EP3343089B1

EP3343089B1 - Leuchtmittel und hiermit ausgestattete fahrzeugleuchte

Info

Publication number: EP3343089B1
Application number: EP17150062.2A
Authority: EP
Inventors: Andreas Heller; Thorsten Hornung; Robert Schneider
Original assignee: Odelo GmbH
Current assignee: Odelo GmbH
Priority date: 2017-01-02
Filing date: 2017-01-02
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2037-01-02
Also published as: SI3343089T1; EP3343089A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine mit mindestens einem solchen Leuchtmittel ausgestattete Fahrzeugleuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit der Verbesserung der Sicht- und Wahrnehmbarkeit einer oder mehrerer Lichtfunktionen einer Fahrzeugleuchte, insbesondere einer Heckleuchte für ein Kraftfahrzeug sowie der Eröffnung neuer Designmöglichkeiten durch die Erzeugung eines Tiefeneffekts.
Eine Fahrzeugleuchte umfasst beispielsweise einen im Wesentlichen von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe ganz oder teilweise umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens ein darin beherbergtes, mindestens eine Lichtquelle umfassendes Leuchtmittel für wenigstens eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte.
Jede Fahrzeugleuchte erfüllt je nach Ausgestaltung eine oder mehrere Aufgaben bzw. Funktionen. Zur Erfüllung jeder Aufgabe bzw. Funktion ist eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte vorgesehen. 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 Fahrzeugs bei Tag und/oder Nacht, wie etwa bei einer Ausgestaltung als Heckleuchte oder Tagfahrleuchte. Beispiele für Fahrzeugleuchten sind am Fahrzeugbug, an den Fahrzeugflanken und/oder an den Seitenspiegeln sowie am Fahrzeugheck angeordnete Blinkleuchten, 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.
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.
Für die einzelnen Lichtfunktionen sind zum Teil unterschiedliche Helligkeiten bzw. Sichtweiten sowie zum Teil unterschiedliche Lichtfarben zugeordnet.
Wenigstens einer Lichtquelle eines Leuchtmittels einer Fahrzeugleuchte können ein oder mehrere zur Ausformung einer 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 Lichtverteilungen beitragenden optischen Struktur versehen ist. Hierdurch kann gegebenenfalls auf eine Optikscheibe verzichtet werden.
Beispiele für Fahrzeugleuchten 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 solche Kombination ist beispielsweise regelmäßig in den bekannten Heckleuchten verwirklicht. In diesen kommen beispielsweise Wiederholblinkleuchten, Begrenzungsleuchten, Bremsleuchten, Nebelleuchten sowie Rückfahrleuchten zum Einsatz, um nur eine von vielen in Heckleuchten verwirklichten Kombinationen zu nennen. Weder erhebt diese Aufzählung Anspruch auf Vollständigkeit, noch bedeutet dies, dass in einer Heckleuchte alle genannten Leuchten kombiniert werden müssen. So können beispielsweise auch nur zwei oder drei der genannten oder auch anderer Leuchten in einem gemeinsamen Leuchtengehäuse einer Heckleuchte miteinander kombiniert sein.
Um die Wahrnehmbarkeit beziehungsweise Wahrnehmungskraft von Lichtfunktionen einer Fahrzeugleuchte für andere Verkehrsteilnehmer zu erhöhen ist bekannt, diese innerhalb der gesetzlich zugelassenen Grenzen aufleben zu lassen.
Ein bekanntes Beispiel sind so genannte dynamische Lichtfunktionen, bei denen die vom Gesetzgeber eingeräumte Zeit, die eine Glühlampe als eine gesetzlich erlaubte Lichtquelle eines zur Erfüllung einer Lichtfunktion vorgesehenen Leuchtmittels benötigt, um ihre volle Leuchtstärke zu erreichen, genutzt wird, um einen visuellen Effekt zu erzielen.
Ein Beispiel eines solchen visuellen Effekts ist das Wischen in Richtung der Richtung einer beabsichtigten Fahrtrichtungsanzeige bei einer Wiederholblinklichtfunktion eines Fahrtrichtungsanzeigers. Untersuchungen haben gezeigt, dass hierdurch die Verkehrssicherheit erhöht wird, da durch das Wischen bereits bei Beginn der Wahrnehmung der Lichtfunktion durch andere Verkehrsteilnehmer die durch die Lichtfunktion angezeigte beabsichtigte Fahrtrichtungsänderung von den anderen Verkehrsteilnehmern erkannt wird.
Ferner ist bekannt, dass Leuchtanzeigen, beispielsweise in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs angezeigte Warnanzeigen, die mit ihrem Aufleuchten dem Betrachter entgegen zu springen scheinen, durch ihre scheinbare Bewegung auf den Betrachter zu von diesem besonders gut wahrgenommen werden und diesen alarmieren, auch wenn dessen Blick nicht unmittelbar auf einen Bereich gerichtet ist, in dem die Warnanzeige angezeigt wird. Sie haben daher eine erhöhte Wahrnehmungskraft zur Folge.
Durch Dr. Michael Kleinkes et al, «Dreidimensionale Lichteffekte Neue Möglichkeiten für innovative Lichtfunktionen» ATZelektronik, Ausgabe 5, 01.10.2013, sind Heckleuchten bekannt, die mit halbdurchlässigen Spiegeln bei geringer Bautiefe des optischen Elements visuell einen Tiefeneffekt erzeugen.
Durch Martin Mügge, «Holographie Optics for Signallights - Concepts, Stylings & Challenges» ISAL 2015 Proceedings, pp. 545-554, ist die Erzeugung von optischer Tiefe in Heckleuchten mit Hologrammen bekannt.
Durch DE 10 2014 218 540 A1 ist bekannt, einen Funkeleffekt einer Lichtfunktion einer Fahrzeugleuchte durch mindestens drei bei verschiedenen Positionen angeordnet Lichtquellen in Verbindung mit einem Optikelement, das eine Vielzahl von Facettenflächen umfasst, beispielsweise einem Reflektor mit einer Vielzahl unterschiedlich ausgebildeter Facetten, wobei die Richtung der von den einzelnen Lichtquellen in Richtung der Facettenflächen ausgehenden Lichtstrahlen durch die Facettenflächen veränderbar sind. Die Positionen und/oder Ausrichtungen der Facettenflächen relativ zu den Positionen der Lichtquellen sind dabei so angeordnet, dass einen Betrachter in einer Beobachtungsposition außerhalb des Leuchteninnenraums beim Blick auf die Lichtscheibe ein von einer ersten Lichtquelle ausgestrahlter und in seiner Richtung von einer ersten Facettenfläche bei einer ersten Facettenposition und/oder Facettenausrichtung veränderter Lichtstrahl erreicht, ein von einer zweiten Lichtquelle ausgestrahlter und in seiner Richtung von einer zweiten Facettenfläche bei einer zweiten Facettenposition und/oder Facettenausrichtung veränderter Lichtstrahl erreicht, und ein von einer dritten Lichtquelle ausgestrahlter und in seiner Richtung von einer dritten Facettenfläche bei einer dritten Facettenposition und/oder Facettenausrichtung veränderter Lichtstrahl erreicht. Durch eine sequentierte, abwechselnde Ansteuerung der Lichtquellen wird der Funkeleffekt erhalten. Dem Funkeleffekt kann ein Tiefeneffekt überlagert sein, indem eine Licht- und/oder Optikscheibe mit weiteren optischen Elementen im Strahlengang von den Facettenflächen zum Betrachter angeordnet ist. Hierdurch kann der Funkeleffekt in zwei Tiefenebenen wahrgenommen werden, einer hinteren, durch die Facettenflächen gebildeten Ebene, wenn die von den Facettenflächen umgelenkten Lichtstrahlen an den weiteren optischen Elementen vorbei die Licht- und/oder Optikscheibe durchdringen, und einer vorderen, durch die weiteren optischen Elemente gebildeten Ebene, wenn die von den Facettenflächen umgelenkten Lichtstrahlen auf die weiteren optischen Elemente treffen und eine erneute Umlenkung erfahren.
Ein echter dreidimensionaler Eindruck oder eine räumliche Bildwiedergabe im Sinne einer Darstellung einer Struktur mit einer Tiefenwirkung ist hierdurch nicht möglich.
Durch DE 10 2009 020 593 A1 ist eine als ein Fahrzeugscheinwerfer ausgebildete Fahrzeugleuchte mit einer Abbildungsoptik bekannt, die dazu vorgesehen ist, eine Kante, die einen Lichtstrom einer Lichtquelle der Fahrzeugleuchte begrenzt, als Hell-Dunkel-Grenze in das Fahrzeugvorfeld zu projizieren. Zur Erzeugung der definierten Hell-Dunkel-Grenze ist eine Grenzfläche einer Komponente der Abbildungsoptik, durch die der Lichtstrom hindurchtritt, mit über hundert diskret über die Grenzfläche verteilt angeordneten Mikrostrukturen versehen. Bei den als Overhead-Elemente bezeichneten Mikrostrukturen handelt es sich um lokale Deformationen der Grenzfläche mit einer prismatischer Wirkung.
Durch DE 103 33 370 A1 ist eine Linse zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze für eine Lichtfunktion einer Fahrzeugleuchte bekannt. Die Linse weist auf mindestens einer ihrer Flächen eine diffraktive Struktur auf. Die diffraktive Struktur ist im Wesentlichen im nichtabgeblendeten Bereich der Linse angeordnet. Auf einer verbleibenden Flächenpartie, die frei von der diffraktiven Struktur ist, kann ein Hologramm angeordnet sein, vermittels dem in Verbindung mit einem hinter einer Blende angeordneten Laserstrahl ein in der Folge auch auf der Straße sichtbares Bild auf die Lichtscheibe der Fahrzeugleuchte projiziert werden kann.
Durch DE 10 2013 008 192 A1 ist eine Fahrzeugleuchte mit einem Leuchtmittel bekannt, welches zur Erzeugung einer Tiefenwirkung mehrere hintereinander angeordnete Leuchtmittelträger mit jeweils einer Vielzahl einzeln ansteuerbarer Lichtquellen umfasst.
Darüber hinaus ist zur Erzeugung einer Tiefenwirkung oder einer über die Lichtscheibe einer Fahrzeugleuchte hervorstehenden herausspringenden Wirkung bekannt, ein von mindestens einer Lichtquelle eines zur Erfüllung der entsprechenden Lichtfunktion vorgesehenen oder einer vorgegebenen Lichtverteilung der Lichtfunktion beitragenden Leuchtmittels hinterleuchtetes Rasterbild vorzusehen, welches bei einem von außerhalb des Leuchteninnenraums auf die Lichtscheibe blickenden Betrachter einen autostereoskopischen Effekt mit entsprechender Tiefenwirkung oder hervortretender Wirkung erzeugt.
Das Rasterbild zeigt den Augen eines Betrachters getrennte, unterschiedliche, stereoskopische Abbildungen von Ansichten eines Objekts, in dessen räumlicher Gestalt die Lichtfunktion dem Betrachter dann erscheint.
Bei der Autostereoskopie und dem hiermit verbundenen autostereoskopischen Effekt handelt es sich um eine dreidimensionale, visuelle Darstellung eines Bilds eines Objekts, wobei ein Tiefeneindruck der wiedergegebenen räumlichen Gestalt des Objekts durch stereoskopisches Sehen erhalten wird. Die Autostereoskopie benötigt keinerlei Hilfsmittel direkt vor den Augen.
Das auch als räumliches Sehen bezeichnete stereoskopische Sehen vermittelt durch eine beidäugige Betrachtung von Objekten eine echte, quantifizierbare Tiefenwahrnehmung und räumliche Wirkung des Außenraums.
Wird diese Technik des autostereoskopischen Effekts in Verbindung mit Lichtfunktionen in Fahrzeugleuchten eingesetzt, kann eine wesentlich gesteigerte Wahrnehmungskraft der Lichtfunktionen durch Erzeugung von hoher Tiefenwirkung bei geringem Bauraumbedarf erzielt werden.
Der autostereoskopische Effekt kann durch ein Rasterbild in Form eines auch als Lentikular- oder Prismenrasterbild bezeichneten oder bezeichenbaren Linsenrasterbilds erhalten werden, oder durch ein Rasterbild in Parallaxenbarrieretechnik erhalten werden.
Ein auch als Lentikular- oder Prismenrasterbild bezeichnetes oder bezeichenbares Linsenrasterbild ist eine Widergabe eines Objekts, wobei mittels winziger optischer Linsen oder Prismen ein ohne optische Hilfsmittel wahrnehmbarer dreidimensionaler, räumlicher Eindruck des Objekts erzeugt wird. Dies wird auch als autostereoskopischer Effekt bezeichnet. Für ein Linsenrasterbild werden mindestens zwei Darstellungen oder Bilder des Objekts, die der Objektansicht im Augenabstand entsprechen oder im Augenabstand aufgenommen wurden, benötigt. Diese sind in Form von zwei oder mehr Bildstreifen unter jeweils einer Lentikularlinse positioniert. Die Bildstreifen erstrecken sich entlang der Lentikularlinse.
Bei einer Lentikularlinse handelt es sich um ein langgestrecktes, linsenförmiges Element, beispielsweise als Bestandteil der Oberfläche einer hinterleuchteten Optik- oder Lichtscheibe, die durch eine Teilfläche eines Kreiszylinders gebildet oder von einer Teilfläche eines Kreiszylinders bereitgestellt sind. In einem Querschnitt normal zur Längserstreckung ist die Lentikularlinse kreisbogenförmig konvex ausgebildet.
Die Längserstreckung der Lentikularlinsen ist in eingebautem Zustand der Fahrzeugleuchte beim Blick von außerhalb des Leuchteninnenraums durch die Lichtscheibe hindurch vertikal beziehungsweise entspricht einer Anordnung normal zu einer gedachten, die Augen eines Betrachters verbindenden Linie.
Um einen dreidimensionalen Eindruck zu erreichen, sind für einen Betrachter auch bei einem Rasterbild in Parallaxenbarrieretechnik zwei aus einer Vielzahl von Bildpunkten oder Bildstreifen zusammengesetzte Bilder gleichzeitig sichtbar, wobei mittels beispielsweise schräg gestellter Streifenmasken als Parallaxenbarrieren das Licht einzelner Bildpunkte oder Bildstreifen in verschiedene Richtungen abgelenkt wird und jedes Auge ein anderes, durch die von dem jeweiligen Auge sichtbaren Bildpunkten oder Bildstreifen erzeugtes Bild erreicht.
Lentikularlinsenstrukturen sind einfach herstellbar und mit ihnen können beliebige Bilder mit dreidimensionalem Erscheinungsbild dargestellt werden.
Nachteile von Lentikularlinsenstrukturen sind, dass das dreidimensionale Erscheinungsbild nur in horizontaler Richtung auftritt. Darüber hinaus ist der Blickwinkel eingeschränkt, das Bild springt mit einer Veränderung des Blickwinkels immer wieder von einem dreidimensionalen Erscheinungsbild in ein neues dreidimensionales Erscheinungsbild.
Die Parallaxenbarrieretechnik erlaubt die Wiedergabe beliebiger räumlicher Darstellungen. Nachteilig sind der hohe konstruktive Aufwand einhergehend mit hohen Kosten. Zusätzlich treten weiterhin die Nachteile eines eingeschränkten Blickwinkels sowie des Springens des Bilds mit einer Veränderung des Blickwinkels von einem dreidimensionalen Erscheinungsbild in ein neues dreidimensionales Erscheinungsbild auf.
Durch WO 2015/058227 A1 ist ein Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle und mit einer im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung bekannt. Die Optikelementanordnung umfasst zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster. Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster umfasst in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen. Beide Mikrooptikstrukturenraster weisen innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Flächen periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster auf. Die von den beiden Mikrooptikstrukturenraster aufgespannten Flächen liegen parallel zueinander. Mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster weist ein Muster mit einer regelmäßigen Anordnung der optischen Mikrostrukturen in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten auf. Die optischen Mikrostrukturen können auf gegenüberliegenden Oberflächen eines im optischen Pfad befindlichen Optikelements angeordnet sein. Die optischen Mikrostrukturen sind durch Mikrolinsen gebildet.
Durch EP 1 467 145 A1 ist ein Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle und mit einer im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung bekannt. Die Optikelementanordnung umfasst zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster. Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster umfasst in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen. Beide Mikrooptikstrukturenraster weisen innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Flächen periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster auf. Die von den beiden Mikrooptikstrukturenraster aufgespannten Flächen liegen parallel zueinander. Mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster weist ein Muster mit einer genesteten Anordnung der optischen Mikrostrukturen in schräg zueinander verlaufenden Reihen und Spalten auf. Die optischen Mikrostrukturen sind auf gegenüberliegenden Oberflächen eines im optischen Pfad befindlichen Optikelements angeordnet. Die optischen Mikrostrukturen zumindest eines Mikrostrukturenrasters weisen zumindest in einer von ihnen aufgespannten Fläche hexagonale Ausdehnungen auf. Die optischen Mikrostrukturen sind durch Mikrolinsen gebildet.
Durch US 6,769,777 B1 ist ein Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle und mit einer im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung bekannt. Die Optikelementanordnung umfasst zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster. Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster umfasst in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen. Beide Mikrooptikstrukturenraster weisen innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Flächen periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster auf. Die von den beiden Mikrooptikstrukturenraster aufgespannten Flächen liegen parallel zueinander. Mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster weist ein Muster mit einer regelmäßigen Anordnung der optischen Mikrostrukturen in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten auf. Die optischen Mikrostrukturen sind durch Mikrolinsen gebildet.
Durch JP 2015 060679 A ist eine Fahrzeugleuchte bekannt. Sie umfasst ein flächiges Mikrooptikstrukturenraster und einen halbdurchlässigen Spiegel als Schirm.
Durch EP 3 002 502 A2 ist ein Leuchtmittel bekannt. Es umfasst eine Lichtquelle und eine im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordnete Optikelementanordnung. Die Optikelementanordnung umfasst zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster. Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster umfasst in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen. Beide Mikrooptikstrukturenraster weisen innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Flächen periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster auf. Die von den beiden Mikrooptikstrukturenraster aufgespannten Flächen liegen parallel zueinander. Mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster weist ein Muster mit einer regelmäßigen Anordnung der optischen Mikrostrukturen in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten auf. Die optischen Mikrostrukturen sind durch Mikrolinsen gebildet. Die optischen Mikrostrukturen sind auf gegenüberliegenden Oberflächen eines Spiegelglases angeordnet. Der Abstand zwischen den Mikrooptikstrukturenrastern entspricht der Dicke des Spiegelglases. Der Abstand zwischen den Mikrooptikstrukturenrastern ist so gewählt, dass die eine Mikrostruktur des einen Mikrooptikstrukturenrasters verlassenden Lichtstrahlen zwei Mikrostrukturen des anderen Mikrooptikstrukturenrasters bestrahlen.
Durch EP 2 136 132 A1 ist ein Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle und mit einer im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung bekannt. Die Optikelementanordnung umfasst zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster. Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster umfasst in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen. Beide Mikrooptikstrukturenraster weisen innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Flächen periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster auf. Die von den beiden Mikrooptikstrukturenraster aufgespannten Flächen liegen parallel zueinander. Mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster weist ein Muster mit einer regelmäßigen Anordnung der optischen Mikrostrukturen in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten auf. Die optischen Mikrostrukturen können durch Mikrolinsen gebildet sein.
Durch CH 296715A ist ein Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle und mit einer im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung vorbekannt. Die Optikelementanordnung umfasst zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster. Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster umfasst in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen. Eines der beiden Mikrooptikstrukturenraster ist in der Brennebene der optischen Mikrostrukturen des verbleibenden Mikrooptikstrukturenrasters angeordnet.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leuchtmittel zu schaffen, welches ermöglicht, eine Lichtfunktion einer Fahrzeugleuchte mit einer blickwinkelunabhängigen, hohen Wahrnehmungskraft für andere Verkehrsteilnehmer einhergehend mit einer Steigerung der Verkehrssicherheit kostengünstig zu erfüllen, sowie eine mit mindestens einem entsprechenden Leuchtmittel ausgestattete Fahrzeugleuchte bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, den Zeichnungen sowie in der nachfolgenden Beschreibung, einschließlich der zu den Zeichnungen zugehörigen, wiedergegeben.
Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach ein Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle und mit einer im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung.
Die von einem im weiteren Verlauf des optischen Pfads auf die Optikelementanordnung blickenden Betrachter rückwärtig von hinten mit wenigstens einer beliebigen Lichtquelle durchleuchtete Optikelementanordnung umfasst zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster zur Erzeugung dreidimensonaler Effekte für einen im weiteren Verlauf des optischen Pfads zur Optikelementanordnung blickenden Betrachter.
Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster umfasst dabei innerhalb der von ihm jeweils aufgespannten Fläche in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen.
Hierdurch wird eine Tiefenwirkung sowohl im Warmzustand, bei dem die mindestens eine Lichtquelle Licht zumindest innerhalb des vom menschlichen Auge sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums abstrahlt, als auch im Kaltzustand, bei dem eine Abstrahlung von Licht ausbleibt, aus allen Betrachtungs- oder Blickwinkeln erhalten, welche visuell nicht von einer echten dreidimensionalen Anordnung zu unterscheiden ist.
Beide Mikrooptikstrukturenraster weisen bevorzugt innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Fläche periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster auf.
Das oder die Muster können eine regelmäßige Anordnung der optischen Mikrostrukturen in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten vorsehen.
Das oder die Muster können eine genestete Anordnung der optischen Mikrostrukturen in schräg zueinander verlaufenden Reihen und Spalten vorsehen.
Die optischen Mikrostrukturen können zumindest in einer von ihnen aufgespannten Fläche hexagonale Ausdehnungen aufweisen.
Die optischen Mikrostrukturen können unmittelbar und ohne Leerstellen zwischen sich aneinander angrenzen.
Die optischen Mikrostrukturen können unabhängig von ihrer Anordnung unmittelbar und ohne Leerstellen aneinander grenzen oder auch Leerstellen zwischen sich aufweisen.
Die Mikrooptikstrukturenraster können beispielsweise mindestens eine Mikrooptikstrukturenrasterplatte und/oder eine Mikrooptikstrukturenrasterfolie mit darauf aufgebrachten und/oder darin eingebrachten, bevorzugt regelmäßig, periodisch wiederkehrend angeordneten optischen Mikrostrukturen, wie beispielsweise optische Linsen oder Druckmuster umfassen.
Zumindest ein Mikrooptikstrukturenraster ist in der Brennebene der optischen Mikrostrukturen des verbleibenden Mikrooptikstrukturenrasters angeordnet.
Vorzugsweise sind die optischen Mikrostrukturen durch Mikrolinsen gebildet.
Ein besonders starker Tiefeneffekt tritt ein, wenn zumindest näherungsweise in der Brennebene der beispielsweise Linsen beziehungsweise Mikrolinsen umfassenden optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als eine Linsenrasterplatte und/oder -folie beziehungsweise als eine Mikrolinsenrasterplatte und/oder -folie ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters bevorzugt regelmäßig, periodisch wiederkehrend angeordnete optische Mikrostrukturen, wie beispielsweise geometrisch angeordnete optische Linsen oder Druckmuster, des verbleibenden, zweiten Mikrooptikstrukturenrasters angeordnet sind.
Die das zweite Mikrooptikstrukturenraster bildenden optischen Mikrostrukturen, wie beispielsweise Linsen oder Druckmuster, sind in einer bestimmten Periode und geometrischen Anordnung auf eine einer mit den optischen Mikrostrukturen des ersten Mikrooptikstrukturenrasters versehenen Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche des selben, im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelements, wie etwa auf gegenüberliegenden Oberflächen einer im optischen Pfad angeordneten Optikscheibe aufgebracht. Dadurch entsteht ein vergrößertes, virtuelles Abbild der beispielsweise durch Linsen und/oder Druckmuster gebildeten optischen Mikrostrukturen des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters, welches augenscheinlich über- oder unterhalb des beispielsweise eine Linsenrasterebene umfassenden ersten Mikrooptikstrukturenrasters liegt.
Die Anmutung des Abbildes ist dabei von Brennweite, Größe sowie Periode der optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als ein Linsenraster ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters beziehungsweise dessen diametraler Mikrostruktur abhängig.
Die Größe der Periode ist an die visuelle Tiefe gekoppelt. Hierdurch lassen sich große Muster im Hintergrund und kleine vorne abbilden.
Eine Abbildung großer Muster erfolgt dabei aus Sicht eines entgegen dem optischen Pfad des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts auf das erste Mikrooptikstrukturenraster blickenden Betrachters im Hintergrund in im Vergleich zur Abbildung kleiner Muster größerer Entfernung von den optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als ein Linsenraster ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters.
Eine Abbildung kleiner Muster erfolgt demgegenüber aus Sicht eines entgegen dem optischen Pfad des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts auf das erste Mikrooptikstrukturenraster blickenden Betrachters im Vordergrund in im Vergleich zur Abbildung großer Muster kleinerer Entfernung von den optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als ein Linsenraster ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters.
Vorteilhaft können wenigstens die optischen Mikrostrukturen zumindest des von den optischen Mikrostrukturen des ersten Mikrooptikstrukturenrasters abzubildenden, bevorzugt in der Brennebene der beispielsweise Linsen beziehungsweise Mikrolinsen umfassenden optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als eine Linsenrasterplatte und/oder -folie beziehungsweise als eine Mikrolinsenrasterplatte und/oder -folie ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters liegenden zweiten Mikrooptikstrukturenrasters eine dreidimensionale, räumliche Ausdehnung aufweisen.
Wenn die von den optischen Mikrostrukturen des ersten Mikrooptikstrukturenrasters abzubildenden, bevorzugt in der Brennebene der beispielsweise Linsen beziehungsweise Mikrolinsen umfassenden optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als eine Linsenrasterplatte und/oder -folie beziehungsweise als eine Mikrolinsenrasterplatte und/oder -folie ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters liegenden optischen Mikrostrukturen des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters selbst keine beispielsweise durch ein Druckverfahren herstellbare flächige, sondern eine beispielsweise durch ein Prägeverfahren herstellbare räumliche Struktur aufweisen, erhält das virtuelle Abbild eine zusätzliche räumliche Anmutung.
Die Mikrooptikstrukturenraster können durch Mikrolinsenstrukturenraster gebildet sein oder solche umfassen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht zur Verwirklichung der Mikrooptikstrukturenraster unter dem Begriff Mikrostrukturbogen zusammengefasste transparente Folien oder Platten mit gegenüberliegend ein- oder aufgeprägten oder auflaminierten oder aufgedruckten optischen Mikrostrukturen, beispielsweise Mikrolinsen vor.
Das Leuchtmittel kann zusätzlich einzeln oder in beliebiger Kombination beispielsweise zur Erzeugung und/oder zum Beitrag einer für eine Lichtfunktion gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung dienenden/notwendigen Lichtumlenkung miteinander einen oder mehrere kurz als Lichtleiter bezeichnete Lichtleiterelemente und/oder einen oder mehrere direkte und/oder indirekte Reflektoren und/oder ein oder mehrere Linsensysteme und/oder einen oder mehrere Diffusoren umfassen.
Die durch die Brennpunkte aller beispielsweise auf der beispielsweise ein erstes Mikrooptikstrukturenraster bildenden Vorderseite eines Mikrostrukturbogens angeordneten optischen Mikrostrukturen, insbesondere Mikrolinsen gebildete Brennfläche des Mikrooptikstrukturenrasters liegt bevorzugt auf einer einem Betrachter abgewandten, dementsprechend der Lichtquelle zugewandten Seite des Mikrostrukturbogens, beispielsweise auf dessen dem Betrachter abgewandter Rückseite.
Innerhalb der Brennfläche befinden sich vorteilhaft die optischen Mikrostrukturen des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters. Die optischen Mikrostrukturen des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters können auf der gegenüberliegenden Rückseite des Mikrostrukturbogens angeordnet sein.
Grundsätzlich können die Mikrostrukturen auf zwei unabhängig voneinander hergestellten Bögen angeordnet sein.
Die Brennfläche kann eben oder zwei- oder dreidimensional gewölbt verlaufen.
Die optischen Mikrostrukturen können dreidimensional oder zweidimensional sein.
Dabei kann eine orthogonale Anordnung der optischen Mikrostrukturen innerhalb eines oder beider Mikrooptikstrukturenraster vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann eine genestete Anordnung der optischen Mikrostrukturen innerhalb eines oder beider Mikrooptikstrukturenraster vorgesehen sein.
Die genestet angeordneten optischen Mikrostrukturen eines oder beider Mikrooptikstrukturenraster können Hexagonalstrukturen ausbilden.
Die optischen Mikrostrukturen des von der Lichtquelle entfernten Mikrooptikstrukturenrasters können auf die Innenseite einer Lichtscheibe aufgebracht sein.
Alternativ können die optischen Mikrostrukturen des von der Lichtquelle entfernten Mikrooptikstrukturenrasters auf die Vorder- oder Rückseite einer Optikscheibe aufgebracht sein.
Die optischen Mikrostrukturen beider Mikrooptikstrukturenraster können auf den gegenüberliegenden, Vorder- und Rückseite bildenden Oberflächen einer Optikscheibe aufgebracht sein.
Die optischen Mikrostrukturen des der Lichtquelle näheren Mikrooptikstrukturenrasters können auf die Vorder- oder Rückseite einer Optikscheibe oder auf eine Lichtaustrittsfläche eines kurz als Lichtleiter bezeichneten Lichtleiterelements, in welchen die mindestens eine Lichtquelle des Leuchtmittels ihr Licht einstrahlt, aufgebracht sein.
Im Falle eines im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneten Lichtleiters kann diesem im weiteren Verlauf des optischen Pfads das erste Mikrooptikstrukturenraster nachgeordnet, beziehungsweise aus Sicht eines entgegen dem optischen Pfad blickenden Betrachter vorgesetzt sein. Der Lichtleiter kann mit den optischen Mikrostrukturen des der Lichtquelle näheren zweiten Mikrooptikstrukturenrasters versehen sein. Beispielsweise können die optischen Mikrostrukturen des von der Lichtquelle entfernteren ersten Mikrooptikstrukturenrasters auf die Vorder- oder Rückseite einer Optikscheibe aufgebracht sein, oder sie können auf die Innenseite einer Lichtscheibe aufgebracht sein.
Als Lichtquelle kommt bevorzugt mindestens eine anorganische Leuchtdiode und/oder mindestens eine organische Leuchtdiode zum Einsatz. Letztere kann auf ihrer Vorderseite mit den optischen Mikrostrukturen eines der Mikrooptikstrukturenraster versehen sein.
Anorganische Leuchtdioden 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 Fahrzeugleuchten bekannt, in denen reine LED-Chips ohne angeformte Primäroptiken zum Einsatz kommen.
Bekannt sind anorganische Leuchtdioden 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-Leuchtdioden, kurz THT-LEDs, sind ein gängig bekannter Typ anorganischer Leuchtdioden. Sie werden auch als bedrahtete Leuchtdioden 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-Leuchtdioden, kurz SMD-LEDs, sind ein weiterer bekannter Typ anorganischer Leuchtdioden. 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-Leuchtdioden, kurz 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.
Im Folgenden wird deshalb der Einfachheit halber nicht mehr zwischen anorganischer Leuchtdiode und LED-Chip unterschieden und statt dessen einheitlich der Begriff LED stellvertretend für beides 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. Mit anderen Worten weisen LEDs bei gleicher Lichtstärke einen im Vergleich zu anderen Lichtquellen geringeren Stromverbrauch auf. Hierdurch kann bei einer Verwendung einer oder mehrerer LEDS als Lichtquelle eines Leuchtmittels beispielsweise in einer Fahrzeugleuchte die Belastung eines zur Stromversorgung vorgesehenen Bordnetzes eines Fahrzeugs verringert werden, einhergehend mit Einsparungen beim Energieverbrauch des Fahrzeugs. Ferner weisen LEDs eine weit höhere Lebensdauer auf, als andere, zur Anwendung in einer Fahrzeugleuchte in Frage kommende Lichtquellen. Durch die längere Lebensdauer wird unter Anderem durch die geringere Ausfallquote die Betriebssicherheit und damit einhergehend die Qualität der Fahrzeugleuchte erhöht.
Eine kurz als OLED (Organic Light Emitting Diode; OLED) bezeichnete organische Leuchtdiode ist ein leuchtendes Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien mit mindestens einer zwischen elektrisch leitenden, beispielsweise metallischen Schichten für Anode und Kathode eingeschlossen Emitterschicht. Die Stärke oder anders ausgedrückt Dicke der Schichten liegt in einer Größenordnung von etwa 100 nm. Typischerweise beträgt sie je nach Aufbau 100 nm bis 500 nm. Zum Schutz gegen Wasser, Sauerstoff sowie zum Schutz gegen andere Umwelteinflüsse, wie etwa Kratzbeschädigung und/oder Druckbelastung sind OLEDs typischerweise mit einem anorganischen Material, beispielsweise mit Glas verkapselt.
Im Unterschied zu LEDs benötigen OLEDs keine einkristallinen Materialien. Im Vergleich zu LEDs lassen sich OLEDs daher in kostengünstiger Dünnschichttechnik herstellen. OLEDs ermöglichen dadurch die Herstellung flächiger Lichtquellen, die einerseits sehr dünn und andererseits als durch die Lichtscheibe einer Fahrzeugleuchte hindurch sichtbare leuchtende Fläche eingesetzt einen besonders homogenes Erscheinungsbild aufweisen.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte mit einem im Wesentlichen von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mit mindestens einem darin beherbergten, mindestens eine Lichtquelle umfassenden Leuchtmittel für wenigstens eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte.
Die Fahrzeugleuchte zeichnet sich durch wenigstens ein zuvor beschriebenes Leuchtmittel gemäß dem ersten Gegenstand der Erfindung aus.
Wenigstens einer Lichtquelle des Leuchtmittels der Fahrzeugleuchte können ein oder mehrere zur Ausformung einer 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 und/oder Optikscheiben 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 und/oder holografischen Platten bzw. Filmen bzw. Folien oder dergleichen handeln. Holografie kann insbesondere zur Lenkung von Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden und kann daher insbesondere auch in Fahrzeugleuchten zum Einsatz gebracht werden.
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 Lichtverteilungen beitragenden optischen Struktur versehen ist. Hierdurch kann gegebenenfalls auf eine Optikscheibe verzichtet werden.
Das Leuchtmittel kann einzelne oder eine Kombination der zuvor und/oder nachfolgend in Verbindung mit der Fahrzeugleuchte beschriebene Merkmale aufweisen, ebenso wie die Fahrzeugleuchte einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor und/oder nachfolgend in Verbindung mit dem Leuchtmittel beschriebene Merkmale aufweisen kann.
Sowohl die Fahrzeugleuchte, als auch das Leuchtmittel können alternativ oder zusätzlich gemeinsam oder unabhängig voneinander einzelne oder eine Kombination mehrerer einleitend in Verbindung mit dem Stand der Technik und/oder in einem oder mehreren der zum Stand der Technik erwähnten Dokumente und/oder in der nachfolgenden Beschreibung zu den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschriebene Merkmale aufweisen.
Es ist ersichtlich, dass die Erfindung verwirklicht sein kann durch ein Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle und einer von dieser hinterleuchteten, beispielsweise zwei im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts hintereinander angeordnete zweidimensionale Linsenanordnungen beziehungsweise zweidimensionale Linsenarrays mit periodischen Mustern als Bild umfassenden Optikelementanordnung.
Ebenfalls ersichtlich ist, dass die Erfindung durch eine Fahrzeugleuchte mit einem entsprechenden Leuchtmittel zur Erfüllung oder zum Beitrag wenigstens einer ihrer Lichtfunktionen verwirklicht sein kann.
Zusammengefasst schlägt die Erfindung zur Erzeugung eines Tiefeneffektes zur besseren Wahrnehmung der Signalwirkung einer oder mehrerer Lichtfunktionen, wie beispielsweise der Schlusslicht- und/oder Bremslichtfunktion bei gleichzeitig geringer Bauraumtiefe vor, beispielsweise transparente Folien oder Platten mit gegenüberliegend aufgprägten, auflaminierten oder aufgedruckten optischen Mikrostrukturen, beispielsweise in Form von Mikrolinsen, zu verwenden. Die Folie kann von hinten mit einer belieben Lichtquelle, vorzugsweise mindestens einer LED oder OLED durchleuchtet werden. Der Tiefeneffekt tritt jedoch auch bei nicht-hinterleuchtetem Zustand im so genannten Kaltzustand oder -design auf.
Zusätzliche, über eine vollständige Lösung der gestellten Aufgabe unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik hinausgehende Vorteile der Erfindung sind eine Verbesserung der Sicht- und Wahrnehmbarkeit von Lichtfunktionen einer Fahrzeugleuchte, insbesondere einer Heckleuchte für ein Kraftfahrzeug. Dies wird vermittels einer Anlockung des Blicks anderer, insbesondere nachfolgender Verkehrsteilnehmer mittels Erzeugung dreidimensonaler Effekte beim Blick eines Betrachters auf die Lichtscheibe der Fahrzeugleuchte sowohl in ein-, als auch in ausgeschaltetem Zustand erreicht.
Sich unter Anderem auch gegenüber Lentikularlinsenstrukturen ergebende Vorteile sind, dass die Tiefenwirkung aus allen Richtungen sichtbar ist, auch vertikal. Der Effekt ist visuell nicht von echter Tiefe zu unterscheiden.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich durch einen uneingeschränkten Blickwinkelbereich, wobei das Bild nicht springt, wie dies bei Lentikularlinsenstrukturen der Fall ist.
Im Gegensatz zu einer Lentikularlinsenstruktur, bei der parallel verlaufende Linsen mit linearer Erstreckung vorgesehen sind, um beliebige, beispielsweise Bewegungen oder veränderliche Tiefenwirkungen erzeugende Bilder blickwinkelabhängig sichtbar zu machen, indem das stereoskopisch sichtbare Bild mit Veränderung des horizontalen Blickwinkels immer wieder in eine neue Ansicht springt, wird bei der vorliegenden Erfindung mit Veränderung des Blickwinkels ein kontinuierlich wandernder Tiefeneffekt - allerdings lediglich periodischer Muster - erhalten. Ein wesentlicher Unterschied hierbei ist, dass dieser Effekt sowohl bei einer horizontalen Änderung des Blickwinkels, als auch bei einer vertikalen Änderung auftritt. Bei der Lentikularlinsenstruktur erfolgt dies lediglich bei einer Veränderung des Blickwinkels normal zur Erstreckung der parallel verlaufenden Lentikularlinsen.
Darüber hinaus sind die periodischen Muster kostengünstig herstellbar. Eine Vielzahl von verwendbaren periodischen Mustern bietet eine weite gestalterische Freiheit.
Ferner sind mehrere Tiefenebenen möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel eines Mikrooptikstrukturenrasters mit in orthogonal zueinander verlaufenden Zeilen und Spalten angeordneten optischen Mikrostrukturen in einer Draufsicht.
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel eines Mikrooptikstrukturenrasters mit genestet angeordneten optischen Mikrostrukturen in einer Draufsicht.
Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel eines Mikrooptikstrukturenrasters mit genestet angeordneten, hexagonalen optischen Mikrostrukturen in einer Draufsicht.
Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel einer Optikelementanordnung in einer Draufsicht, umfassend ein als ein hexagonales Mikrolinsenraster ausgeführtes erstes Mikrooptikstrukturenraster mit regelmäßig genestet und unmittelbar aneinander angrenzend angeordneten optischen Mikrostrukturen mit hexagonalen Ausdehnungen und ein aus Sicht eines auf die der Lichtquelle abgewandte Seite der Optikelementanordnung blickenden Betrachters dahinterliegendes zweites Mikrooptikstrukturenraster das in zwei einander überlagernden Mustern (A), (B) angeordnete optische Mikrostrukturen aufweist, in einem ersten Muster (A) angeordnete erste optische Mikrostrukturen und in einem zweiten Muster (B) angeordnete zweite optischen Mikrostrukturen, welche Muster (A) und (B) jeweils eine geringere Periodenlänge als das hexagonale Mikrolinsenraster aufweisen.
Fig. 5: die Optikelementanordnung aus Fig. 4 in einem Querschnitt nebst einer Darstellung des von der Optikelementanordnung aus Fig. 4 erzeugten visuellen Effekts.
Fig. 6: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit einem Leuchtmittel mit einer zwei im optischen Pfad des von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordnete Mikrooptikstrukturenraster umfassenden Optikelementanordnung in einem Querschnitt.
Fig. 7: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit einem Leuchtmittel mit einer zwei im optischen Pfad des von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordnete Mikrooptikstrukturenraster umfassenden Optikelementanordnung in einem Querschnitt.
Fig. 8: ein drittes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit einem Leuchtmittel mit einer zwei im optischen Pfad des von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordnete Mikrooptikstrukturenraster umfassenden Optikelementanordnung in einem Querschnitt.

Ein in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8 in verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten ganz oder in Teilen dargestelltes Leuchtmittel 01 umfasst:

mindestens eine Lichtquelle 02 und
eine im optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung 03.

Die Optikelementanordnung 03 umfasst zwei im optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster 30, einem im Verlauf des optischen Pfads des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts ersten Mikrooptikstrukturenraster 31 und einem zweiten Mikrooptikstrukturenraster 32.
Die Optikelementanordnung 03 ist von einem im weiteren Verlauf des optischen Pfads auf die der Lichtquelle 02 abgewandte Seite der Optikelementanordnung 03 blickenden Betrachter gesehen rückwärtig von hinten mittels der wenigstens einen Lichtquelle 02 zumindest teilweise durchleuchtet.
Die Einschränkung, wonach die Optikelementanordnung 03 mittels der wenigstens einen Lichtquelle 02 zumindest teilweise durchleuchtet ist, gibt an, dass es alternativ zu einer volltransparenten Ausgestaltung der Optikelementanordnung 03 möglich ist, dass Teile der Optikelementanordnung 03, beispielsweise Teile eines oder beider Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 opak ausgebildet sein können.
Jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 umfasst dabei beispielsweise bevorzugt innerhalb der von ihm jeweils aufgespannten Fläche in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen 33.
Bei den optischen Mikrostrukturen 33 handelt es sich bevorzugt um Mikrolinsen.
Die in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordneten optischen Mikrostrukturen 33 der beiden im optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts hintereinander angeordneten Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 erzeugen für den im weiteren Verlauf des optischen Pfads des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts zur Optikelementanordnung, genauer auf die der Lichtquelle 02 abgewandte Seite der Optikelementanordnung 03 blickenden Betrachter dreidimensonale Effekte.
Hierdurch wird eine Tiefenwirkung sowohl im Warmzustand, bei dem die mindestens eine Lichtquelle 02 Licht zumindest innerhalb des vom menschlichen Auge sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums abstrahlt, als auch im Kaltzustand, bei dem eine Abstrahlung von Licht ausbleibt, aus allen Betrachtungs- oder Blickwinkeln erhalten, welche vom bloßen Auge des Betrachters nicht von einer echten dreidimensionalen Anordnung zu unterscheiden ist.
Bei der mindestens einen Lichtquelle 02 kann es sich grundsätzlich um eine beliebige Lichtquelle 02 handeln, beispielsweise eine Glühlampe, eine Gasentladungslampe, eine LED, eine OLED, um ohne Anspruch auf Vollständigkeit nur einige denkbare und in Fahrzeugleuchten grundsätzlich zum Einsatz kommende Lichtquellen 02 zu nennen, oder um eine Kombination mehrerer, beispielsweise gleichartiger oder verschiedener Lichtquellen 02.
Beide Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 weisen bevorzugt innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Flächen periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster auf, in welchen ihre optischen Mikrostrukturen 33 angeordnet sind.
Besonders bevorzugt liegen die von den beiden Mikrooptikstrukturenrastern 30, 31, 32 aufgespannten Flächen parallel zueinander, wie dies in Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8 beispielhaft dargestellt ist.
Mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 kann ein Muster mit einer regelmäßigen Anordnung seiner optischen Mikrostrukturen 33 in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten aufweisen, wie in Fig. 1 dargestellt.
Zumindest das Muster einer oder die Muster beider Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 können demnach eine regelmäßige Anordnung der optischen Mikrostrukturen 33 in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten vorsehen.
Fig. 1 zeigt dabei ein durch ein Mikrolinsenraster gebildetes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 mit einem Muster mit einer regelmäßigen Anordnung der durch runde Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 in orthogonal zueinander verlaufenden Zeilen und Spalten und mit optisch inaktiven Bereichen zwischen den durch runde Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 in einer Draufsicht. Die zwischen den optischen Mikrostrukturen 33 befindlichen, optisch inaktiven Bereiche sind bevorzugt intransparent.
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 ein Muster mit einer genesteten Anordnung der optischen Mikrostrukturen 33 in schräg zueinander verlaufenden Reihen und Spalten aufweisen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Zumindest das Muster einer oder die Muster beider Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 können demnach eine genestete Anordnung der optischen Mikrostrukturen 33 in schräg zueinander verlaufenden Reihen und Spalten vorsehen.
Fig. 2 zeigt dabei ein durch ein Mikrolinsenraster gebildetes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 mit einem Muster mit einer regelmäßigen, genesteten Anordnung der durch runde Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 in schräg zueinander verlaufenden Zeilen und Spalten und mit optisch inaktiven Bereichen zwischen den durch runde Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 in einer Draufsicht. Die zwischen den optischen Mikrostrukturen 33 befindlichen, optisch inaktiven Bereiche sind bevorzugt intransparent.
Alternativ oder zusätzlich können die optischen Mikrostrukturen 33 zumindest eines Mikrostrukturenrasters 30, 31, 32 zumindest in einer von ihnen aufgespannten Fläche hexagonale Ausdehnungen aufweisen, wie in Fig. 3 dargestellt.
Bevorzugt sind die optischen Mikrostrukturen 33 mit hexagonalen Ausdehnungen in Verbindung mit einem Muster mit einer regelmäßigen, genesteten Anordnung der optischen Mikrostrukturen 33 vorgesehen, wie ebenfalls in Fig. 3 dargestellt.
Im Falle einer genesteten Anordnung können die optischen Mikrostrukturen 33 mit hexagonaler Ausdehnung unmittelbar und ohne Leerstellen zwischen sich aneinander angrenzen, wie dies auch in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt dabei ein durch ein hexagonales Mikrolinsenraster gebildetes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 mit einem Muster mit einer regelmäßigen, genesteten Anordnung der durch hexagonale Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 mit hexagonalen Ausdehnungen in schräg zueinander verlaufenden Zeilen und Spalten in einer Draufsicht. Die hexagonalen Mikrolinsen grenzen dabei unmittelbar aneinander an. Zwischen den Linsen entstehen so keine optisch inaktiven Bereiche. Dies hat den Vorteil, dass geringere Lichtverluste in einer beispielsweise als Heckleuchte ausgebildeten Fahrzeugleuchte 100 auftreten als bei Mikrooptikstrukturenrastern 30, 31, 32 mit optisch inaktiven Bereichen zwischen den beispielsweise durch Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33. Ein kurz auch als hexagonal bezeichnetes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 mit einem Muster mit einer regelmäßigen, genesteten Anordnung der beispielsweise durch hexagonale Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 mit hexagonalen Ausdehnungen ist hierzu besonders geeignet, weil die Abbildungsfehler der Linsen in der Regel geringer ausfallen als bei einem vergleichbaren quadratischen Linsenraster.
Alternativ können gegebenenfalls zwischen den optischen Mikrostrukturen 33 mit hexagonalen Ausdehnungen befindliche, optisch inaktive Bereiche bevorzugt intransparent ausgebildet sein.
Grundsätzlich können die optischen Mikrostrukturen 33 unabhängig von ihrer Anordnung unmittelbar und ohne Leerstellen aneinander grenzen oder auch beispielsweise durch Leerstellen gebildete optisch inaktive Bereiche zwischen sich aufweisen.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Optikelementanordnung 03 in einer Draufsicht, wohingegen Fig. 5 die selbe Optikelementanordnung 03 in einem Querschnitt zeigt. Darüber hinaus enthält Fig. 5 eine Darstellung des von der Optikelementanordnung 03 für einen auf die der Lichtquelle 02 des Leuchtmittels 01 abgewandte Seite der Optikelementanordnung 03 blickenden Betrachter erzeugten visuellen Effekts.
Die in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellte Optikelementanordnung 03 umfasst ein als ein hexagonales Mikrolinsenraster ausgeführtes erstes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 mit regelmäßig genestet und unmittelbar aneinander angrenzend angeordneten optischen Mikrostrukturen 33 mit hexagonalen Ausdehnungen. Ferner umfasst die Optikelementanordnung 03 ein aus Sicht eines auf die der Lichtquelle 02 des Leuchtmittels 01 abgewandte Seite der Optikelementanordnung 03 blickenden Betrachters dahinterliegendes zweites Mikrooptikstrukturenraster 30, 32.
Das zweite Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 weist in zwei einander überlagernden Mustern A, B angeordnete optische Mikrostrukturen 33 auf. Dabei handelt es sich um in einem ersten Muster A angeordnete erste optische Mikrostrukturen 33 und in einem zweiten Muster B angeordnete zweite optischen Mikrostrukturen 33. Die Muster A und B weisen jeweils eine geringere Periodenlänge als das als hexagonales Mikrolinsenraster ausgeführte erste Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 auf.
Die erwünschte optische Tiefenwirkung wird visuell wesentlich stärker wahrgenommen, wenn mehrere optisch hintereinander liegende Tiefenebenen erzeugt werden. Es ist daher vorteilhaft, wenn das zweite Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 aus zwei oder mehr überlagerten periodischen Mustern A, B besteht, deren Perioden geringfügig voneinander abweichen, beziehungsweise aus in zwei oder mehr überlagerten periodischen Mustern A, B entsprechend angeordneten optischen Mikrostrukturen 33.
Beispielsweise können die Perioden um weniger als 10%, bevorzugt um weniger als 4% voneinander abweichen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Alle überlagerten Muster A, B der periodisch angeordneten optischen Mikrostrukturen der Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 besitzen dabei jeweils dieselbe räumliche Anordnung, jedoch in voneinander abweichenden Perioden. In der gemeinsamen Durchsicht wiederholen sich die Muster der Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 lediglich synodisch.
Die überlagerten Muster können als Gesamtbild beispielsweise gedruckt sein.
Dabei weist vorzugsweise das zweite Mikrooptikstrukturenraster der beiden Mikrooptikstrukturenraster 31, 32 in zwei oder mehr überlagerten periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Mustern A, B angeordnete optische Mikrostrukturen 33 auf, deren Perioden zumindest geringfügig voneinander abweichen. Die beiden Muster A, B können beide die gleiche regelmäßige räumliche Anordnung der optischen Mikrostrukturen 33 aufweisen, jedoch mit unterschiedlichen Periodenlängen.
Das verbleibende erste Mikrooptikstrukturenraster 31 kann ebenfalls diese regelmäßige räumliche Anordnung aufweisen. Es besteht jedoch nur aus einem einzigen periodischen, regelmäßigen Muster
Die Anmutung der vom auf die der Lichtquelle 02 des Leuchtmittels 01 abgewandte Seite der Optikelementanordnung 03 blickenden Betrachter wahrgenommenen Abbildungen der im ersten Muster A angeordneten ersten optischen Mikrostrukturen 33 und der im zweiten Muster B angeordneten zweiten optischen Mikrostrukturen 33 ist dabei von Brennweite, Größe sowie Periode der optischen Mikrostrukturen 33 des beispielsweise als ein Linsenraster ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 beziehungsweise dessen diametraler Mikrostruktur abhängig.
Dabei ist die Abbildung eine schematische Darstellung der beispielsweise in zwei einander überlagernden Mustern A, B angeordneten optischen Mikrostrukturen 33 des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32. Aufgrund der Lichtbrechung an den beispielsweise als Mikrolinsen ausgeführten optischen Mikrostrukturen 33 des beispielsweise als ein Linsenraster ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 sind die beispielsweise in zwei einander überlagernden Mustern A, B angeordneten optischen Mikrostrukturen 33 des aus Sicht des Betrachters dahinter liegenden zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 in der Realität nicht in dieser Form sichtbar, sondern es entsteht eine vergrößerte Abbildung der in den verschiedenen Mustern A, B angeordneten optischen Mikrostrukturen des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 mit entsprechender Tiefenwirkung.
Wichtig ist hervorzuheben, dass die der Wiederholung beziehungsweise Wiederkehr innerhalb einer Anordnung in einem Muster entsprechende Größe der Periode an die visuelle Tiefe gekoppelt ist. Hierdurch lassen sich große Muster A im Hintergrund und kleine Muster B vorne abbilden.
Das größere, erste Muster A der Darstellung in Fig. 4 und Fig. 5 weist dabei eine größere Periodenlänge auf, als das kleinere, zweite Muster B.
Bei einer in Fig. 5 dargestellten Projektion in die Tiefe erfolgt dabei eine Abbildung großer erster Muster A aus Sicht eines entgegen dem optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 ausgestrahlten Lichts auf das erste Mikrooptikstrukturenraster 31 blickenden Betrachters im Hintergrund in im Vergleich zur Abbildung kleiner zweiter Muster B größerer Entfernung von den optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als ein Linsenraster ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 31.
Eine Abbildung kleiner, zweiter Muster B erfolgt demgegenüber aus Sicht des entgegen dem optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 ausgestrahlten Lichts auf das erste Mikrooptikstrukturenraster 31 blickenden Betrachters im Vordergrund in im Vergleich zur Abbildung großer erster Muster A kleinerer Entfernung von den optischen Mikrostrukturen des beispielsweise als ein Linsenraster ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 31.
Grundsätzlich lassen sich hierdurch große Muster, entsprechend dem ersten Muster A in Fig. 5, in großer Entfernung von den optischen Mikrostrukturen 33 des ersten Mikrooptikstrukturenrasters 31 und kleine Muster, entsprechend dem zweiten Muster B in Fig. 5, nahe den optischen Mikrostrukturen 33 des ersten Mikrooptikstrukturenrasters 31 abbilden.
Wichtig ist hervorzuheben, dass die Projektion auch umgekehrt werden kann. Werden die Strukturen aus Sicht des Betrachters hinter das erste Mikrooptikstrukturenraster 31 abgebildet, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, lassen sich große Muster im Hintergrund und kleine vorne abbilden. Bei einer Projektion nach vorne in Richtung des entgegen dem optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts blickenden Betrachter aus der von den optischen Mikrostrukturen 33 des ersten Mikrooptikstrukturenrasters 31 aufgespannte Fläche heraus, käme das größere Muster stärker auf den Betracher zu als das kleinere.
Ein besonders starker Tiefeneffekt tritt ein, wenn zumindest näherungsweise in einer durch die Brennebenen der beispielsweise Linsen beziehungsweise Mikrolinsen umfassenden optischen Mikrostrukturen 33 des beispielsweise als eine Linsenrasterplatte und/oder -folie beziehungsweise als eine Mikrolinsenrasterplatte und/oder -folie ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 gebildeten Brennfläche 07 bevorzugt regelmäßig, periodisch wiederkehrend angeordnete optische Mikrostrukturen 33, wie beispielsweise geometrisch angeordnete optische Linsen und/oder Druckmuster, des verbleibenden, zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 angeordnet sind, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.
Demnach ist besonders bevorzugt zumindest ein Mikrooptikstrukturenraster 30 - in der voranstehend verwendeten Nomenklatur das zweite Mikrooptikstrukturenraster 32 - mit seinen beispielsweise durch Linsen und/oder Druckmuster gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 in der Brennebene der beispielsweise durch Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 des verbleibenden Mikrooptikstrukturenrasters 30 - bei dem es sich gemäß der voranstehend verwendeten Nomenklatur um das erste Mikrooptikstrukturenraster 31 handelt - angeordnet.
Beispielsweise können die das zweite Mikrooptikstrukturenraster 32 bildenden, in einem Muster regelmäßig angeordneten optischen Mikrostrukturen 33, wie beispielsweise Linsen und/oder Druckmuster, in einer bestimmten Periode und geometrischen Anordnung beispielsweise auf eine einer mit den beispielsweise durch Mikrolinsen gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 des ersten Mikrooptikstrukturenrasters 31 versehenen Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche des selben, im optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelements, wie etwa auf gegenüberliegenden Oberflächen einer im optischen Pfad angeordneten Optikscheibe 05, oder verschiedener, im optischen Pfad des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts angeordneter Optikelemente, wie beispielsweise eines Lichtleiterelements 04 und einer Optikscheibe 05 oder einer Innenseite 06 einer Lichtscheibe 102, aufgebracht sein. Dadurch entsteht ein vergrößertes, virtuelles Abbild der beispielsweise durch Linsen und/oder Druckmuster gebildeten optischen Mikrostrukturen 33 des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32, welches augenscheinlich über- oder unterhalb des beispielsweise eine Linsenrasterebene umfassenden ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 liegt.
Vorteilhaft können wenigstens die optischen Mikrostrukturen 33 zumindest des von den optischen Mikrostrukturen 33 des ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 abzubildenden, bevorzugt in der Brennebene der beispielsweise Linsen beziehungsweise Mikrolinsen umfassenden optischen Mikrostrukturen 33 des beispielsweise als eine Linsenrasterplatte und/oder -folie beziehungsweise als eine Mikrolinsenrasterplatte und/oder -folie ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 liegenden zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 eine dreidimensionale, räumliche Ausdehnung aufweisen.
Wenn die von den optischen Mikrostrukturen 33 des ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 abzubildenden, bevorzugt in der Brennebene der beispielsweise Linsen beziehungsweise Mikrolinsen umfassenden optischen Mikrostrukturen 33 des beispielsweise als eine Linsenrasterplatte und/oder -folie beziehungsweise als eine Mikrolinsenrasterplatte und/oder -folie ausgebildeten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 liegenden optischen Mikrostrukturen 33 des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 selbst keine beispielsweise durch ein Druckverfahren herstellbare flächige, sondern eine beispielsweise durch ein Prägeverfahren herstellbare räumliche Struktur aufweisen, erhält das virtuelle Abbild eine zusätzliche räumliche Anmutung.
Die Brennfläche 07 kann eben oder zwei- oder dreidimensional gewölbt verlaufen.
Die optischen Mikrostrukturen 33 selbst können zweidimensional oder dreidimensional sein.
Dabei kann eine orthogonale Anordnung der optischen Mikrostrukturen 33 innerhalb eines oder beider Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann eine genestete Anordnung der optischen Mikrostrukturen 33 innerhalb eines oder beider Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 vorgesehen sein.
Die genestet angeordneten optischen Mikrostrukturen 33 eines oder beider Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 können hexagonale Ausdehnungen aufweisen und damit Hexagonalstrukturen ausbilden.
Die optischen Mikrostrukturen 33 des von der Lichtquelle 02 entfernten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 können auf die Innenseite 06 einer Lichtscheibe 102 aufgebracht sein.
Alternativ können die optischen Mikrostrukturen 33 des von der Lichtquelle 02 entfernten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 auf die Vorder- oder Rückseite einer Optikscheibe 05 aufgebracht sein.
Wie bereits anhand der Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 beispielhaft beschrieben kann eines der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 oder können beide Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 durch Mikrolinsenstrukturenraster gebildet sein oder solche umfassen.
Das oder die Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 können beispielsweise mindestens eine Mikrooptikstrukturenrasterplatte und/oder eine Mikrooptikstrukturenrasterfolie mit darauf aufgebrachten und/oder darin eingebrachten, bevorzugt regelmäßig, periodisch wiederkehrend angeordneten optischen Mikrostrukturen 33, wie beispielsweise optische Linsen, insbesondere Mikrolinsen, oder Druckmuster umfassen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht zur Verwirklichung der Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 unter dem Begriff Mikrostrukturbogen zusammengefasste transparente Folien oder Platten mit gegenüberliegend ein- oder aufgeprägten oder auflaminierten oder aufgedruckten optischen Mikrostrukturen 33, beispielsweise Mikrolinsen vor.
Die durch die Brennpunkte aller beispielsweise auf der beispielsweise ein erstes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 bildenden Vorderseite eines Mikrostrukturbogens angeordneten optischen Mikrostrukturen, insbesondere Mikrolinsen gebildete Brennfläche 07 des Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 liegt bevorzugt auf einer einem Betrachter abgewandten, dementsprechend der Lichtquelle zugewandten Seite des Mikrostrukturbogens, beispielsweise auf dessen dem Betrachter abgewandter Rückseite.
Innerhalb der Brennfläche 07 befinden sich vorteilhaft die optischen Mikrostrukturen 33 des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32. Die optischen Mikrostrukturen 33 des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 können auf der gegenüberliegenden Rückseite des Mikrostrukturbogens angeordnet sein.
Grundsätzlich können die optischen Mikrostrukturen der verschiedenen Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 auf zwei unabhängig voneinander hergestellten Mikrostrukturbogen angeordnet sein.
Zusammengefasst können die optischen Mikrostrukturen 33 der verschiedenen Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 auf gegenüberliegenden Oberflächen eines im optischen Pfad befindlichen Optikelements und damit ein- und desselben im optischen Pfad befindlichen Optikelements angeordnet sein, oder sie können alternativ auf verschiedenen, beispielsweise gegenüberliegenden Oberflächen verschiedener im optischen Pfad befindlicher Optikelemente angeordnet sein.
Handelt es sich bei dem Optikelement beispielsweise um eine Optikscheibe 05, so können die optischen Mikrostrukturen 33 beider Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 auf den gegenüberliegenden, Vorder- und Rückseite bildenden Oberflächen der Optikscheibe 05 aufgebracht sein.
Alternativ können die optischen Mikrostrukturen 33 des der Lichtquelle 02 näheren, zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 auf die Vorder- oder Rückseite einer Optikscheibe 05 oder auf eine Lichtaustrittsfläche eines Lichtleiterelements 04, in welches die mindestens eine Lichtquelle 02 des Leuchtmittels 01 ihr Licht einstrahlt, aufgebracht sein.
Im Falle eines im optischen Pfad des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts angeordneten Lichtleiters 04 kann dieser mit den optischen Mikrostrukturen 33 des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 versehen sein. Dem Lichtleiter 04 ist das erste Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 aus Sicht eines auf die der Lichtquelle 02 abgewandte Seite der Optikelementanordnung blickenden Betrachters vorgesetzt. Im weiteren Verlauf des optischen Pfads des von der Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts ist das erste Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 dem Lichtleiterelement 04 nachgeordnet. Beispielsweise können die optischen Mikrostrukturen 33 des von der Lichtquelle 02 entfernten ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 auf die Vorder- oder Rückseite einer Optikscheibe 05 aufgebracht sein, oder sie können auf die Innenseite 06 einer Lichtscheibe 102 aufgebracht sein.
Als Lichtquelle 02 kommt bevorzugt mindestens eine LED und/oder mindestens eine OLED zum Einsatz. Letztere kann auf ihrer Vorderseite mit den optischen Mikrostrukturen 33 eines der Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 insbesondere des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 versehen sein.
Das Leuchtmittel 01 kann zusätzlich einzeln oder in beliebiger Kombination beispielsweise zur Erzeugung und/oder zum Beitrag des Erhalts einer für eine Lichtfunktion gesetzlich vorgegebenen Lichtverteilung dienenden und/oder notwendigen Lichtumlenkung miteinander ein oder mehrere kurz als Lichtleiter bezeichnete Lichtleiterelemente 04 und/oder einen oder mehrere direkte und/oder indirekte Reflektoren und/oder ein oder mehrere Linsensysteme und/oder einen oder mehrere Diffusoren umfassen.
Bei einem Lichtleiter handelt es sich um ein totalreflektierendes (TIR; Total Internal Reflection), lichtleitendes Element mit einem Lichteinkoppelbereich und einem Lichtauskoppelbereich. Ein Lichtleiter leitet das von mindestens einer beispielsweise verborgen angeordneten Lichtquelle 02 abgestrahlte und in ihn an einem Lichteinkoppelbereich eingekoppelte Licht in Richtung eines Auskoppelbereichs und koppelt es dort wieder aus. Das ausgekoppelte Licht kann dabei direkt, ohne einen Reflektor in der gewünschten Richtung abgestrahlt werden, oder indirekt, indem es in einen Reflektor eingestrahlt wird, der es dann in die gewünschte Richtung reflektiert.
Ein zuvor beschriebenes Leuchtmittel 01 ist vorteilhaft zur Verwendung in Verbindung mit einer Fahrzeugleuchte 100 vorgesehen.
Verschiedene Ausgestaltungen entsprechender Fahrzeugleuchten 100 sind in Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8 ganz oder in Teilen dargestellt.
Die Fahrzeugleuchte 100 umfasst einen von einem Leuchtengehäuse 101 und einer Lichtscheibe 102 zumindest teilweise umschlossenen Leuchteninnenraum 103.
Der Leuchteninnenraum 103 beherbergt wenigstens zum Teil zumindest ein zur Erfüllung mindestens einer Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte 100 vorgesehenes oder zumindest einer vorgegebenen Lichtverteilung mindestens einer Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte 100 beitragendes, zuvor beschriebenes Leuchtmittel 01.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer als eine Heckleuchte ausgebildeten Fahrzeugleuchte 100 mit einem Leuchtmittel 01 mit mehreren vorzugsweise als LEDs ausgeführten Lichtquellen 02 mit einer zwei im optischen Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts angeordnete Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 umfassenden Optikelementanordnung 03 in einem Querschnitt dargestellt.
Der Leuchteninnenraum 103 der in Fig. 6 dargestellten Fahrzeugleuchte 100 beherbergt eine von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 durch die Lichtscheibe 102 hindurch gesehen hinter der Lichtscheibe 102 angeordnete, als eine Platte ausgeführte Optikscheibe 05. Auf der den Lichtquellen 02 abgewandten, einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter zugewandten Vorderseite der Optikscheibe 05 ist ein erstes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 angeordnet. Auf der den Lichtquellen 02 zugewandten, einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter abgewandten Rückseite der Optikscheibe 05 ist ein zweites Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 angeordnet. Bei den optischen Mikrostrukturen 33 des die Vorderseite der Optikscheibe 05 einnehmenden ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 handelt es sich um Mikrolinsen. Die Dicke der Optikscheibe 05 entspricht der Brennweite dieser Mikrolinsen.
Das auf die Rückseite der Optikscheibe 05 aufgebrachte zweite Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 weist als optische Mikrostrukturen 33 eine Struktur aus periodischen Mustern auf.
Aus Sicht des entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachters befindet sich hinter der Optikscheibe eine Streuscheibe 50, die als Diffusor des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts rückwärtig von den LEDs als Lichtquellen 02 beleuchtet wird.
In Fig. 7 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer auch als eine Heckleuchte ausgeführten Fahrzeugleuchte 100 mit einem Leuchtmittel 01 mit einer zwei im optischen Pfad des von mindestens einer Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts angeordnete Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 umfassenden Optikelementanordnung 03 ebenfalls in einem Querschnitt dargestellt.
Der Leuchteninnenraum 103 der in Fig. 7 dargestellten Fahrzeugleuchte 100 beherbergt eine von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 durch die Lichtscheibe 102 hindurch gesehen hinter der Lichtscheibe 102 angeordnete, als eine Platte ausgeführte Optikscheibe 05. Auf der den Lichtquellen 02 abgewandten, einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter zugewandten Vorderseite der Optikscheibe 05 ist ein erstes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 ausgebildet. Bei den optischen Mikrostrukturen 33 des die Vorderseite der Optikscheibe 05 einnehmenden ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 handelt es sich um Mikrolinsen. Die Dicke der Optikscheibe 05 ist kleiner als die Brennweite dieser Mikrolinsen.
Der Leuchteninnenraum 103 der Fahrzeugleuchte 100 beherbergt darüber hinaus ein als ein Flächenlichtleiter ausgebildetes Lichtleiterelement 04, in welches die als LEDs ausgebildeten, von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 durch die Lichtscheibe 102 hindurch nicht einsehbar angeordneten Lichtquellen 02 des Leuchtmittels 01 das von ihnen ausgestrahlte Licht einstrahlen. Das Lichtleiterelement 04 leitet das in es eingestrahlte Licht vermittels Totalreflexion in seinem Inneren bis zu seiner Auskopplung weiter.
Das Lichtleiterelement 04 weist hierzu mindestens einen Lichteinkoppelbereich mit zumindest an zwei gegenüberliegenden, seine flächige Ausdehnungen aufweisenden Vorder- und Rückseiten miteinander verbindenden Schmalseiten vorgesehenen Lichteinkoppelbereichpartien auf. Die der Lichtscheibe 102 zugewandte Vorderseite des Lichtleiterelements 04 umfasst den Lichtauskoppelbereich, an dem das zuvor von den Lichtquellen 02 eingekoppelte Licht wieder aus dem Lichtleiterelement 04 austritt. Die der Lichtscheibe 102 abgewandte Rückseite des Lichtleiterelements 04 ist zumindest zum Teil als eine Lichtumlenkfläche ausgebildet, welche das in das Lichtleiterelement 04 von den Lichtquellen 02 eingekoppelte Licht unter einem solchen Winkel zu mindestens einer von dem Lichtauskoppelbereich eingenommenen Partie der Vorderseite hin umlenkt, dass dort keine Totalreflexion auftritt und das zuvor von den Lichtquellen 02 eingekoppelte und an der Lichtumlenkfläche umgelenkte Licht an der Vorderseite aus dem Lichtleiterelement 04 in Richtung der Lichtscheibe 02 wieder austritt.
Die der Lichtscheibe 102 und damit auch einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter abgewandte Rückseite des Lichtleiterelements 04 ist mit dem zweiten Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 strukturiert.
Bei den optischen Mikrostrukturen 33 des die den Lichtquellen 02 abgewandte, einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter zugewandte Vorderseite der Optikscheibe 05 zumindest teilweise einnehmenden ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 handelt es sich bevorzugt um Mikrolinsen.
Der Abstand zwischen der den Lichtquellen 02 abgewandten, einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter zugewandten Vorderseite der Optikscheibe 05 und der Rückseite des als ein Flächenlichtleiter ausgebildeten Lichtleiterelements 04 entspricht dabei bevorzugt zumindest in etwa der Brennweite dieser Mikrolinsen.
In Fig. 8 ist ein zusätzliches Ausführungsbeispiel einer ebenfalls als eine Heckleuchte ausgeführten Fahrzeugleuchte 100 mit einem Leuchtmittel 01 mit einer zwei im optischen Pfad des von mindestens einer Lichtquelle 02 abgestrahlten Lichts angeordnete Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 umfassenden Optikelementanordnung 03 in einem Querschnitt dargestellt.
Im Gegensatz zu den voranstehend beschriebenen und in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellten Fahrzeugleuchten 100 benötigt diese keine in ihrem Leuchteninnenraum 103 beherbergte Optikscheibe 05 für eines oder beide der Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 der Optikelementanordnung 03 ihres Leuchtmittels 01.
Bei der In Fig. 8 dargestellten Fahrzeugleuchte 100 ist auf der den Lichtquellen 02 abgewandten, einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter abgewandten Innenseite 06 der Lichtscheibe 102 das erste Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 ausgebildet.
Auch der Leuchteninnenraum 103 der in Fig. 8 dargestellten Fahrzeugleuchte 100 beherbergt ein als ein Flächenlichtleiter ausgebildetes Lichtleiterelement 04, in welches die als LEDs ausgebildeten, von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 durch die Lichtscheibe 102 hindurch nicht einsehbar angeordneten Lichtquellen 02 des Leuchtmittels 01 das von ihnen ausgestrahlte Licht einstrahlen.
Das Lichtleiterelement 04 kann dabei in seinem Aufbau dem zur in Fig. 7 dargestellten Fahrzeugleuchte 100 beschriebenen entsprechen.
Demnach kann auch beim Lichtleiterelement 04 der in Fig. 8 dargestellten Fahrzeugleuchte 100 die der Lichtscheibe 102 abgewandte Rückseite des Lichtleiterelements 04 zumindest zum Teil als eine Lichtumlenkfläche ausgebildet sein, welche das in das Lichtleiterelement 04 von den Lichtquellen 02 des Leuchtmittels 01 eingekoppelte Licht unter einem solchen Winkel zu mindestens einer von dem Lichtauskoppelbereich eingenommenen Partie der Vorderseite des Lichtleiterelements 04 hin umlenkt, dass dort keine Totalreflexion auftritt und das zuvor von den Lichtquellen 02 eingekoppelte und an der Lichtumlenkfläche umgelenkte Licht an der Vorderseite aus dem Lichtleiterelement 04 in Richtung der Lichtscheibe 02 wieder austritt.
Grundsätzlich kann hierbei die Vorder- oder die Rückseite des als Flächenlichtleiter ausgebildeten Lichtleiterelements 04 mit dem zweiten Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 strukturiert sein.
Vorteilhaft ist jedoch die der Lichtscheibe 102 und damit auch einem von außerhalb des Leuchteninnenraums 103 entgegen dem Pfad des von den Lichtquellen 02 abgestrahlten Lichts durch die Lichtscheibe 102 hindurch blickenden Betrachter abgewandte Rückseite des Lichtleiterelements 04 mit dem zweiten Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 strukturiert.
Dadurch, dass zusätzlich die optischen Mikrostrukturen 33 des zweiten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 32 in das auch als eine Lichtleiterplatte bezeichenbare und als ein Flächenlichtleiter ausgebildete Lichtleiterelement 04 eingebracht sind, wird der durch die Überlagerung der beiden Mikrooptikstrukturenraster 30, 31, 32 im optischen Pfad erzeugte optische Tiefeneffekt mit einer sehr geringen Bautiefe, typischerweise im Bereich von etwa 1 cm, erhalten.
Bei den optischen Mikrostrukturen 33 des die Innenseite 06 der Lichtscheibe 102 zumindest teilweise einnehmenden ersten Mikrooptikstrukturenrasters 30, 31 handelt es sich bevorzugt um Mikrolinsen.
Der Abstand zwischen der Innenseite 06 der Lichtscheibe 102 und der Rückseite des als ein Flächenlichtleiter ausgebildeten Lichtleiterelements 04 entspricht dabei bevorzugt zumindest in etwa der Brennweite dieser Mikrolinsen.
Wichtig ist hervorzuheben, dass die Erfindung durch eine als eine Heckleuchte ausgebildete Fahrzeugleuchte 100 verwirklicht sein kann, die eine Mikrolinsenrasterfolie oder -platte mit Mikrolinsen als erstes Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 enthält, in deren Brennebene sich eine Mikrostruktur als zweites Mikrooptikstrukturenraster 30, 32 befindet. Diese Mikrostruktur ist so gestaltet, dass durch die Mikrolinsen mindestens ein virtuelles Bild erzeugt wird, das bei einem entgegen dem Pfad des von der oder den Lichtquellen 02 des Leuchtmittel abgestrahlten Lichts blickenden Betrachter optisch vor oder hinter der kurz als Linsenrasterebene bezeichneten, von dem ersten Mikrooptikstrukturenraster 30, 31 aufgespannten Fläche liegt.
Die Mikrolinsen sind in einem periodischen, zweidimensionalen, regulären Raster angeordnet. Dieses Raster kann insbesondere quadratisch (Fig. 1), genestet (Fig. 2) oder hexagonal (Fig. 3) sein.
Die in Fig. 3 dargestellte, auch Flyeye-Linsen genannte, genestete und hexagonale Anordnung der Mikrolinsen bietet optische Vorteile, eine in Fig. 1 dargestellte quadratische Anordnung erleichtert jedoch die Herstellung. Diese periodische Struktur kann zudem Verzerrungen aufweisen, beispielsweise wenn die Linsenstruktur auf einer gewölbten/gebogenen Fläche aufgebracht wird. Diese Verzerrungen des Linsenrasters erstrecken sich dann jedoch über viele Periodenlängen des Linsenrasters, so dass das Raster lokal keine großen Verformungen aufweist. Alternativ kann das Linsenraster zum Bedecken einer dreidimensional gewölbten/gebogenen Fläche auch als Projektion des regulären Linsenrasters auf diese Fläche ausgeführt sein. So entsteht eine Linsenstruktur, die aus einer bestimmten Blickrichtung als reguläres Raster erscheint. Diese Blickrichtung ist, vorzugsweise von hinten auf das Auto, dass die erfindungsgemäße Heckleuchte enthält.
Die Mikrolinsen können beispielsweise im Spritzgussverfahren oder im Heißprägeverfahren aus optisch transparenten Kunststoffen, z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polycabonat (PC), hergestellt werden. Eine alternative Möglichkeit ist es, sie mit Prägeverfahren in Folien, beispielsweise aus Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS), zu prägen und diese Folien dann in auf ein optisch transparentes Trägermatieral, vorzugsweise PMMA oder PC, aufzukleben, aufzulaminieren oder anderweitig aufzubringen.
Die Durchmesser (bei unrunden Linsenaperturen der größte Durchmesser) der Einzellinsen des Mikrolinsenrasters liegt zwischen 50 µm und 1,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 150 µm bis 1 mm. Alle Mikrolinsen weisen die gleiche oder annähernd die gleich Brennweite auf. Das Mikrolinsenraster kann zwischen den einzelnen Linsen optisch inaktive Bereiche enthalten. Vorzugsweise sind diese Bereiche mit einer Blende oder Farbschicht intransparent (farbig/schwarz/metallisch spiegelnd) gestaltet, so dass lediglich durch die Linsenaperturen Licht hindurch treten kann. Die intransparenten Bereiche müssen nicht auf die optisch inaktiven Lücken zwischen den Linsen beschränkt sein, sondern können zusätzlich auch Teile der Linsen umfassen, z.B. die Außenbereiche jeder Linse, um Abbildungsfehler zu verringern.
In der dem Betrachter abgewandten Brennebene des Mikrolinsenrasters befindet sich eine Mikrostruktur. Ist die Mikrolinsen-Struktur auf eine gebogene/gewölbte Fläche aufgebracht, folgt die Brennebene dieser Wölbung/Biegung (die hier als Brennebene bezeichnete Fläche ist dann keine Ebene im mathematischen Sinne).
Die Mikrostruktur kann eine dreidimensionale Struktur sein, die in ein optisch transparentes Material eingebracht wird. Sie kann aber auch eine flache Struktur sein, die aus optisch intransparentem Material und Lücken in diesem Material gebildet wird, beispielsweise eine gedruckte Struktur, eine strukturierte Beschichtung (z.B. aus Metall oder aus Fotolack), oder eine strukturierte Folie (z.B. Metallfolie). Weiterhin kann die Mikrostruktur von einem Material gebildet werden, dass transparente, intransparente und gegebenenfalls teiltransparente Bereiche enthält, wie etwa eine entwickelte fotoaktive Schicht oder ein Fotofilm. Es ist außerdem möglich beide Strukturarten zu kombinieren, beispielsweise indem eine dreidimensionale Struktur so beschichtet wird, dass lediglich die Höhen der Struktur intransparent werden, die Täler aber transparent bleiben. Die Beschichtung kann beispielsweise durch Lackieren erfolgen. Natürlich ist dieses Verfahren auch umgekehrt denkbar, wobei die Täler der Struktur mit intransparentem Material verfüllt werden und die Höhen transparent bleiben. Dies kann beispielsweise erhalten werden, indem zunächst in einem ersten Bearbeitungsschritt eine intransparente Beschichtung aufgebracht wird, die dann in einen weiteren Bearbeitungsschritt beispielsweise durch Polieren an den Höhen wieder entfernt wird, wodurch die Struktur an ihren Höhen wieder transparent gemacht wird.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung einen Aufbau, indem die strukturierte Schicht in oder auf einen flächigen Lichtleiter eingebracht wird (Fig. 7). Hierbei kann die Struktur so gestaltet sein, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben. Sie kann jedoch auch vollständig intransparent sein, aber durch unterschiedlich reflektierende oder lichtstreuende Bereiche die Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter beeinflussen.
Die Mikrolinsen und die Mikrostruktur können sich vorzugsweise vorder- und rückseitig auf demselben Trägermaterial befinden (Fig. 6). Alternativ können sie auf zwei oder mehr verbundenen Trägermaterialien aufgebracht sein oder ohne direkte Verbindung hintereinander angeordnet sein (Luftspalt dazwischen).
Die Mikrostruktur besteht aus einer oder mehreren überlagerten periodischen Mustern. Die Symmetrie der Muster entspricht der des Mikrolinsenrasters, wobei die Periode der Muster jeweils größer oder kleiner als die des Mikrolinsenrasters ist (beispielsweise Fig. 4). Ist die Periode eines Musters größer als die der Mikrolinsen, entsteht optisch ein vergrößertes, gespiegeltes Abbild des Musters, das vor der Mikrolinsenebene zu liegen scheint. Ist die Periode des Musters kleiner als die Periode des Mikrolinsenrasters, so entsteht optisch ein vergrößertes Bild des Musters, das hinter der Mikrolinsenebene zu liegen scheint (Tiefenillusion).
Die Vergrößerung der Muster und der Abstand des optischen Bildes von der Mikrolinsenebene hängen von der Brennweite f der Mikrolinsen, der Periode g_L des Mikrolinsenrasters und von der Periode g_s des Musters ab. Die Vergrößerung V des optischen Bildes beträgt ungefähr $V = p_{s} / (p_{L} - p_{s}) .$
Die Bildperiode p_b ist damit $p_{b} = {p_{s}}^{2} / (p_{L} - p_{s})$
und die Bildweite b (Tiefe der Illusion hinter der Mikrolinsenplatte) ist $b = (p_{L} \cdot f) / (p_{L} - p_{s}) .$
Ist die Periode p_s des Musters kleiner als die Periode des Linsenrasters, so entsteht ein vergrößertes, seitenrichtiges Bild des Musters, das optisch hinter der Linsenebene liegt. Wenn die Periode p_s des Musters größer ist als die Periode des Linsenrasters, entsteht ein vergrößertes, spiegelverkehrtes Bild des Musters, das optisch vor der Linsenebene liegt. Vom Betrachter wird dieses Bild meist nicht als vor der Linsenebene liegend wahrgenommen, weil das Bild vom Rand der Linsenrasterplatte beschnitten wird, wodurch das menschliche Gehirn unbewusst schlussfolgert, dass das optische Bild nicht vor dem Rand liegen kann, der es beschneidet.
Ist die Struktur eine dreidimensionale Struktur, so entsteht ein zusätzliches plastisches Erscheinungsbild, weil durch die Mikrolinsen einfallendes Licht (z.B. Sonnenlicht) an der dreidimensionalen Struktur Spiegelungen und Schatten hervorruft, die das vergrößerte Abbild der Struktur plastisch und dreidimensional erscheinen lassen. Die Tiefeninformation in der Struktur wird dadurch im Bild der Struktur ebenfalls sichtbar. Die Strukturtiefe muss deutlich geringer als die Brennweite der Mikrolinsen sein, um eine scharfe Abbildung aller Strukturbereiche zu gewährleisten.
Die Mikrostruktur kann aus mehreren unterschiedlichen periodischen Mustern mit voneinander abweichender Periode bestehen. Die Struktur wird von den Mikrolinsen abgebildet und es entsteht ein vergrößertes Bilder jedes periodischen Musters, wobei die Vergrößerung und Bildweite jedes Musters unterschiedlich ist (Fig. 5). Da somit ein Muster später optisch vor ein anderes Muster abgebildet wird, ist es vorteilhaft, wenn das scheinbar vordere Muster in der Struktur nicht von dem scheinbar hinten liegenden Muster verdeckt wird, sondern ggf. dieses verdeckt.
Zusätzlich zu den Mikrolinsen und der Mikrostruktur enthält die erfindungsgemäße Heckleuchte eine oder mehrere Lichtquellen (z.B. Glühlampen oder LEDs), die die Mikrostruktur von der linsenabgewandten Seite bevorzugt homogen be- und durchleuchten. In einer alternativen Ausführung befindet sich die Mikrostruktur auf oder in einem flächigen Lichtleiter, in den das Licht von einer oder mehreren Lichtquellen eingekoppelt. Das optische Element ist bevorzugt Teil einer gesetzlich vorgeschriebenen Lichtfunktion der Heckleuchte, bevorzugt des Schlusslichts.
Vorteile der Erzeugung optischer Tiefe in einer Rückleuchte bestehen in der optischen Anmutung sowohl im beleuchteten Zustand als auch im ausgeschalteten Zustand (kalt-Design), wobei zu berücksichtigen ist, dass die Heckleuchte stets ein wesentliches Designelement eines Kraftfahrzeugs ist. Darüber hinaus kann die optische Tiefe genutzt werden, um die Sicht- und Wahrnehmbarkeit von Lichtfunktionen zu erhöhen.
Die Erfindung ermöglicht die Erzeugung großer optischer Tiefe bei gleichzeitig geringer Tiefe des benötigten Bauraumes. Gegenüber der Erzeugung optischer Tiefe mit halbdurchlässigen Spiegeln, weist die Erfindung deutlich größeren Gestaltungsspielraum auf. Sie ist in der Massenproduktion deutlich leichter umzusetzen als eine Tiefenillusion mit Hologrammen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Fahrzeugleuchten, insbesondere Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste

01: Leuchtmittel
02: Lichtquelle
03: Optikelementanordnung
04: Lichtleiterelement
05: Optikscheibe
06: Innenseite
07: Brennfläche

30: Mikrooptikstrukturenraster
31: erstes Mikrooptikstrukturenraster
32: zweites Mikrooptikstrukturenraster
33: optische Mikrostruktur

50: Streuscheibe

100: Fahrzeugleuchte
101: Leuchtengehäuse
102: Lichtscheibe
103: Leuchteninnenraum

A: Muster
B: Muster

Claims

Leuchtmittel (01) mit mindestens einer Lichtquelle (02) und mit einer im optischen Pfad des von der Lichtquelle (02) abgestrahlten Lichts angeordneten Optikelementanordnung (03), wobei:
- die Optikelementanordnung (03) zwei im optischen Pfad hintereinander angeordnete, flächige Mikrooptikstrukturenraster (30, 31, 32) umfasst,

- jedes der beiden Mikrooptikstrukturenraster (30, 31, 32) in einem periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Muster angeordnete optische Mikrostrukturen (33) umfasst, und

- zumindest eines der beiden Mikrooptikstrukturenraster (30, 32) in der Brennebene der optischen Mikrostrukturen (33) des verbleibenden Mikrooptikstrukturenrasters (30, 31) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mikrostrukturen (33) auf gegenüberliegenden Oberflächen eines im optischen Pfad befindlichen Optikelements angeordnet sind.
Leuchtmittel nach Anspruch 1, wobei beide Mikrooptikstrukturenraster (30, 31, 32) innerhalb der von ihnen jeweils aufgespannten Flächen periodisch wiederkehrende, regelmäßige Muster aufweisen.
Leuchtmittel nach Anspruch 2, wobei die von den beiden Mikrooptikstrukturenraster (30, 31, 32) aufgespannten Flächen parallel zueinander liegen.
Leuchtmittel nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster (30, 31, 32) ein Muster mit einer regelmäßigen Anordnung der optischen Mikrostrukturen (33) in rechtwinklig zueinander verlaufenden Reihen und Spalten aufweist.
Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens ein Mikrooptikstrukturenraster (30, 31, 32) ein Muster mit einer genesteten Anordnung der optischen Mikrostrukturen (33) in schräg zueinander verlaufenden Reihen und Spalten aufweist.
Leuchtmittel nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die optischen Mikrostrukturen (33) zumindest eines Mikrostrukturenrasters (30, 31, 32) zumindest in einer von ihnen aufgespannten Fläche hexagonale Ausdehnungen aufweisen.
Leuchtmittel nach Anspruch 6, wobei die Mikrostrukturen (33) mit hexagonaler Ausdehnung unmittelbar aneinander angrenzen.
Leuchtmittel nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die optischen Mikrostrukturen (33) durch Mikrolinsen gebildet sind.
Leuchtmittel nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei eines der beiden Mikrooptikstrukturenraster (30, 32) in zwei oder mehr überlagerten periodisch wiederkehrenden, regelmäßigen Mustern (A, B) angeordnete optische Mikrostrukturen (33) aufweist, deren Perioden voneinander abweichen.
Fahrzeugleuchte (100) mit einem von einem Leuchtengehäuse (101) und einer Lichtscheibe (102) wenigstens teilweise umschlossenen, wenigstens zum Teil zumindest ein zur Erfüllung mindestens einer Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte (100) vorgesehenes oder zumindest einer vorgegebenen Lichtverteilung mindestens einer Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte (100) beitragendes Leuchtmittel (01) nach einem der voranstehenden Ansprüche beherbergenden Leuchteninnenraum (103).