichtbrechung statt. Dieses Licht bedient somit die äußeren- bzw. inneren Winkelbereiche einer vorgegebenen oder erwünschten Lichtverteilung.
  • Durch eine Kombination der vorzugsweise angewinkelten Nebenreflektorpartien 09, der Krümmung der Lichtaustrittsfläche 05 sowie gegebenenfalls der Streuung vermittels auf dem Reflektor 07 angeordneter Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstrukturen 10 und/oder Streuelemente kann ein gleichmäßiger, nahtloser Verlauf des das fingerförmige Lichtleiterelement 03 entsprechend dem Strahlengang LH direkt passierenden Lichts und des das fingerförmige Lichtleiterelement 03 entsprechend dem Strahlengang LN an den Seitenwänden 06 durch Totalreflektion ein- oder mehrfach umgelenkten Lichts erreicht werden. Das fingerförmige Lichtleiterelement 03 streut dadurch das Licht bis in weite Winkelbereiche von über 45° bei gleichzeitig nur gering gekrümmter Lichtaustrittsfläche 05 und ohne sichtbare Optikelementen auf der Lichtaustrittsfläche 05.
  • Die Gefahr von unkontrolliert auskoppelndem, so genanntem Lecklicht einhergehend mit einer Verschlechterung der optischen Güte ist dadurch deutlich reduziert.
  • Die Lichteinkoppelfläche 04 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 kann planar, sphärisch oder als Freiformfläche ausgelegt sein. Die Seitenwände 06 können konisch, zylindrisch oder rechteckig sein. Die Lichtaustrittsfläche 05 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 kann wie zuvor beschrieben ausgeführt sein. Zusätzlich können, um eine noch stärkere Lichtmischung zu erhalten, die Seitenwände 06 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 genarbt sein.
  • Der Reflektor 07 kann auch als direkter Reflektor 07 oder als Freiformfläche ausgeführt sein. Die Oberfläche des Reflektors 07 kann genarbt oder mit Streuelementen, beispielsweise mit einer Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstruktur 10 versehen sein.
  • Durch Verwendung einer punktförmigen Lichtquelle 02, wie sie durch eine LED verwirklicht ist, lässt sich die mit der Erfindung erzielbare optische Güte nochmals steigern, weil eine derartige Lichtquelle eine optimale Auslegung des gesamten Strahlengangs von der Lichtentstehung bis zum Verlassen des Leuchtmittels 01 durch die Lichtaustrittsfläche 05 des fingerförmigen Lichtleiterelements 03 ermöglicht. Hierdurch kann das unerwünschte Austreten von Licht an anderen, als den vorgesehenen Stellen aus dem fingerförmigen Lichtleiterelement 03, das so genannte Lecklicht, zumindest annähernd vollständig vermieden werden, unabhängig davon, welcher Typ LED als Lichtquelle 02 verwendet wird.
  • Dabei unterscheiden sich verschiedene Typen von LEDs im Wesentlichen durch deren elektrische Kontaktierung sowie dem Vorhandensein einer Kapselung und/oder einer Primäroptik, wie anhand der nachfolgenden Ausführungen deutlich wird.
  • Eine LED umfasst neben dem bereits Eingangs erwähnten mindestens einen LED-Chip auch mindestens ein Kontaktmittel zur elektrischen Kontaktierung des LED-Chips. Üblicherweise verfügt jede Leuchtdiode über einen Bonddraht je LED-Chip, welcher je einen LED-Chip elektrisch kontaktiert. Dieser Bonddraht bildet ein erstes Kontaktmittel für den LED-Chip der LED. Der Bonddraht kann mit einem ersten elektrischen Anschluss verbunden sein, welcher zur elektrischen Kontaktierung der LED beispielsweise mit einer ersten Leiterbahn eines Leuchtmittelträgers vorgesehen sein kann. Ein zweites Kontaktmittel für den LED-Chip der LED bildet der LED-Chip selbst. Zur elektrischen Kontaktierung kann der LED-Chip mit einem zweiten elektrischen Anschluss verbunden sein, welcher zur elektrischen Kontaktierung der LED beispielsweise mit einer zweiten Leiterbahn eines Leuchtmittelträgers vorgesehen sein kann.
  • Die LED kann darüber hinaus einen den LED-Chip unmittelbar umgebenden Primärreflektor aufweisen. Dieser Primärreflektor kann beispielsweise durch Wandungen einer den LED-Chip umgebenden Ausnehmung und/oder durch einen Napf gebildet sein, in dem der LED-Chip angeordnet ist. Der Napf kann mit dem erwähnten zweiten Anschluss verbunden sein, diesen bilden oder umfassen oder von diesem umfasst werden.
  • Bei speziellen Ausführungen von LEDs können einzelne oder alle Kontaktmittel selbst die elektrischen Anschlüsse bilden, wie nachfolgend zu den verschiedenen Kontaktierungsmöglichkeiten von LEDs ausgeführt.
  • Bekannt sind LEDs zur Durchsteckmontage (THT; Through Hole Technology), oberflächenmontierbare (SMD; Surface Mounted Device) LEDs und LEDs, bei denen der LED-Chip in Nacktmontagetechnik (COB; Chip On Board) direkt auf den Leuchtmittelträger gebondet wird.
  • THT-LEDs sind der gängig bekannte Typ LEDs. Sie werden auch als bedrahtete LEDs bezeichnet, da sie aus einer zumindest in einer gewünschten Abstrahlrichtung transparenten Kapselung, z.B. in Form einer Umspritzung oder eines Vergusses bestehen, welche einen den LED-Chip mit einem ersten elektrischen Anschluss, beispielsweise in Form eines Anodenanschlusses verbindenden Bonddraht und den mit einem zweiten elektrischen Anschluss, beispielsweise in Form eines Kathodenanschlusses, verbundenen LED-Chip einschließt. Aus der Kapselung ragen nur die auch als Beinchen bezeichneten Drähte des ersten elektrischen Anschlusses und des zweiten elektrischen Anschlusses als die Anoden- und Kathodenanschlüsse der THT-LED. Der beispielsweise als Kathodenanschluss ausgeführte zweite elektrische Anschluss kann hierbei mit einem oben erwähnten Napf versehen sein, in dem der LED-Chip angeordnet ist. Der Bonddraht führt vom beispielsweise als Anodenanschluss ausgeführten ersten Anschluss von außerhalb des Napfs kommend zum LED-Chip.
  • SMD-LEDs bestehen aus einem Leadframe mit wenigstens einer Bestückungsfläche für mindestens einen LED-Chip sowie elektrischen Anschlussflächen. Das Leadframe ist von einem Kunststoffkörper mit zumindest einer die wenigstens eine Bestückungsfläche freihaltenden Ausnehmung teilweise umspritzt. Die elektrischen Anschlussflächen des Leadframes sind hierbei als die elektrischen Anschlüsse der SMD-LED zur späteren Oberflächenmontage ebenfalls freigehalten. Der mindestens eine LED-Chip ist am Grund der zumindest einen zur wenigstens einen Bestückungsfläche reichenden Ausnehmung angeordnet und elektrisch kontaktiert. Dabei ist der LED-Chip auf einer mit wenigstens einer ersten elektrischen Anschlussfläche verbundenen ersten Partie des Leadframes angeordnet. Ein Bonddraht verbindet den LED-Chip mit einer zweiten Partie des Leadframes, die wiederum mit wenigstens einer zweiten elektrischen Anschlussfläche verbunden ist. Die an ihrem Grund zur Bestückungsfläche reichende Ausnehmung kann reflektorartig ausgestaltet sein. Dabei bilden die Wandungen der Ausnehmung den oben erwähnten Primärreflektor. Hierbei können die Wandungen reflektierend beschichtet sein.
  • COB-LEDs bestehen aus einem direkt auf einem Leuchtmittelträger anzuordnenden, ungehäusten LED-Chip und einem Bonddraht. Die Rückseite des LED-Chips bildet dabei den ersten elektrischen Anschluss der COB-LED. Zur elektrischen Kontaktierung wird der LED-Chip auf seiner Rückseite direkt mit einer ersten Leiterbahn eines Leuchtmittelträgers z.B. durch Löten oder Schweißen elektrisch verbunden. Der den zweiten elektrischen Anschluss der COB-LED bildende Bonddraht wird mit einer zweiten Leiterbahn des Leuchtmittelträgers ebenfalls z.B. durch Löten oder Schweißen elektrisch verbunden.
  • Der Vollständigkeit halber sei ergänzend erwähnt, dass auch andere Kontaktierungen wie z.B. der so genannte Flip-Chip-Aufbau möglich sind, bei dem die Kontaktmittel des LED-Chips direkt mit einem kontaktierten Substrat verbunden sind. In diesen Fällen wird kein Bonddraht verwendet.
  • Ein oder mehrere der erwähnten Leuchtmittelträger können dabei Teil eines Leuchtmittels 01 sein.
  • Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Leuchtmitteln, wie sie beispielsweise für Kraftfahrzeugleuchten vorgesehen sein können, sowie im Bereich der Herstellung von Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 01
    Leuchtmittel
    02
    Lichtquelle
    03
    fingerförmiges Lichtleiterelement
    04
    Lichteinkoppelfläche
    05
    Lichtaustrittsfläche
    06
    Seitenwand
    07
    Reflektor
    08
    Hauptreflektorpartie
    09
    Nebenreflektorpartie
    10
    Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstruktur
    LA
    Lichtabstrahlrichtung
    LE
    Lichteinkoppelrichtung
    LH
    Strahlengang des von der Hauptreflektorpartie kollimierten Lichts durch das fingerförmige Lichtleiterelement
    LN
    Strahlengang des von einer Nebenreflektorpartie umgelenkten Lichts durch das fingerförmige Lichtleiterelement

Claims (15)

  1. Leuchtmittel (01) umfassend mindestens eine Lichtquelle (02) und mindestens ein fingerförmiges Lichtleiterelement (03) mit einer Lichteinkoppelfläche (04) sowie einer von der Lichteinkoppelfläche (04) verschiedenen Lichtaustrittsfläche (05) und einer oder mehreren, die Lichteinkoppelfläche (04) und die Lichtaustrittsfläche (05) miteinander verbindenden Seitenwänden (06), wobei das von der mindestens einen Lichtquelle (02) in deren mindestens einer Lichtabstrahlrichtung (LA) ausgestrahlte Licht ausschließlich via der Lichteinkoppelfläche (04) in das Lichtleiterelement (03) eintritt,
    dadurch gekennzeichnet, dass:
    - die Lichtaustrittsfläche (05) des Lichtleiterelements (03) frei von Lichtauskoppelstrukturen ausgeführt ist,
    - im Strahlengang des Lichts zwischen der mindestens einen Lichtquelle (02) und der Lichteinkoppelfläche (04) des wenigstens einen Lichtleiterelements (03) zumindest ein Reflektor (07) angeordnet ist,
    - der Reflektor (07) das von der mindestens einen Lichtquelle (02) in deren mindestens einer Lichtabstrahlrichtung (LA) ausgestrahlte Licht in mindestens eine Lichteinkoppelrichtung (LE) zur Lichteinkoppelfläche (04) des Lichtleiterelements (03) umlenkt,
    - der Reflektor (07) aus zumindest zwei Reflektorpartien (08, 09) besteht, einer Hauptreflektorpartie (08) und mindestens einer Nebenreflektorpartie (09),
    - die Hauptreflektorpartie (08) das Licht bei der Umlenkung derart kollimiert, dass es nach dessen Eintritt in das Lichtleiterelement (03) durch dessen Lichteinkoppelfläche (04) dieses frei von Interaktion mit den Seitenwänden (06) passiert und durch die Lichtaustrittsfläche (05) wieder austritt, und
    - die mindestens eine Nebenreflektorpartie (09) das Licht bei der Umlenkung derart lenkt, dass dieses nach dessen Eintritt in das Lichtleiterelement (03) durch dessen Lichteinkoppelfläche (04) ein- oder mehrfach mit der oder den Seitenwänden (06) unter Totalreflexion interagiert und unter einem Winkel gegenüber dem vom Hauptreflektor (09) umgelenkten und durch das Lichtleiterelement (03) frei von Interaktion hindurch propagierten Licht aus der Lichtaustrittsfläche (05) wieder austritt.
  2. Leuchtmittel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lichteinkoppelfläche (04) des Lichtleiterelements (03) eben, sphärisch oder als Freiformfläche ausgebildet ist.
  3. Leuchtmittel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lichteinkoppelfläche (04) eben oder ein- oder zweidimensional gewölbt ausgebildet ist.
  4. Leuchtmittel nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lichtaustrittsfläche (05) eben oder ein- oder zweidimensional gewölbt ist.
  5. Leuchtmittel nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seitenwände (06) konisch, zylindrisch oder rechteckig ausgeführt sind.
  6. Leuchtmittel nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die eine oder mehreren Seitenwände (06) mit Lichtauskoppelstrukturen versehen sind, welche in das Lichtleiterelement (03) eingekoppeltes Licht unter einem Winkel zur Lichtaustrittsfläche (05) hin lenken, bei dem an dieser keine Totalreflexion stattfindet, so dass das Licht den Übergang zwischen dem Material des Lichtleiterelements (03) und dem dieses umgebenden Medium im Bereich der Lichtaustrittsfläche (05) passieren kann.
  7. Leuchtmittel nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seitenwände (06) genarbt sind.
  8. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest eine Nebenreflektorpartie (09) gegenüber der Hauptreflektorpartie (08) angewinkelt ist.
  9. Leuchtmittel nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest eine Nebenreflektorpartie (09) mit einer Walzen- und/oder Kissen- und/oder Prismenstruktur (10) versehen ist.
  10. Leuchtmittel nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens eine Reflektorpartie (08, 09) mit Streuelementen (10) strukturiert ist.
  11. Leuchtmittel nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die eine oder mehreren zur Hauptreflektorpartie (08) benachbarten Nebenreflektorpartien (09) so ausgelegt sind, dass:
    - sie unterschiedliche Lichtaustrittswinkelbereiche aus der Lichtaustrittsfläche (04) abdecken,
    - die Lichtaustrittswinkelbereiche einander überlappen und/oder
    - die Lichtaustrittswinkelbereiche gleichmäßig, nahtlos ineinander übergehen, und/oder
    - die Lichtaustrittswinkelbereiche aneinander angrenzen und/oder
    - die Lichtaustrittswinkelbereiche voneinander getrennt sind.
  12. Leuchtmittel nach einem der vorherigen Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    zwei Reflektorpartien (08, 09), eine Hauptreflektorpartie (08) und eine Nebenreflektorpartie (09), wobei die Nebenreflektorpartie (09) einseitig der Hauptreflektorpartie (08) oder diese teilweise umgebend angeordnet ist.
  13. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Reflektor aus drei Reflektorpartien besteht, einer mittig angeordneten Hauptreflektorpartie (08) sowie beidseits der Hauptreflektorpartie (08) jeweils eine Nebenreflektorpartie (09).
  14. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    gekennzeichnet durch
    mehr als drei Reflektorpartien (08, 09), wobei die Nebenreflektorpartien (09):
    - symmetrisch oder asymmetrisch um die eine Hauptreflektorpartie (08) herum angeordnet sind, und/oder
    - unterschiedlich gegenüber der Hauptreflektorpartie (08) angewinkelt sind, und/oder
    - teils weitere, außenliegende Nebenreflektorpartien (09) bilden.
  15. Kraftfahrzeugleuchte mit einem von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens einem in dem Leuchteninnenraum beherbergten Leuchtmittel (01) zur Erfüllung mindestens einer Lichtfunktion der Kraftfahrzeugleuchte,
    gekennzeichnet durch
    mindestens ein Leuchtmittel (01) nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Erfüllung zumindest einer Lichtfunktion einer oder mehrerer Lichtfunktionen der Kraftfahrzeugleuchte.
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