EP4370364A1 - Holographische beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Holographische beleuchtungseinrichtung

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Publication number
EP4370364A1
EP4370364A1 EP22744201.9A EP22744201A EP4370364A1 EP 4370364 A1 EP4370364 A1 EP 4370364A1 EP 22744201 A EP22744201 A EP 22744201A EP 4370364 A1 EP4370364 A1 EP 4370364A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
coupling
lighting
illumination
lighting device
Prior art date
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Pending
Application number
EP22744201.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siemen KUEHL
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Jenoptik AG
Carl Zeiss Jena GmbH
Original Assignee
VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by VEB Carl Zeiss Jena GmbH, Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Publication of EP4370364A1 publication Critical patent/EP4370364A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/16—Optical waveguide, e.g. optical fibre, rod

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a vehicle with at least one lighting channel for generating a holographic lighting function assigned to this lighting channel by illuminating a holographic structure of the lighting channel.
  • Each channel has an illumination arrangement and an in-coupling surface of an optical fiber arranged along a main radiation direction of the illumination arrangement.
  • the lighting device includes a holographic structure arranged on the decoupling surface of the light-guiding body. The decoupling surface is arranged in a beam path of the coupled-in light beams, so that the decoupling surface is illuminated at an angle greater than a critical angle of total reflection.
  • the invention relates to a corresponding rear light for a vehicle and the vehicle itself, which has a corresponding lighting device.
  • the resulting wave field is superimposed with light coherent with the object wave (the so-called reference wave - typically from the same light source, e.g. a laser) and the wave fields interfere with each other as a function of their phase relationship.
  • the resulting interference pattern is recorded, for example, by means of a light-sensitive layer, and the information contained in the phase is thus also stored.
  • the resulting hologram is illuminated with a light wave that is identical or similar to the reference wave, which is then diffracted by the recorded interference pattern. In this way, the original wavefront of the object wave can be reconstructed.
  • There are different types of holograms e.g. B. transmission and reflection holograms that generate this reconstruction either in transmission or in reflection. If you are z. B. in a transmission hologram on the opposite side of the hologram from the light source and looks at this, the imaged object appears three-dimensional in front of you.
  • holographic lighting elements for vehicles are already known.
  • various effects can be achieved that go beyond the lighting function of classic lighting devices, for example the generation of a warning function, which has a three-dimensional impression in the observer's perception more than a classic warning light and thus increases safety.
  • safety can be greatly increased by using lights with holographic elements.
  • the other road users often do not maintain a required safety distance from the road user with the motorcycle because motorcycles take up less space and the required safety distance is often underestimated.
  • a holographic light element which, for example, generates a three-dimensional image at a certain distance from the motorcycle, e.g.
  • a holographic brake light for example, can generate a greater signal effect when braking for the following road user, so that they also brake earlier and/or harder and maintain a safe distance from the motorcycle even when the motorcycle brakes hard.
  • a hologram for a large-area lighting device in which no three-dimensional image is generated is also conceivable.
  • unconventional lighting concepts can be achieved, which under certain conditions, such as e.g. B. to enable a large and therefore particularly visible and safe lighting in tight spaces
  • this type of lighting element is already known in the prior art, for example from WO 2018/054985 A1.
  • the various options are described for realizing desired holographic lighting functions for a vehicle.
  • Another problem with many lighting devices that use a hologram is the lack of suppression of the zeroth order of the light source, which is not diffracted by the hologram illumination light. This can dazzle viewers and disrupt the holographic light function.
  • the invention relates to a lighting device for a vehicle with at least one lighting channel for generating a holographic lighting function assigned to this lighting channel by illuminating a holographic structure of the lighting channel.
  • the illumination device comprises an illumination arrangement of the illumination channel for generating an illumination light, preferably the illumination light of the illumination channel, and an optical fiber with a coupling surface arranged along a main radiation direction of the illumination arrangement.
  • the lighting device comprises a decoupling surface of the light-guiding body, on which the holographic structure is arranged, and wherein the decoupling surface is arranged in a beam path of light beams of the illumination light coupled into the light-guiding body for illuminating the decoupling surface at an angle greater than a critical angle of total reflection.
  • the lighting device e.g has a non-right-angled triangle with a truncated vertex as its base.
  • the prism has a decoupling surface, which is limited by the long sides of the triangle, which is opposite the truncated tip and the height of the prism perpendicular to the base.
  • the in-coupling area in turn is delimited by the short sides of the triangle between the long side and the truncated tip of the triangle and also by the height of the prism.
  • the lateral surface of the prism thus includes the coupling-in surface and the coupling-out surface.
  • the coupling-out surface is thus arranged in the beam path of the coupled-in light beams, since these strike the coupling-out surface without any further beam deflection.
  • the in-coupling surface and out-coupling surface are at an angle to one another that is so large that the in-coupled light beams impinge on the out-coupling surface at an angle greater than the critical angle of total reflection and are fundamentally reflected there.
  • At least one holographic structure is present on the decoupling surface for each channel, which is arranged on the decoupling surface in such a way that it can be illuminated by the respective lighting arrangement.
  • the overall arrangement is advantageously such that there is essentially no overlap of the light beams from two different channels on any of the existing holographic structures.
  • the holographic structure of the respective channel bends the coupled light of the lighting arrangement of this channel, decouples it from the decoupling surface and thus generates the desired, externally visible lighting function of the channel.
  • the holographic structure and the lighting device are coordinated with one another, e.g. with regard to the light and angle spectrum.
  • the zeroth order or the undiffracted illuminating light is reflected at the decoupling surface and accordingly does not leave the light guide body at this point.
  • the reflected, undiffracted light can then be reflected, for example, in the direction of one of the unused outer surfaces of the prism, where it is coupled out and/or absorbed without interference.
  • these unused surfaces can be used as holding or fixing surfaces for the installation of the lighting device. Due to the overall favorable shape and the angular arrangement of the coupling-in surface and coupling-out surface relative to one another, a compact rear light can be formed which is particularly suitable for a motorcycle. At the same time, the lighting properties are very good and holographic functions can be implemented.
  • a lighting device for a vehicle preferably comprises essential elements of vehicle lighting and/or a vehicle headlight. This or this can preferably be a device selected from the group high beam, low beam, parking light, parking light, direction indicator (colloquially “indicator”), fog lights, cornering lights, wide beams,
  • Daytime running lights front beacons, rear lights, tail lights, brake lights, reflectors, license plate lights, rear fog lights, reversing lights,
  • a lighting device for a vehicle may also include a lighted display or luminous display in an interior of the vehicle.
  • This can be, for example, a display of symbols in the vehicle interior to inform the vehicle occupants/the driver, with each lighting channel being able to be assigned a display, for example.
  • a vehicle is in particular a passenger car, a truck, a bus, a minibus, a motorcycle, a motor scooter, a moped, a bicycle and/or a rail vehicle.
  • a vehicle can preferably also be an airplane.
  • a lighting channel is preferably to be understood in the functional sense, with each lighting function being able to be assigned a channel or, conversely, this channel playing a role in the generation or operation of the lighting function.
  • a channel preferably has its own physical components, which are essential for generating the lighting function and are preferably different from the components of a further lighting channel. However, there can also be common, as it were shared, components. It preferably includes at least 1 lighting channel (sometimes also referred to as “channel” for short). In particular, at least 2 channels are included. For example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ... , 25, ... 30 channels or more may be included.
  • Generating a holographic light function assigned to this illumination channel by illuminating a holographic structure of the illumination channel preferably means that with suitable illumination, preferably by the illumination arrangement of the illumination channel, which is present in the holographic structure, for example by the above-mentioned Exposure method stored functionality is generated, which is generated by a diffraction of the illumination light through the structure.
  • the lighting function can consist, for example, in the generation of a two or three-dimensional, real and/or virtual image, which has been recorded beforehand. For example, lighting can be provided that gives the impression of “standing in space” and is visible from multiple viewing angles, making it possible to view the same image or a decidedly different image, for example.
  • the lighting function can also consist in bending the illumination light in a desired manner for the purpose of beam shaping, e.g. for collimation or focusing with preferably simultaneous change in the main radiation direction after decoupling in relation to the main radiation direction before decoupling.
  • beam shaping e.g. for collimation or focusing with preferably simultaneous change in the main radiation direction after decoupling in relation to the main radiation direction before decoupling.
  • a combination of these lighting functions is also possible.
  • the holographic lighting function can in particular include the simultaneous generation of a real and/or virtual image. In this way, special information functions and aesthetic effects can be achieved.
  • the holographic structure is set up to generate a real image and a virtual image simultaneously when illuminated.
  • the real image can preferably include an image “floating” outside of the light guide body.
  • the virtual image can include an image located inside the light-guiding body, which is created behind the holographic structure, in particular when viewed from the outside, that is to say further away from the decoupling surface than the latter.
  • a holographic structure includes, in particular, a structure whose luminous function when considering the holographic structure and a corresponding one on the structure Tailored lighting is realized or a structure that is set up to generate a corresponding lighting function.
  • it is a structure whose holographic function was generated by illumination with an object wave and a reference wave.
  • the holographic structure which is arranged on the decoupling surface, generates a lighting function, in particular when illuminated by the lighting arrangement, which can be determined with a view of the decoupling surface.
  • the holographic structure can include a transmission hologram, for example.
  • Each channel preferably includes at least one holographic structure of its own.
  • channels or all channels include a common holographic structure.
  • This common holographic structure can have different luminosity functions for multiple channels or create a single luminosity function.
  • a larger or smaller image area can be generated or only the portion of the image that is generated by the illuminated part of the holographic structure can be shown. If the illuminated areas of the holographic structure assigned to the respective channels are, for example, the same size, z. For example, only half the holographic light function is shown with one channel turned on.
  • a lighting function can also be generated which is identical, ie whose size and visibility in space is independent of the number of channels switched on, but the brightness of the lighting function is all the brighter the more channels are switched on.
  • the lighting function must preferably be spatially overlapped for an observer.
  • the lighting arrangement of the lighting channel for generating the lighting light comprises, in particular, at least one light source.
  • the illumination light preferably includes the light that contributes to the illumination of the holographic structure and thus generates the lighting function.
  • a main radiation direction (also called main beam direction, radiation direction, main direction, main beam or central beam) of the light source is preferably a direction in which there is a maximum intensity of the light beam or an intensity averaged over all directions.
  • the term main radiation direction or main radiation direction preferably designates the central ray of a beam of rays or its direction.
  • the direction of the principal ray indicates in particular the direction of the bundle of rays.
  • the main beam direction is preferably representative of the rays of a beam of rays.
  • the rays of the beam of rays preferably span a defined solid angle, in the center of which the main radiation direction runs.
  • a coupling surface of a light-guiding body arranged along a main radiation direction of the lighting arrangement preferably denotes a coupling surface which is arranged behind the lighting arrangement in the radiation direction, starting from the latter, on a line with the latter, with this line preferably being the main radiation direction of the Lighting arrangement is.
  • the illumination arrangement and the in-coupling surface are arranged along an optical axis for these two elements.
  • a coupling-in surface is preferably an outer boundary surface of the light-guiding body, which is set up for coupling light from the lighting arrangement into the light-guiding body.
  • the light-guiding body is preferably transparent for a substantial part of the spectrum of the lighting arrangement.
  • the light guide is transparent to visible light, e.g. with a wavelength of approximately 380 nanometers (nm) up to 750 nm.
  • the light guide can, for example, comprise a glass or PMM substrate, but can also have at least one layer or coating , which z. B. may comprise at least one film.
  • the lighting arrangement and coupling-in surface are preferably set up for coupling light beams from the lighting arrangement into the light-guiding body.
  • the fact that the lighting arrangement and coupling surface are set up for coupling light beams from the lighting arrangement into the light guide body is preferably to be understood as a structural feature in the sense that light beams from the lighting arrangement are actually coupled through the coupling surface when the lighting arrangement is switched on.
  • These two components are preferably arranged and/or designed for this purpose. i.e.
  • the in-coupling surface like the rest of the light guide body, is essentially transparent for the light of the lighting arrangement and that the arrangement, dimensioning, shaping and/or orientation of both components in relation to one another was carried out in order to achieve a light quantity required for the lighting function of the channel with the desired Couple properties in the light guide.
  • the lighting arrangement is arranged opposite the coupling surface and/or aligned in such a way that a main beam direction of the lighting arrangement points in the direction of the coupling surface.
  • the lighting arrangement and the coupling-in surface are preferably arranged in relation to one another in such a way that, given a given distance between the lighting arrangement and the coupling-in surface, a coupled-in intensity that can be used to generate the lighting function is maximized.
  • a decoupling surface is preferably an outer boundary surface of the light guide body.
  • a decoupling surface is in particular an outer boundary surface of the light-guiding body, which is set up for decoupling light from the lighting arrangement from the light-guiding body.
  • the decoupling surface is preferably the surface at which the light of the lighting arrangement coupled into the light-conducting body essentially actually emerges from the latter or at which this light is reflected.
  • the decoupling surface can be, for example, the outer boundary surface of a substrate comprised by the light-guiding body and/or an outer boundary surface of a layer also comprised by the light-guiding body, which layer was applied to the substrate, for example. This can be z. B. be a film.
  • the decoupling surface is in particular just as transparent for the light radiation guided in the light-conducting body. However, the decoupling surface can also be colored so that it is transparent but has a color.
  • the decoupling surface is preferably the surface which lies essentially in the beam path of the coupled-in light beams and at which the transition between the light-guiding body and surrounding medium the refractive index changes significantly.
  • Significant means preferably by at least 10%
  • the holographic structure is arranged on the decoupling surface.
  • the holographic structure is arranged at the decoupling surface.
  • the holographic structure is arranged in the vicinity or directly or indirectly adjacent to the decoupling surface.
  • This holographic structure can, for example, be incorporated into the substrate directly “below” the decoupling surface.
  • the holographic structure can also be included in an outer layer of the light-guiding body applied to the substrate, with the holographic structure being included between the substrate and the coupling-out surface, e.g. B. in a slide.
  • the fact that the holographic structure is arranged on the decoupling surface preferably means that the holographic structure is present on the decoupling surface, but is not directly surrounded by it.
  • the final surface may have multiple layers, e.g. B. include multiple films, wherein the holographic structure is comprised of at least one of these layers, but not of the outermost film or layer, which delimits the light guide body to the outside.
  • This can be a protective layer, for example, which protects the holographic structure and/or the rest of the light-conducting body from external influences.
  • the holographic structure can also be encompassed by an outermost layer, which encompasses the decoupling surface, but the holographic structure is not present on this outer surface of the layer, but within the layer or a surface opposite the outer surface inside the light guide body.
  • the holographic structure is preferably present within at least one layer between an outer surface of the substrate and the coupling-out surface, with the coupling-out surface comprising in particular an outer boundary surface of the at least one layer.
  • the outer interface is preferably the at least one interface of the at least one layer, which delimits the layer to the outside and is not present directly on the substrate. That is preferably included in the feature that the holographic structure is arranged on the decoupling surface.
  • the holographic structure can also be present inside the light guide body, in particular inside the substrate, but directly on the coupling-out surface.
  • the holographic structure can be introduced into the light-guiding body, in particular into the substrate, using suitable methods. Directly at the decoupling surface is understandable for the person skilled in the art to the extent that he knows that the holographic structure is present in the immediate vicinity of the decoupling surface.
  • the holographic structure is preferably parallel to the decoupling surface. This can preferably be included in the feature that the holographic structure is arranged on the decoupling surface.
  • the feature that the holographic structure is arranged on the coupling-out surface preferably means that the holographic structure is arranged in a region of the coupling-out surface, for example in the immediate vicinity of the coupling-out surface.
  • the holographic structure is preferably arranged in the interior of the light-conducting body on the coupling-out surface. This means in particular that the holographic structure is not arranged directly on an outer surface of the light-guiding body, but instead, for example, “beneath” it.
  • the fact that the holographic structure is arranged on the decoupling surface preferably means that undiffracted light (e.g. the zeroth diffraction order in a transmission hologram and undiffracted transmitted light in a reflection hologram) which impinges on the decoupling surface at an angle greater than the angle of total reflection does not decoupled, but reflected.
  • undiffracted light e.g. the zeroth diffraction order in a transmission hologram and undiffracted transmitted light in a reflection hologram
  • the decoupling surface is arranged in a beam path of the light beams of the illumination light coupled into the light guide body. This means that it lies in the beam path of light beams of the illumination light coupled into the light guide body and is hit by the majority of the coupled light beams. It is obvious to the person skilled in the art that this preferably means that the decoupling surface is arranged at an angle other than zero to the main radiation direction of the coupled beams and intersects this or the beam path so that the rays impinge on the decoupling surface. In particular, the decoupling surface is arranged for illumination of the decoupling surface at an angle of less than 90°, this angle being measured in particular in relation to a surface normal of the decoupling surface.
  • the geometric path of light rays through the device is preferably referred to as the beam path, in particular along the main radiation direction.
  • Beam path can preferably be synonymous with the main direction of radiation.
  • Path of rays can be used synonymously with the word path of rays.
  • the angle mentioned here is preferably synonymous with the illumination angle and/or the angle of incidence.
  • the arrangement angle of the coupling-out surface can in particular be determined directly via the prism angle lying between the coupling-in surface and the coupling-out surface, insofar as the light-conducting body is designed in the manner of a prism.
  • the materials of the holographic structures e.g. photopolymer
  • these angles can be further increased so that they come closer to 90° and a particularly flat component can thus be provided.
  • the decoupling surface is arranged in a beam path of the coupled light beams preferably means that the decoupling surface is arranged at an angle of less than 90° to the coupling surface, this angle preferably designating an angle within the light guide body.
  • the decoupling surface is preferably arranged for illumination of the decoupling surface at an angle greater than a critical angle of total reflection. Since the holographic structure is preferably arranged on the coupling-out surface, such an arrangement can preferably entail a corresponding arrangement of the holographic structure in relation to the beam path or a main radiation direction of the coupled-in light beams. The angle is preferably measured by the angle between the beam path or a main radiation direction of the coupled-in light beams and the normal to the surface of the coupling-out surface.
  • the decoupling surface is adjacent to air under or in the range of standard conditions during normal use or application of the lighting device and that a critical angle of the total reflection is correspondingly determined when the refractive indices are known, on the one hand of the light guide body comprising the decoupling surface, on which e.g Hologram foil as well as other cover or protective foils can be present, and on the other hand the adjacent air can be calculated.
  • B. PMMA and n2 the refractive index of the optically thinner medium, herez.
  • Air under standard conditions refers in particular to air according to ISO 2533, especially air at 288.15 Kelvin (K) or 15° C, an air pressure of 1013.25 hectopascals (hPa) and a relative humidity of 0 or dry air.
  • K Kelvin
  • hPa hectopascals
  • relative humidity 0 or dry air.
  • refractive index about 1 for air and calculate the critical angle accordingly.
  • the decoupling surface is adjacent to a material other than air. Even then, based on a change in the refractive index at the decoupling surface, the person skilled in the art knows how to calculate the critical angle of total reflection.
  • an illumination device which has a particularly simple structure, can be designed to be compact and can provide an improved holographic lighting function.
  • the illumination device is set up (so) that each coupled-in light beam that reaches the coupling-out surface does not then reach the coupling-out surface again by total reflection.
  • this preferably means that the corresponding part of each coupled-in light beam that reaches the coupling-out surface was either diffracted in advance by the transmission hologram in such a way that it is now coupled out (preferably the first diffraction order of the hologram) or that the corresponding part of each coupled-in light beam that reaches the decoupling surface was not previously diffracted by the transmission hologram (preferably the zeroth diffraction order of the hologram), is then reflected once at the decoupling surface and then preferably runs in such a way that it does not reach the decoupling surface again, in particular not due to a further total reflection within the light-guiding body.
  • this preferably means that the corresponding part of each coupled-in light beam that reaches the coupling-out surface is reflected there once and then either diffracted by the reflection hologram in such a way that it is now coupled out (preferably the first diffraction order of the hologram ) or is transmitted through the reflection hologram (preferably the zeroth diffraction order of the hologram) and then preferably proceeds in such a way that it does not reach the decoupling surface again, in particular not through a further total reflection within the light guide body.
  • a shape of the light-conducting body that is appropriately adapted to the course of the beam.
  • a ratio of a thickness of the light-guiding body perpendicular to the decoupling surface to a length of the light-guiding body parallel to the decoupling surface can be selected in favor of the length in such a way that the light rays, which are totally reflected at a given angle on the decoupling surface, do not pass through this decoupling surface again Total reflection within the fiber optics (e.g. at another interface of the fiber optics) reach this decoupling surface.
  • a person skilled in the art once he has become familiar with this idea, can create a corresponding design of the lighting device based on considerations of geometric optics.
  • the boundary surface(s) of the fiber-optic element which is then reached by the light beams in the further course of the beam, can then be designed in particular in such a way that reflection at this boundary surface is minimized and in particular no total reflection takes place at this.
  • the interface can, for example, form a corresponding angle with the light beams and/or be coated accordingly (e.g. anti-reflection or absorber layer).
  • the holographic structure is set up for generating the lighting function of the lighting channel when illuminated by the lighting arrangement of the lighting channel.
  • This preferably means that the holographic structure generates the lighting function when illuminated by the illumination arrangement of the illumination channel, in particular as described above.
  • the holographic structure is matched to the illumination of the illumination arrangement by the acceptance spectrum (wavelength or frequency of the light) and by the acceptance angle and the acceptance angle spectrum, so that the spectrum, the illumination angle and the angle spectrum of the illumination by the illumination arrangement effectively and/or or can produce efficiently.
  • Acceptance spectrum and acceptance angle and acceptance angle spectrum of the holographic structure and spectrum, illumination angle and angle spectrum of the illumination by the illumination arrangement advantageously essentially match or overlap. An effective and/or efficient lighting device can thus be provided.
  • the holographic structure can preferably be set up to generate the lighting function only when illuminated by the lighting arrangement of the channel.
  • This preferably means that the holographic structure does not generate a luminous function when illuminated by an illumination arrangement of another channel, should this also reach the holographic structure.
  • This can be achieved, for example, in that the illumination arrangement of the other channel has a spectrum that essentially does not match the acceptance spectrum of the holographic structure.
  • the acceptance angle spectrum of the holographic structure can also be such that essentially no holographic light function is generated when illuminated from the direction of the other illumination channel. In this way, an improved separation of the holographic lighting functions of the lighting channels can be achieved.
  • the decoupling surface and the holographic structure are set up for generating the holographic lighting function by decoupling coupled-in light beams of the illumination light from the decoupling surface.
  • the holographic lighting function should advantageously be provided by the light beams coupled in from the holographic structure by diffraction and subsequent coupling out of the coupling-out surface.
  • the holographic structure and the decoupling surface are preferably matched to one another. This can, for example, relate to the arrangement of the holographic structure, which is advantageously arranged on the decoupling surface, for example in the case of a holographic structure in the form of a reflection hologram, but inside the light guide body below the decoupling surface.
  • the decoupling surface is preferably referred to as above in relation to the rest of the light-conducting body for the purpose of this description.
  • the different arrangements of the holographic structure in relation to the decoupling surface will be explained in more detail in the following text.
  • the holographic structure comprises at least one transmissive hologram.
  • a transmissive hologram is preferably also referred to as a transmission hologram,
  • a transmission hologram includes in particular a hologram whose lighting function is realized when the hologram is viewed from one side with illumination from the other side or which is set up to generate a corresponding lighting function.
  • it is an at least partially translucent structure whose holographic function was generated by illumination with an object wave and a reference wave from the same side of the structure.
  • the transmission hologram which is encompassed by the decoupling surface or is arranged on it, generates a lighting function, in particular when illuminated by the lighting arrangement, which can be determined with a view of the decoupling surface.
  • the transmission hologram is preferably arranged directly below the decoupling surface, so that the light is diffracted by the transmission hologram and only the zeroth order is reflected at the decoupling surface.
  • the possible arrangements of the transmission hologram can correspond to those of the reflection hologram (see below).
  • a transmission hologram enables an inexpensive component with a particularly simple structure. Compared to a reflection hologram, a transmission hologram can advantageously have a broader diffraction spectrum for a specific angle range of the illumination and thus increase the outcoupling efficiency.
  • the holographic structure comprises at least one reflective hologram, the reflective hologram and the coupling-out surface being set up and/or arranged for generating the holographic lighting function after the coupled-in light beams have been reflected on the coupling-out surface.
  • a reflective hologram is preferably also referred to as a reflection hologram.
  • this is preferably set up and arranged in such a way that illumination light coupled into the light guide body and not yet reflected on the coupling-out surface is not diffracted by the reflective hologram but is simply transmitted.
  • This light is then preferably reflected at the decoupling surface and then hits the reflective holographic structure again.
  • This light is then preferably reflected by the reflection hologram and is diffracted in accordance with the lighting function to be generated.
  • the hologram is efficient for the angle after reflection on the outer layer or outcoupling surface. Depending on the convention, this has the opposite sign, for example -70° instead of 70°.
  • the reflection hologram is preferably arranged directly below the decoupling surface, so that the light is reflected on the decoupling surface and then diffracted by the reflection hologram.
  • reflection hologram and decoupling surface are conceivable, for example a reflection hologram incorporated into a substrate of the light-guiding body, the decoupling surface having the interface of the substrate or a layer applied thereto, e.g. a film.
  • the reflection hologram is introduced into the interface of the substrate and another layer located on this, e.g. B. a film that includes decoupling surface.
  • the reflection hologram is in one of at least two layers, e.g. B. is comprised of two foils, which is not the top layer or foil, which comprises the decoupling surface.
  • Top and “bottom” in relation to the light guide and/or the decoupling surface are preferably defined by the arrangement of the decoupling surface on the light guide body, with the decoupling surface being located on the top side of the light guide body or "top”. defined and all other arrangements, which are part of the light guide body, are “below” this.
  • “above” is defined by the direction of the illumination light coupled into the fiber-optic element, which has not yet been reflected on the coupling-out surface.
  • a reflection hologram described here combines its advantages, namely that it is advantageously particularly wavelength-selective for a decoupled illumination beam at a given illumination angle, with the other advantages of the device, namely compact design, simple beam path, soft high illumination quality, e.g. particularly good collimation , Having and coupling out of undiffracted light (advantageously of the zeroth order) prevents.
  • a broadband, advantageously inexpensive light source can be used in this way, and a narrowband light function that appears predominantly monochrome can still be generated.
  • the coupling-out surface is arranged in the beam path of light beams of the illumination light coupled into the light guide for direct illumination of the coupling-out surface by the coupled-in light beams of the illumination light.
  • Direct illumination of the decoupling surface is, in particular, illumination of the decoupling surface by the coupled-in light beams without additional prior reflection of the light beams within the light-guiding body.
  • direct illumination of the transmission hologram in the above sense is also achieved, with the light being diffracted directly by the latter.
  • the direct illumination of the coupling-out surface preferably results in a single reflection of the coupled-in light beams taking place on the coupling-out surface before the light is diffracted by the holographic structure in the form of a reflection hologram and is thereby coupled out of the coupling-out surface.
  • the light-guiding body comprises a transparent substrate and at least one layer applied to the transparent substrate, the coupling-out surface being encompassed by the at least one layer, the holographic structure being present within the at least one layer between the substrate and the coupling-out surface.
  • This embodiment is preferably comprised of the feature that the holographic structure is arranged on the decoupling surface.
  • the light-guiding body can, for example, comprise a transparent glass or PMMA substrate.
  • the at least one layer preferably comprises one or more of the following layers: hologram layer, which preferably comprises the holographic structure, layer comprising triacetate, transparent adhesive layer or adhesive film (e.g. OCA) and/or layer/foil comprising polycarbonate (PC.)
  • hologram layer which preferably comprises the holographic structure, layer comprising triacetate, transparent adhesive layer or adhesive film (e.g. OCA) and/or layer/foil comprising polycarbonate (PC.)
  • the hologram layer is included.
  • the layer can in particular comprise a foil, e.g. B. a hologram film, a triacetate film, an adhesive film and / or a polycarbonate film.
  • the holographic structure is arranged on an outer surface of the light guide body opposite the decoupling surface and parallel to the decoupling surface, the outer surface parallel to the decoupling surface preferably being arranged 5 mm or less away from the decoupling surface.
  • This embodiment is preferably comprised of the feature that the holographic structure is arranged on the decoupling surface.
  • the light guide body comprises a transparent substrate and at least one layer applied to the transparent substrate, the decoupling surface being surrounded by the at least one layer, the holographic structure being present within the at least one layer between the substrate and the decoupling surface, wherein the at least one layer comprises at least one diaphragm layer with a transmission of 60% or less, preferably 50% or less, which is arranged closer to the decoupling surface than the holographic structure or which is arranged further away from the decoupling surface than the holographic structure .
  • the transmission is for the visible spectrum and/or for large parts within the visible spectrum, with large parts of the visible spectrum comprising 100 nm or more, preferably 200 nm or more and in particular 300 nm or more of the visible spectrum.
  • the coupling-out surface is arranged at an angle to the main radiation direction of the coupled-in light beams of the illuminating light between 0° and a complementary angle of the critical angle of total reflection.
  • the angle is preferably measured directly between the said main radiation direction and the coupling-out surface.
  • the complementary angle to a specific angle is preferably the angle that complements the specific angle to form an angle of 90°. Because the critical angle of total resection of an interface between two media with different Refractive indices (here this interface is preferably the decoupling surface) is preferably measured at a perpendicular perpendicular to this interface, the complementary angle of the critical angle of total reflection is preferably the angle between this critical angle and the interface.
  • the coupling-in surface is arranged in a plane perpendicular to a main radiation direction (preferably the beam path) of the lighting arrangement, with the coupling-in surface and coupling-out surface having an angle between a critical angle of total reflection and 90°.
  • the main radiation direction is preferably not changed by the coupling surface.
  • the main radiation direction preferably has an angle of 90° with the plane or the coupling surface before and after the coupling.
  • the main radiation direction of the lighting arrangement coincides with the main radiation direction of the coupled-in beams, in particular if the coupling-in surface is arranged in a plane perpendicular to a main radiation direction of the lighting arrangement and has no beam-shaping function.
  • the coupling surface is not arranged in a plane perpendicular to a main radiation direction (preferably the beam path) of the lighting arrangement.
  • the main direction of radiation is preferably changed by the coupling surface.
  • the coupling-in surface is not arranged in a plane perpendicular to a main radiation direction of the lighting arrangement, the coupling-in and coupling-out surfaces being arranged at an angle of 90° to one another and the light-conducting body preferably widening towards the coupling-in surface.
  • the coupling surface is arranged at an angle of less than 90° to the main radiation direction of the lighting arrangement.
  • the angle between the main radiation direction of the lighting arrangement and the decoupling surface is preferably less than 90° (preferably measured at the surface normal to the decoupling surface).
  • the fiber optic body is preferably widened toward the coupling-out surface for increased and/or improved beam coupling.
  • the lighting device comprises a reflection surface of the light-guiding body arranged in the beam path between the coupling-in surface and the coupling-out surface for a one-time total reflection of the coupled-in light beams of the illumination light on the reflection surface before the illumination of the coupling-out surface.
  • the fact that the reflection surface of the light-guiding body is for a one-time total reflection of the coupled-in light beams of the illumination light on the reflection surface in front of the illumination of the decoupling surface preferably means that it is arranged accordingly in the beam path of the coupled-in light beams, so that each beam is totally reflected exactly once on the reflection surface and each The light beam then hits the decoupling surface directly.
  • the light can be diffracted beforehand.
  • the light is preferably first reflected exactly once on the coupling-out surface and then diffracted by the hologram.
  • the reflecting surface is arranged in particular in such a way that the coupled-in light beams impinge on it at an angle greater than the critical angle of total reflection and are reflected by it onto the outcoupling surface in such a way that the light beams impinge on it at an angle greater than the critical angle of total reflection.
  • the light-guiding body has a coupling-out surface parallel to the coupling-in surface and the reflecting surface is an outer surface of the light-guiding body lying directly between the coupling-in surface and the coupling-out surface.
  • a particularly flat lighting device can be realized in this way.
  • the coupling-in surface is arranged in a plane perpendicular to a main radiation direction of the lighting arrangement, with the reflection surface being arranged at an angle to the coupling-in surface, so that the coupled-in light beams of the illumination light are totally reflected on the reflection surface and the coupling-out surface at a Angle greater than a critical angle of total reflection is illuminated.
  • the light-guiding body has a coupling-out surface parallel to the coupling-in surface and the reflecting surface is an outer surface of the light-guiding body lying directly between the coupling-in surface and the coupling-out surface. This particularly simply constructed and compact embodiment is described in FIG. 14 by way of example.
  • a projection of the coupling-out surface onto a plane of the coupling-in surface has the same dimensions as the coupling-in surface. This is very advantageous both for production and for minimizing the installation space of the lighting device.
  • the out-coupling surface is also essentially completely illuminated without essentially part of the in-coupled illumination light being lost because it is not on the out-coupling surface (and the holographic structure arranged on it).
  • the light guide body has the shape of a right prism, with a lateral surface comprising the coupling-in surface and the coupling-out surface, the coupling-out surface preferably adjoining the coupling-in surface.
  • the light guide body can have the shape described above and in the figures. Such a light guide body is particularly compact and inexpensive to manufacture.
  • a further outer surface of the light-guiding body is preferably included in this case, which is arranged in such a way that the beams of the zeroth order, which are totally reflected by the coupling-out surface, impinge on it.
  • This further outer surface is in turn preferably arranged in such a way that the incident rays are not totally reflected again within the light guide body, in particular not in the direction of the decoupling surface.
  • the rays impinging on the further outer surface have an angle smaller than the critical angle of the total reflection.
  • the beams can be coupled out at this surface where they preferably do not interfere and/or can be absorbed at this surface, e.g. B. by a corresponding coating and/or another element.
  • the outer surface can, for example, also contain a beam trap (e.g. by blackening the surface) in order to minimize Fresnel reflections that occur.
  • the further outer surface is preferably also arranged in such a way that Fresnel-reflected rays do not propagate in the direction of the viewer. A professional knows how to arrange the outer surface by calculation and appropriate design.
  • the additional outer surface is directly adjacent to the decoupling surface.
  • the holographic structure comprises a volume hologram.
  • volume holograms not only have an area that includes holographically stored information, but its thickness is also used to store holographic information.
  • the coupling-in surface and/or the coupling-out surface is flat. This ensures particularly simple production, while at the same time the optical beam path can be designed simply, essentially without having any disadvantages in terms of the optical quality. At the same time, this embodiment is particularly well suited for integration in a vehicle. This embodiment preferably also includes that the coupling-in surface and/or the coupling-out surface are predominantly flat, but are rounded off at their edge areas for better aesthetic integration into the vehicle better drag coefficient, an adjustment to applicable safety standards for vehicles and/or better adjustment to the available installation space.
  • a projection of the in-coupling surface onto a plane of the lighting arrangement has the same dimensions as the lighting arrangement.
  • the installation space can be optimally used.
  • the lighting arrangement and the in-coupling surface are arranged along the beam path, which preferably forms the optical axis of both elements and runs essentially perpendicularly to them.
  • the lighting arrangement can in particular include a collimation lens in addition to the light source.
  • the same installation space is occupied perpendicularly to the optical axis by the in-coupling surface and the illumination arrangement, which is enormously advantageous in terms of installation.
  • this installation space which is perpendicular to the beam path in front of the decoupling through the decoupling surface, is often particularly tight in a vehicle and/or forms a uniform surface, so that this embodiment is particularly advantageous.
  • this arrangement makes optimal use of the available space.
  • a main direction of light beams coupled out of the coupling-out surface forms an angle with a surface normal of the coupling-out surface, which is set up to direct the light in the direction of an eyebox of a viewer.
  • This angle can preferably be adapted on the basis of the diffraction properties of the holographic structure and preferably does not correspond to the main radiation direction of the coupled beams.
  • This main direction of the decoupled light rays is in particular in the case of a rear light or a brake light (brake light) along or in a horizontal line and/or at an average eyebox height and/or in the direction of a position of a following road user.
  • a main direction of light beams coupled out from the coupling-out surface forms an angle of 0° to 40° with a surface normal of the coupling-out surface.
  • a surface normal of the coupling-out surface is in particular the amount of the angle, so that different angular directions are included in relation to the surface normal. It can preferably mean an angle in a horizontal plane in relation to a vehicle in which the lighting device can be installed. It can also be an angle in a vertical plane with respect to a vehicle. However, it can mean angles in any planes that can meet the aforementioned conditions in relation to the main direction of light beams coupled out from the coupling-out surface.
  • the lighting device is installed as a rear light on a region of a mudguard of a motorcycle that is arranged at an angle with respect to the vertical. Then the decoupling surface can also be inclined.
  • the above-mentioned embodiments can ensure that a road user behind the motorcycle can perceive the holographic lighting function because the decoupled light beams impinge at least partially in his eyebox.
  • a field of view of the holographic lighting function in a first plane is 120° or more, in particular between 135° and 180°.
  • the field of view determines the size of the eyebox.
  • a field of view of the holographic lighting function in a second plane is 25° or more, in particular between 30° and 60°.
  • the second plane is perpendicular to the first plane.
  • a first extension of the lighting device perpendicular to the main direction of radiation of the lighting arrangement has a ratio of at least 1:1.5, preferably at least 1:2, particularly preferably at least, to a second extension of the lighting device perpendicular to the main direction of outcoupled light beams 1:3 up.
  • the longitudinal sectional plane preferably corresponds to a plane parallel to the main direction of radiation of the lighting arrangement, which is perpendicular both to the in-coupling surface and to the out-coupling surface.
  • the first extension of the lighting device perpendicular to the main radiation direction of the lighting arrangement preferably represents the projection of the lighting device in the longitudinal plane perpendicular to the main radiation direction and can provide essential information about the installation space occupied along this direction.
  • the installation space on a vehicle, in particular a motorcycle, is particularly tight in this direction.
  • the second extent of the lighting device perpendicular to the main direction of light beams coupled out preferably represents the projection of the lighting device in the longitudinal plane perpendicular to the main direction of light beams coupled out and can provide essential information about the installation space occupied along this direction and/or the area of the lighting device that effectively contributes to the generation of the lighting function give.
  • the first extension in the longitudinal sectional plane of the lighting device perpendicular to the main radiation direction of the lighting arrangement can, for example, correspond to the (extension of) the coupling surface in the longitudinal sectional plane perpendicular to the main radiation direction of the lighting arrangement.
  • the second extension of the light beams that are coupled out perpendicular to the main direction of light beams that are coupled out can, for example, correspond to the coupling-out surface if the light beams are coupled out of it perpendicularly.
  • This variable is preferably a measure of the luminous surface visible to the outside or used to generate the luminous function (preferably on the decoupling surface). The relationship achieves an ideal relationship between the critical, required installation space and the effective lighting area, which is particularly suitable for use in a vehicle with limited installation space but high safety requirements for the lighting.
  • the light-guiding body is set up to include at least one further outer surface of the light-guiding body for minimizing the Dimensions of the light-guiding body without impairing the illumination of the holographic structure through the outer surface and/or without total reflection of light beams totally reflected on the decoupling surface on the outer surface. This can be achieved in particular by a suitable choice of geometry, as is described in some embodiments.
  • a particularly compact and at the same time improved lighting device can thus be provided.
  • the lighting arrangement comprises a light source and a beam-shaping component, which are preferably arranged along the main radiation direction (or the beam path) of the lighting arrangement.
  • This main radiation direction is preferably specified by the beam-shaping component.
  • the beam-shaping component comprises a lens, preferably a collimation lens, which is set up to collimate the light beams of the light source, the collimation lens being arranged in particular so that the focal plane coincides with the emitter surface of the light source. Improved collimation of the light beams can thus be achieved.
  • the beam-shaping component is set up to adapt the light beams from the light source to a reference wave with which the holographic structure and/or the structure area was recorded, in particular with regard to the angle of incidence and/or the angle spectrum.
  • Adaptation of the light beams from the light source to a reference wave, with which the holographic structure and/or the structural area was recorded preferably means that the beam properties of the light beams from the light source correspond essentially or partially to those of the reference wave.
  • the beam properties preferably relate to the frequency spectrum (preferably short: spectrum), the illumination angle or angle of incidence and/or the angle spectrum. In this way, a holographic lighting function with good optical properties can be achieved without smearing and/or double images.
  • defined light beams include light beams adapted to the hologram, preferably adapted to a reference wave with which the holographic structure was recorded, the light beams being adapted in particular with regard to a frequency spectrum, an angle of incidence, an angular spectrum, a temporal coherence , spatial coherence and/or polarization.
  • Defined light beams are preferably to be understood synonymously with an adjustment of the light beams.
  • an angular spectrum of the illumination of the holographic structure is less than 5°, preferably less than 2°, more preferably less than 1° and in particular less than 0.5°.
  • Has a small angular spectrum preferably a particularly positive effect on the quality of the holographic lighting function.
  • the angle spectrum can preferably be determined by determining the square mean of the difference of all angles from the target reconstruction angle (preferably the so-called RMS radius).
  • the angular spectrum of the illumination of the holographic structure deviates less than 1° from a reference angular spectrum of the reference wave with which the holographic structure was recorded and preferably comprises an angular spectrum of 0°-5°.
  • This angular spectrum has proven to be particularly advantageous because it makes few demands on the production of the holographic structure and can therefore be produced particularly quickly and inexpensively.
  • the beam-shaping component comprises an aspheric lens. This has particularly favorable beam properties and can advantageously counteract an aberration.
  • the beam-shaping component comprises a free-form lens, in particular a sphere or a toroid.
  • the in-coupling surface is not planar and is set up for a light-shaping function, the in-coupling surface preferably being curved in a defined manner.
  • the in-coupling surface which has a light-shaping function, for example similar to a lens, can advantageously save installation space along the direction of the beam path, since no additional beam-shaping component has to be used.
  • the light-shaping function can, for example, generate collimated, convergent or divergent light beams, preferably without changing the main direction of the radiation. However, it may also be preferable to change the main radiation direction.
  • a coupling surface with a light-shaping function together with a beam-shaping component. So e.g. B. by joint action on the light beam, the quality of the desired property, z. B. the collimation can be improved and, under certain circumstances, space can be saved because the beam-shaping component can be kept more compact than in the case where the coupling surface does not support the beam shaping.
  • the beam-shaping component and/or its optically functional surfaces have a rectangular boundary.
  • the rectangular boundary preferably adapts the beam-shaping component to the transverse extension (see, for example, definition below) of the remaining components of the illumination device, so that all components essentially have the same cross section.
  • a compact lighting device can be implemented and the installation, e.g. B. the attachment to the vehicle can be advantageously facilitated.
  • the optically active surfaces (contributing to beam shaping) of the beam-shaping component can be trimmed accordingly.
  • more than one lighting channel is included, the lighting channels being arranged next to one another in the transverse direction perpendicular to the main radiation direction of the lighting arrangement, the light-conducting bodies of each lighting channel being included in a monolithic component.
  • the transverse direction preferably designates the extension of the lighting device in the transverse direction, perpendicular to the longitudinal direction.
  • the transverse direction preferably lies in a cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal section plane.
  • the lighting channels are preferably arranged “next to one another” and can, for example, implement different holographic lighting functions with different lighting functions for the vehicle, e.g. B. with a lighting device attached to the rear of the vehicle, the functions "rear light” and "indicator”.
  • the light-guiding body is a monolithic, ie preferably a cohesive, uniform component.
  • the monolithic component is thus preferably the common light guide body of the lighting channels. No boundary surfaces are preferably provided between the illumination channels within the monolithic component. A particularly simple, compact and inexpensive monolithic component can thus be produced. No complicated measures need to be taken to assemble the components of the various channels, for example for adjustment.
  • the holographic structures of the channels are arranged next to one another in the transverse direction on the coupling-out surface.
  • a particularly aesthetic rear light function can be provided, which can generate the holographic light functions of the respective channels directly next to one another.
  • the lighting device can be kept particularly compact in the transverse direction.
  • the holographic structures of adjacent channels are at a distance of less than 1 mm or are directly adjacent to one another. It has been shown that even with a distance of less than 1 mm, the illumination channels can be well separated from one another and at the same time there are no undesired, clearly visible shadow areas between the channels.
  • the holographic structures of the illumination channels are included in a common holographic structure.
  • the common holographic structure can be used for both lighting channels have the same holographic lighting function. This is particularly advantageous if the multiple channels are used to ensure that illumination is to be more or less intense or if, for example, a more or less wide cross-sectional area of the visible holographic lighting function is to be generated. In this way, particularly homogeneous illumination can advantageously be achieved.
  • the common holographic structure can also be preferable for the common holographic structure to have different holographic lighting functions for the different lighting channels, for example due to different exposure during production.
  • more than one illumination channel is included, with a monolithic lens system being included, which has a beam-shaping component in the form of a lens for each illumination channel.
  • the lens system is preferably a coherent, uniform component.
  • a monolithic lens system can already be matched particularly well during development with regard to the monolithic light-conducting body and the holographic structures lying next to one another and then does not require any complicated adaptation and adjustment processes during production and installation. Furthermore, a monolithic lens system is particularly compact and resource-saving.
  • the lens system comprises compound aspheres. In this way, complex and improved beam shaping functions can be provided in a single, monolithic component.
  • adjacent lenses of the lens system adjoin one another.
  • the lens system and the entire illumination device can be kept particularly compact, particularly in the transverse direction. Even if the holographic structures of adjacent channels are less than 1 mm apart or are directly adjacent to one another, good illumination of the holographic structure of each channel can be achieved in this way.
  • optically functional surfaces have a rectangular boundary and/or optically functional surfaces of adjacent lenses merge directly into one another.
  • the lens system is preferably adapted to the transverse extension of the remaining components of the lighting device by the rectangular boundary, so that all components essentially have the same cross section.
  • a compact lighting device can be implemented and the installation, e.g. B. the attachment to the vehicle can be advantageously facilitated.
  • the optically active (contributing to beam shaping) surfaces of the lens system can be trimmed accordingly.
  • optically functional surfaces merge or overflow directly into one another
  • installation space can be saved and the illumination of holographic structures of different illumination channels, which are directly adjacent to one another with little or no distance, can be made possible.
  • complex lens design at the same time make it possible to prevent crosstalk between adjacent channels as far as possible.
  • the illumination channels are set up for suppression of the illumination of the holographic structure of an illumination channel by the illumination arrangement of another illumination channel, with the suppression preferably being at least two orders of magnitude between the intensity of the illumination channel and the intensity of the other illumination channel.
  • intensity can be expressed in watts per square meter (W/m 2 ). However, it can also mean the light intensity.
  • the luminous intensity preferably indicates the luminous flux related to the solid angle. In particular, its SI unit is the candela (cd). However, it can also preferably mean the luminous flux.
  • Luminous flux is preferably a photometric variable which indicates the light emitted by a light source per unit of time that can be perceived by the human eye.
  • the physical (radiometric) radiation power it preferably takes into account the sensitivity of the human eye. It is given in the unit of measurement, lumen (Im). It can preferably also mean the light intensity. However, it can also mean the illuminance in lux.
  • Luminous intensity is preferably defined by dOv/dQ, where dQ preferably describes an infinitesimal solid angle element and dOv describes the luminous flux component in the solid angle element dQ.
  • Suppression by at least two orders of magnitude means in particular that the intensity of the illumination of a holographic structure by an illumination arrangement assigned to this structure and belonging to the same illumination channel is at least a factor of 100 or more than 99% stronger than the illumination of the holographic structure by the lighting arrangement of another, directly adjacent channel, if this is also switched on.
  • At least one screen is included between adjacent illumination channels, the screen preferably being arranged between the light source and the beam-shaping component and/or between the beam-shaping component and the coupling surface.
  • a screen between the light source and the beam-shaping component could, for example, "shade" neighboring lighting channels from one another in an area between the LED (preferred light source) and lens (preferred beam-shaping component).
  • the baffles are preferably constructed from a light absorbing material.
  • the screens can be kept very thin so as not to impair the compact design and to be barely or not at all visible from the outside.
  • the screens can have a thickness in the transverse direction of 1 mm or less.
  • the screens can also be kept very short so that they do not or hardly affect the installation space in the horizontal direction.
  • the diaphragms between the beam-shaping component and the light-guiding body can preferably be in the areas of the lens system be fitted where they abut and where the lenses are often thinnest in the direction of radiation. In this way, crosstalk can be achieved with little or no increase in installation space.
  • the beam-shaping component preferably the lens
  • the beam-shaping component is set up for total internal reflection of light beams coupled into the lens, which are oriented in the direction of the adjacent illumination channel and/or come from the adjacent illumination channel.
  • the lenses could, for example, be constructed or designed, e.g. B. that they have a strong curvature towards the adjacent lens, so that potential light, which due to the otherwise desired large numerical aperture (NA) radiates from a lens of an adjacent lens segment of an adjacent channel, is totally reflected by the strong curvature of the lens and is decoupled to the rear or to the side again and is therefore not directed in the direction of the light guide body.
  • NA large numerical aperture
  • the illumination channel is set up for predominantly homogeneous illumination of the holographic structure of the illumination channel. This can be achieved by suitable beam shaping, in particular suitable collimation.
  • homogeneous means in particular that the holographic structure is illuminated with predominantly the same intensity over its entire surface.
  • a deviation in intensity over the holographic structure is preferably less than 20%, more preferably less than 10% and in particular less than 5%.
  • a ratio of minimum intensity Imin (or minimum illuminance or irradiation intensity) to maximum intensity l max (or maximum illuminance or irradiation intensity) is preferably n /Lax>0.8.
  • the holographic structures of the channels are arranged next to one another in the transverse direction on the decoupling surface
  • that the holographic structures of adjacent channels have a distance of less than 1 mm or are directly adjacent to one another and/or that the illumination channels are set up for a Suppression of the illumination of the holographic structure of an illumination channel by the illumination arrangement of another illumination channel
  • a desired homogeneous illumination of directly adjacent holographic structures can be achieved at the same time, advantageously without crosstalk occurring.
  • the illumination channel is set up for inhomogeneous illumination of the holographic structure of the illumination channel, preferably with an intensity drop in an edge area and/or a central area of the holographic structure.
  • Intensity curves within or through the holographic structure can be controlled by varying the efficiency of the holographic structure. For example, from 100% (all light is coupled out) to 50% (half of the light is coupled out). In this case, however, part of the light that illuminates the holographic structure is not used because it is not coupled out.
  • the lighting arrangement can be set up to illuminate the holographic structure with an intensity profile.
  • the holographic structure is already inhomogeneously illuminated (e.g. from 100% to 50% intensity) due to a suitable shape of the beam-shaping component. Then the holographic structure preferably has an efficiency of 100% everywhere, i.e. all light is coupled out (if you ignore the 0th order, for example).
  • a defined intensity profile can be required and at the same time the amount of light coupled out or the efficiency can be maximized. At the same time, special lighting functions can be created.
  • the light source comprises at least one LED.
  • the emission spectrum of the LED can be assigned to a color, preferably according to the dominantly emitted wavelength. Correspondingly colored lighting functions can thus be implemented.
  • the Osram Synios P2720 can be used as light sources or LEDs.
  • the emission spectrum of the LED cannot be assigned to a color and preferably comprises a white light spectrum.
  • the lighting function (or a generated image) can include single-color and multi-color components.
  • Possible light sources or LEDs are, for example, Osram MultiLED LRTB GVSG and/or Osram Synios P2720.
  • more than one illumination channel is included, with the LEDs being set up for emission in the same spectral range.
  • the beam-shaping component and/or the light-guiding body is set up for production-ready shaping without undercuts, but with draft angles and/or with rounding.
  • undercut or undercut z. B. designates a structural element that protrudes freely and thus z. B. can prevent a casting that this can be removed from its mold.
  • the avoidance of an undercut is therefore particularly favorable for simple and inexpensive mass production.
  • one has a mold that contains the negative of the part to be manufactured, and the pressed or injection molded part is to be separated from the mold. Then you need a certain angle, preferably at the edges, so that the part also falls out of the mold.
  • a draft angle preferably refers to the minimum required deviation from a perpendicular to the mold parting. Common sizes for the required draft angles are known to those skilled in the art.
  • a rounding refers in particular to a rounding of a component edge.
  • roundings with a radius in the range of or greater than 2 mm can be implemented particularly favorably in mass production.
  • the invention relates to a rear light for a vehicle, in particular for a motorcycle, comprising a lighting device as described in this document.
  • the installation space is critical and there are often no sufficiently large, completely vertically arranged surfaces in the rear area for the arrangement of a rear light.
  • the rear light according to this document is particularly flat and therefore particularly advantageous for a motorcycle. Due to the diffraction function of the holographic structure, which can bend the light out of it at an angle that is not equal to zero with the surface normal of the decoupling surface, a lighting function can also be implemented with an inclined arrangement, which can be seen, for example, along a substantially horizontal line and is therefore in the field of vision of a road user following the motorcycle.
  • the rear light has in particular an intensity of between 4 and 12 cd in a horizontal angular range of -80° to +80° starting from a longitudinal axis of the vehicle or an intensity of between 40 and 185 cd in a horizontal angular range of -45° to +45° from the longitudinal axis of the vehicle.
  • the light emitted by a rear light must not fall below or exceed certain luminous intensities.
  • corresponding angle ranges or test points are defined for which this must be fulfilled. This preferably depends on the country where the vehicle is registered. For example, there is a uniform regulation for Europe, such as E.g. in E/ECE/324/Rev.1/Add.49/Rev.3-E/ECE/TRANS/505/Rev.1/Add.49/Rev.3, Regulation No.
  • the rear light can advantageously realize these requirements, at the same time have a compact structure and have holographic lighting functions.
  • An intensity of between 4 and 12 cd in a horizontal angular range of -80° to +80° starting from a longitudinal axis of the vehicle is particularly suitable for a standard rear light or a standard rear light.
  • An intensity of between 40 and 185 cd in a horizontal angular range of -45° to +45° starting from the longitudinal axis of the vehicle is particularly advantageous for a brake light.
  • the invention relates to an illuminated display for a vehicle, in particular for a passenger car or a truck, comprising a lighting device as described in this document.
  • the illuminated display is set up to display a plurality of possible pieces of information, with more than one lighting channel being included, with a piece of information being assigned to a lighting channel.
  • These illumination channels can preferably also be arranged relative to one another in a direction other than in the transverse direction as described above.
  • the invention relates to a lighting element for the interior of a vehicle, in particular for a passenger car or a truck, comprising a lighting device as described in this document.
  • a lighting element can in particular comprise a luminous element which is provided for the interior of a vehicle and has an illuminating function there.
  • An illuminating function can be used in particular to illuminate the interior and thus increase operability and/or to fulfill aesthetic functions, such as displaying lettering that is characteristic of the car and/or a symbol that is characteristic of the car.
  • the invention relates to a vehicle, in particular a motorcycle, having a lighting device as described in this document and/or a rear light as described in this document. It is obvious to a person skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the lighting device according to the invention and the rear light according to the invention also apply to the claimed vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 shows the lighting device on a partially illustrated motorcycle.
  • FIG. 2 shows the structure of the lighting device in a side view along the longitudinal sectional plane.
  • FIG. 3 shows the structure of the lighting device in a perspective view.
  • FIG. 4 shows a beam-shaping component of the lighting device.
  • FIG. 5 shows the structure of the lighting device with two lighting channels in a side view along the longitudinal sectional plane.
  • FIG. 6 shows a top view of the lighting device with two lighting channels arranged next to one another.
  • FIG. 7 shows the monolithic lens system of an illumination device with two illumination channels.
  • FIG. 8 shows the intensity of the lighting function of two lighting channels arranged next to one another in different switching states.
  • FIG. 9 schematically shows embodiments for suppressing crosstalk between adjacent channels.
  • FIG. 10 shows a measurement of an angle spectrum of the illumination of the holographic structure.
  • FIG. 11 clarifies the possible realizations and arrangements of the holographic structure.
  • FIG. 12 shows an embodiment of the lighting device for a display in a perspective view.
  • FIG. 13 shows an embodiment of the lighting device for a display in a side view.
  • FIG. 14 shows an embodiment which includes a reflection surface.
  • FIG. 1 shows the lighting device 1 as a rear light on a partially illustrated motorcycle 3. A standard rear light 5 of the motorcycle is also shown. It can be seen that there is very little installation space at the place where the lighting device 1 is installed, which can fulfill an additional function to the standard lighting. However, due to the flat structure of the lighting device 1, this is not a problem. Even the unfavorable angle caused by the attachment to the mud flap of the motorcycle is not a problem, since the holographic structure can bend the decoupled light beams in the horizontal direction, so that the holographic light function is visible to a following road user.
  • FIG. 2 shows the structure of the lighting device 1 in a side view along the longitudinal sectional plane.
  • the light beams emanate from the light source 7, are collimated by the beam-shaping component 9, here a lens, and are coupled into the light guide body 23 via the coupling surface 11 thereof.
  • the coupling-out surface 13 is arranged in the beam path of the coupled-in light beams 21 , so that the light beams impinge on the coupling-out surface 13 and illuminate the holographic structure 15 arranged on it at the illumination angle 19 .
  • the holographic structure can be a transmission hologram.
  • the illumination angle 19 is given directly by the prism angle 20.
  • the illumination angle 19 or the prism angle 20 is selected such that total reflection of the zeroth order takes place and its light rays 21 are reflected towards the further outer surface of the light guide body 17. There they can be absorbed or decoupled, insofar as this is not undesirable.
  • the outer surface is arranged in such a way that the light beams of the zeroth order are not subject to total internal reflection in the light-guiding body 23 on this surface.
  • the light beams (not shown) diffracted by the holographic structure and coupled out of the coupling-out surface 13 can be coupled out at a desired angle with the coupling-out surface 13 depending on the configuration of the holographic structure.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the structure of the lighting device 1 with the beam-shaping component 9 in the form of a lens and the light guide body 23, through the decoupling surface 13 of which the light is decoupled in order to generate the holographic lighting function.
  • FIG. 4 shows a beam-shaping component 9 of the lighting device, which is trimmed in a rectangular shape.
  • the rectangular cropping also affects the optically active areas.
  • the beam-shaping component 9 is thus adapted to the cross section of the other components of the lighting device, which is advantageous for installation.
  • the adapted cross section can also be seen in FIG.
  • FIG. 5 shows the structure of the lighting device 1 with two lighting channels in a side view along the longitudinal sectional plane. It can be seen that along this plane the structure essentially corresponds to the structure according to FIG. 2, the lighting device 1 of which has only one lighting channel.
  • the beam-shaping component 9 here, for example, the lens
  • the beam-shaping component 9 has a shorter focal length due to the more compact design, even without major design effort than the version with one lighting channel. As a result, the entire component can be kept more compact.
  • Figure 6 shows a plan view of the illumination device 1 with two illumination channels 26 arranged next to one another in the transverse direction.
  • Two light sources 7 are included, the illumination light from which, before collimation by the respective beam-shaping components 9, passes through an aperture 25 present between the light source 7 and the beam-shaping component 9 on a Crosstalk in the respective other illumination channel 26 within the monolithic component 23 is prevented.
  • the beam-shaping components are implemented as a lens system in a monolithic component 28 .
  • the lenses 9 do not have to be adjusted to one another and can also be kept compact.
  • Good collimation means that the illumination light, after passing through the respective beam-shaping component 9 , can essentially be prevented from crosstalk into the respective other illumination channel 26 . Only little light gets into the “wrong” illumination channel; individual crosstalk light beams 27 are shown, which advantageously have a low intensity due to the structure.
  • FIG. 7 shows the monolithic lens system 28 of an illumination device 1 with two illumination channels.
  • the two lenses 9 arranged next to one another are included in a monolithic component, with the optically functional surfaces merging directly into one another.
  • the component 28 is cut in a rectangular shape, which also affects the optically functional surfaces of the lenses 9 .
  • the lenses 9 do not have to be adjusted to one another in a complex manner, but are already aligned with one another within the scope of the manufacturing tolerances.
  • the component 28 is already adapted in its cross section to the other components of the lighting device 1 and a compact structure with simple installation in the vehicle can be guaranteed.
  • FIG. 8 shows the intensity of the lighting function of two lighting channels arranged next to one another in different switching states when looking at the decoupling surface.
  • the intensity is shown here using the illuminance in lux.
  • the Lux unit of measurement is preferably defined as the photometric illumination that produces a luminous flux of 1 lumen (Im) when evenly distributed over a 1 square meter area.
  • the degree of homogeneity of the illumination of the respective channel on the decoupling surface can be determined from the representation of the illuminance, as well as the separation of the channels, at least when the illumination channel is switched off. On the far left both channels are switched on.
  • the holographic structure here includes a common holographic structure, which produces a single holographic light function when both channels are illuminated together.
  • the two images on the right each show a channel that is switched off and it is clearly evident that the channel that is switched on is still illuminated homogeneously while the channel that is switched off (shown in black) remains dark.
  • no visible crosstalk can be detected.
  • FIG. 9 schematically shows embodiments for suppressing crosstalk between adjacent illumination channels 26 and 26′.
  • the light source 7 of which initially emits a bundle of rays directed in different spatial directions. Crosstalk is prevented at this point by an aperture element 25 achieved.
  • the beams are then coupled into the monolithic component 28 with the two lenses 9 .
  • the light beams are collimated and directed into the correct illumination channel 26 as a collimated bundle of rays. Due to the large NA 29 of the lens 9, however, light beams from the light source 7 are also caught by the lens 9, which are coupled into the monolithic lens system 28 at a large angle with the optical axis.
  • the lens 9' has such a strong curvature 31 in the area in which the rays of the adjacent channel 26 predominantly enter that these crosstalking light rays 27 are totally reflected within the lens 9' and to the side or to the rear (opposite to the actual direction of the rays) is deflected so that crosstalk can be prevented.
  • FIG. 10 shows a measurement of a typical angular spectrum of the illumination of the holographic structure.
  • the intensity is given in cd.
  • the peak indicates the main radiation direction of the coupled light beams (or synonymously main beam direction), measured at the level of the holographic structure or the coupling-out surface, here at about -70°, with the angle being negative due to the measurement convention.
  • the angular spectrum of the areas covered by the peak is less than ⁇ 1° here because the beam is very well collimated. In this way, a particularly high-quality lighting function can be produced.
  • FIG. 11 should essentially be used to clarify the possible realizations of the holographic structure 15.
  • FIG. 11 shows a light-guiding body 23 which, for example, comprises a transparent glass or PMMA substrate 32 into which light is coupled from the left side and then impinges on the upper surface of the light-guiding body 23 .
  • a plurality of layers are located on this upper surface, which are preferably encompassed by the light-guiding body 23 as it were.
  • a hologram layer 33 which comprises the holographic structure 15 is present as the first, lowest layer.
  • a layer with triacetate (TAC) 34 is then included as the next layer.
  • TAC triacetate
  • a layer of a transparent adhesive layer or adhesive film OCA - not shown
  • a layer/film of polycarbonate (PC) 35 There is preferably only a slight difference in the refractive index between the substrate 32 and the applied layers and between the layers themselves, so that total reflection of the beams coupled into the light guide body 23 only takes place at the top layer, which typically borders on air.
  • the decoupling surface 13 is preferably the surface on which the light coupled into the light guide body 23 actually exits or is reflected, i.e. in the example shown the surface of the PC layer 35 that is not arranged towards the other layers/the light guide body 23.
  • the upper example in FIG. 11 shows how the holographic structure 15 can be designed as a reflective hologram. This is set up and arranged in such a way that coupled-in light 37 which has not yet been reflected, thus in the example shown light which comes from the direction of the substrate, is not diffracted by the reflective hologram but is simply transmitted.
  • Light 39 in turn, which was previously transmitted by the hologram, is reflected at the decoupling surface 13 and then hits the holographic structure 15, is reflected by the reflection hologram and corresponding to the Generating luminous function diffracted 41.
  • the non-diffracted light (preferably the zeroth order) 43 is transmitted back into the substrate 32 of the light guide body 23 again.
  • the holographic structure 15 is a transmissive hologram. This diffracts 41 the light 21 coming from the direction of the substrate directly, without this light previously being subjected to a total reflection at the decoupling surface 13 . Only the light that is transmitted without diffraction, preferably also referred to as the zeroth order 22 , is then totally reflected at the decoupling surface 13 and is then no longer diffracted by the transmission hologram, but rather is transmitted back into the substrate 32 of the light guide body 23 .
  • FIG. 12 (perspective) and FIG. 13 (side view) show an embodiment of the lighting device 1 for a display.
  • the coupling-in surface 11 is not arranged in a plane perpendicular to a main radiation direction of the lighting arrangement; however, this is not necessarily the case with the lighting device 1 for the display; rather, the coupling-in surface 11 could also be arranged perpendicularly to the main direction of radiation. This can be decided, for example, depending on the available installation space and the desired beam path in the light guide body 23 .
  • Illuminating light is coupled into the light guide body 23 through the coupling surface 11 from a lighting arrangement 43 formed by a light source (eg LED) 7 and a lens 9 .
  • the coupling surface 11 is preferably arranged at an angle of less than 90° to the main radiation direction of the lighting arrangement.
  • the light that is coupled in is refracted due to the difference in the refractive index between the light-guiding body 23 and the environment towards the perpendicular (surface normal of the coupling-in surface 11), as a result of which the angle between the surface normal to the coupling-out surface 13 and the beam path of the coupled-in light beams 21 is reduced compared to the radiation direction before coupling and thus also in a very oblique irradiation into the fiber-optic element 23, a total reflection of the coupled-in light beams 21 on the coupling-out surface 13 still takes place.
  • Each coupled-in beam path 21 is then reflected once at the decoupling surface 13 and only then reaches the holographic structure 15 , which in the embodiment shown is arranged on a parallel outer surface 47 of the light-guiding body 23 opposite the decoupling surface 13 . It is preferably a holographic structure 15 arranged on the coupling-out surface 13, which is arranged at a maximum distance of 5 mm from the coupling-out surface 13, because the parallel outer surface 47 is arranged at a maximum distance of 5 mm from the coupling-out surface 13.
  • the lighting device for a display could also be a holographic structure 15 that is not arranged on an outer surface of the light-conducting body 23, but is arranged inside the light-conducting body 23 on the decoupling surface 13, as above described in numerous embodiments.
  • the display (the holographic light function) is then realized by light beams 41 deflected upwards by the decoupling surface 13 in the present example and diffracted by the holographic structure 15 .
  • FIG. 14 shows an embodiment which includes a reflection surface.
  • the light-guiding body 23 has a coupling-out surface 13 parallel to the coupling-in surface 11 and the reflecting surface 49 is an outer surface of the light-guiding body 23 lying directly between the coupling-in surface 11 and the coupling-out surface 13.
  • the coupling-in surface 11 is arranged in a plane perpendicular to a main radiation direction of the lighting arrangement.
  • the reflection surface 49 is arranged at an angle to the coupling surface 11 so that the coupled light beams of the illumination light are totally reflected at the reflection surface 49 and the coupling-out surface 13 is illuminated at an angle 19 greater than a critical angle of total reflection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (1) für ein Fahrzeug (3) mit mindestens einem Beleuchtungskanal (26) zur Erzeugung einer diesem Beleuchtungskanal (26) zugeordneten holografischen Leuchtfunktion durch Beleuchtung einer holografischen Struktur (15) des Beleuchtungskanals (26). Jeder Kanal weist eine Beleuchtungsanordnung auf und eine entlang einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordnete Einkoppelfläche eines Lichtleitkörpers (23). Des Weiteren umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine an der Auskoppelfläche (13) des Lichtleitkörpers (23) angeordnete holografische Struktur (15). Die Auskoppelfläche (13) ist in einem Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen angeordnet, so dass eine Beleuchtung der Auskoppelfläche (15) unter einem Winkel größer als ein Grenzwinkel der Totalreflektion stattfindet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Rücklicht für ein Fahrzeug (3) sowie das Fahrzeug (3) an sich.

Description

HOLOGRAPHISCHE BELEUCHTUNGSEINRICHTUNG
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Beleuchtungskanal zur Erzeugung einer diesem Beleuchtungskanal zugeordneten holografischen Leuchtfunktion durch Beleuchtung einer holografischen Struktur des Beleuchtungskanals. Jeder Kanal weist eine Beleuchtungsanordnung auf und eine entlang einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordnete Einkoppelfläche eines Lichtleitkörpers. Des Weiteren umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine an der Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers angeordnete holografische Struktur. Die Auskoppelfläche ist in einem Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen angeordnet, so dass eine Beleuchtung der Auskoppelfläche unter einem Winkel größer als ein Grenzwinkel derTotalreflektion stattfindet.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Rücklicht für ein Fahrzeug sowie das Fahrzeug an sich, welches eine entsprechende Beleuchtungseinrichtung aufweist.
Hintergrund und Stand der Technik
Bei der Holografie werden im Gegensatz zu gewöhnlichen Abbildungen, bspw. der Fotografie, neben der Intensität vom abgebildeten Objekt zusätzlich Phasenbeziehungen des vom Objekt kommenden Lichtes abgespeichert. Diese Phasenbeziehungen enthalten zusätzliche räumliche Informationen, wodurch bspw. ein dreidimensionaler Eindruck der Abbildung erzeugt werden kann aber auch andere optische Funktion erfüllt werden können, die durch eine Beugung des Lichtes realisiert werden können. Dies geschieht mit Hilfe von Interferenz von Lichtstrahlen während der Aufnahme des Hologramms. Soll bspw. ein Objekt dreidimensional abgebildet werden, so wird das Objekt mit kohärentem Licht beleuchtet, welches vom Objekt reflektiert und gestreut wird. Das entstandene Wellenfeld, die sogenannte Objektwelle, wird mit zu der Objektwelle kohärentem Licht (die sogenannte Referenzwelle - typischerweise von derselben Lichtquelle, z. B. einem Laser) überlagert und die Wellenfelder interferieren als Funktion ihrer Phasenbeziehung miteinander. Das entstehende Interferenzmuster wird bspw. mittels einer lichtempfindlichen Schicht aufgenommen und somit wird auch die in der Phase enthaltene Information gespeichert. Zur Rekonstruktion beleuchtet man das entstandene Hologramm mit einer zur Referenzwelle identischen bzw. ähnlichen Lichtwelle, welche sodann durch die aufgezeichneten Interferenzmuster gebeugt wird. So kann die ursprüngliche Wellenfront der Objektwelle rekonstruiert werden. Es gibt verschiedene Typen von Hologrammen, z. B. Transmissions- und Reflexionshologramme, die diese Rekonstruktion jeweils entweder in Transmission oder in Reflektion erzeugen. Befindet man sich z. B. bei einem Transmissionshologramm auf einer der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Hologramms und betrachtet dieses, erscheint das abgebildete Objekt dreidimensional vor einem.
Holographische Leuchtelemente für Fahrzeuge sind grundsätzlich bereits bekannt. Hierdurch können verschiedene Wirkungen erzielt werden, die über die Leuchtfunktion klassischer Beleuchtungseinrichtungen hinausgehen, bspw. die Erzeugung einer Warnfunktion, welche durch einen dreidimensionalen Eindruck in der Wahrnehmung des Betrachters stärker wirkt als eine klassische Warnleuchte und somit die Sicherheit erhöht. Insbesondere bei Motorrädern kann die Sicherheit durch Verwendung von Leuchten mit holographischen Elementen stark erhöht werden. Beispielsweise wird von den anderen Verkehrsteilnehmern ein benötigter Sicherheitsabstand zu dem Verkehrsteilnehmer mit dem Motorrad oftmals nicht eingehalten, weil Motorräder von sich aus weniger Platz einnehmen und der benötigte Sicherheitsabstand häufig unterschätzt wird. Die potentiell dramatischen Folgen, die sich daraus ergeben, werden dadurch verstärkt, dass das Motorrad seinem Fahrer quasi keine schützende Hülle durch eine Karosserie und im Wesentlichen keine Knautschzone anbietet. Ein holographisches Leuchtelement, welches beispielsweise ein dreidimensionales Bild in einem gewissen Abstand zum Motorrad erzeugt, z.
B. als Rückleuchte hinter dem Motorrad, könnte die Sicherheit enorm erhöhen, indem es den anderen Verkehrsteilnehmern einen größeren Bereich suggeriert, indem das Motorrad sich befindet. Außerdem kann bspw. durch eine holographische Bremsleuchte eine größere Signalwirkung beim Bremsen gegenüber dem nachfolgenden Verkehrsteilnehmer erzeugt werden, so dass dieser ebenfalls früher und/oder stärker bremst und einen Sicherheitsabstand zum Motorrad auch bei einem starken Bremsvorgang des Motorrads einhält.
Aber auch die Verwendung eines Hologramms für eine großflächige Beleuchtungseinrichtung, bei der kein dreidimensionales Bild erzeugt wird, ist denkbar. Durch die Verwendung eines Hologramms können unkonventionelle Beleuchtungskonzepte erzielt werden, welche unter bestimmten Voraussetzungen, wie z. B. bei knappem Bauraum eine großflächige und somit besonders sichtbare und sichere Beleuchtung zu ermöglichen
Grundsätzlich sind diese Art von Leuchtelementen bereits im Stand der Technik bekannt, bspw. aus der WO 2018/054985 A1. Dort werden die verschiedenen Möglichkeiten beschrieben, gewünschte holographische Leuchtfunktionen für ein Fahrzeug zu realisieren.
Bei einer Vielzahl von Hologrammen ist es vorteilhaft, zur Rekonstruktion eine annähernd ebene Welle zu verwenden. Eine hierfür wünschenswerte perfekte Kollimation einer perfekten Punktlichtquelle ist in der Realität oftmals nur näherungsweise zu erreichen, wenn nämlich ein Abstand von einer endlich ausgedehnten Lichtquelle groß genug ist, dass diese näherungsweise einer Punktlichtquelle entspricht. Die Anforderungen an den Abstand zwischen Lichtquelle und Hologramm kommen des Weiteren daher, dass eine auszuleuchtende Hologrammfläche für viele Anwendungen eine gewisse Mindestgröße aufweisen sollte und diese Mindestgröße letztlich vom zur Rekonstruktion verwendeten Lichtstrahl ebenfalls abgedeckt werden muss. Diese Anforderungen stehen einem kompakten Aufbau eines holographischen Elements häufig im Wege. Gleichzeitig ist ein kompakter Aufbau jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen in Fahrzeugen wünschenswert.
Daher ist es wünschenswert, eine Beleuchtungseinrichtung bereit zu stellen, welche die genannten Anforderungen in einem kompakten Bauraum erfüllt. Insbesondere bei einer Beleuchtungseinrichtung für ein Motorrad ist der Bauraum durch eine Vielzahl von Randbedingungen (Größe der Flächen, Gewicht, etc.) stark beschränkt, die durch die Verwendung eines Hologramms erzielbare Signalwirkung ist hier jedoch in besonderem Maße gefragt.
Ein weiteres Problem vieler Beleuchtungseinrichtungen, die ein Hologramm verwenden ist die fehlende Unterdrückung der nullten, durch das Hologramm nicht gebeugten Ordnung des Beleuchtungslichtes. Hierdurch können Betrachter geblendet werden und die holographische Leuchtfunktion kann gestört werden.
Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung, ein Rücklicht, eine Leuchtanzeige und ein Fahrzeug mit der Beleuchtungseinrichtung, dem Rücklicht und/oder der Leuchtanzeige ohne die Nachteile des Standes der Technik bereitzustellen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches die Sichtbarkeit, die Anzeigesichtbarkeit und Sicherheit des Fahrzeugs erhöht, die Funktionalität der Beleuchtung verbessert, eine gute optische Qualität ohne störende Effekte aufweist und dabei gleichzeitig in der Herstellung einfach und billig ist. Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung ein Rücklicht, eine Leuchtanzeige und ein Fahrzeug bereitzustellen, denen die vorgenannten Vorteile zugutekommen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Beleuchtungskanal zur Erzeugung einer diesem Beleuchtungskanal zugeordneten holografischen Leuchtfunktion durch Beleuchtung einer holografischen Struktur des Beleuchtungskanals. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Beleuchtungsanordnung des Beleuchtungskanals zur Erzeugung eines Beleuchtungslichtes, bevorzugt des Beleuchtungslichtes des Beleuchtungskanals und einen Lichtleitkörper mit einer entlang einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordneten Einkoppelfläche. Des Weiteren umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers, an der die holografische Struktur angeordnet vorliegt und wobei die Auskoppelfläche in einem Strahlengang von in den Lichtleitkörper eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes angeordnet ist für eine Beleuchtung der Auskoppelfläche unter einem Winkel größer als ein Grenzwinkel der Totalreflektion.
Eine beispielhafte Ausführungsform soll zur Einführung und zum besseren Verständnis der weiteren Beschreibung an dieser Stelle beschrieben werden, ohne den Schutz der Erfindung hierauf zu beschränken: Die Beleuchtungseinrichtung, bspw. für eine Rückleuchte eines Motorrads, weist einen Lichtleitkörper in Form eines gerades Prismas auf, welches als Grundfläche ein nicht-rechtwinkliges Dreieck mit einer abgeschnittenen Spitze aufweist. Das Prisma hat eine Auskoppelfläche, welche durch die langen Seiten des Dreiecks, welche gegenüber der abgeschnittenen Spitze liegt und die Höhe des Prismas senkrecht zur Grundfläche begrenzt wird. Die Einkoppelfläche wiederum wird durch die kurzen Seiten des Dreiecks zwischen langer Seite und abgeschnittener Spitze des Dreiecks begrenzt sowie ebenfalls durch die Höhe des Prismas. Die Mantelfläche des Prismas umfasst somit die Einkoppelfläche und die Auskoppelfläche. Die Beleuchtungseinrichtung hat beispielsweise zwei Kanäle und dementsprechend zwei Beleuchtungsanordnungen mit jeweils einer Lichtquelle und Kollimationslinse, welche so angeordnet sind, dass sie jeweils dem Kanal zugeordnete und nebeneinanderliegende Abschnitte der Einkoppelfläche beleuchten. Die optischen Achsen der Beleuchtungsanordnungen sind entlang einer Normalen der Einkoppelfläche so angeordnet, dass eine möglichst homogene Einstrahlung kollimierter Lichtstrahlen in die Einkoppelflächen gewährleistet ist. Die kollimierten Lichtstrahlen sind parallel zur Normalen der Einkoppelfläche und dringen somit im Wesentlichen ungebrochen in den Lichtleitkörper ein. Die Ein- und die Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers grenzen aneinander an und weisen einen Winkel zueinander auf, welcher kleiner ist als 90°. Somit ist die Auskoppelfläche im Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen angeordnet, da diese ohne eine weitere Strahlablenkung auf die Auskoppelfläche treffen. Dabei weisen Einkoppelfläche und Auskoppelfläche zueinander einen Winkel auf, der so groß ist, dass die eingekoppelten Lichtstrahlen unter einem Winkel größer als der kritische Winkel der Totalreflektion auf die Auskoppelfläche auftreffen und vom Grundsatz her dort reflektiert werden. Auf der Auskoppelfläche liegt für jeden Kanal mindestens eine holografische Struktur vor, welche entsprechend so auf der Auskoppelfläche angeordnet ist, dass sie von der jeweiligen Beleuchtungsanordnung beleuchtet werden kann. Die gesamte Anordnung ist vorteilhafterweise so, dass es im Wesentlichen keine Überlappung der Lichtstrahlen zweier unterschiedlicher Kanäle auf einer der vorhandenen holografischen Strukturen gibt. Bei entsprechender Beleuchtung beugt die holografische Struktur des jeweiligen Kanals das eingekoppelte Licht der Beleuchtungsanordnung dieses Kanals, koppelt es aus der Auskoppelfläche aus und erzeugt so die gewünschte, von außen sichtbare Leuchtfunktion des Kanals. Hierfür sind holografische Struktur und Beleuchtungseinrichtung aufeinander abgestimmt, bspw. bezüglich des Licht- und Winkelspektrums. Die nullte Ordnung bzw. das ungebeugte Beleuchtungslicht wird jedoch an der Auskoppelfläche reflektiert und verlässt dementsprechend nicht an dieser Stelle den Lichtleitkörper. So wird ein Betrachter nicht durch die nullte Ordnung geblendet oder irritiert, welche nicht zur Leuchtfunktion beitragen kann, da sie ungebeugt ist. Das reflektierte, ungebeugte Licht kann dann bspw. in Richtung einer der ungenutzten Außenflächen des Prismas reflektiert werden, wo es ohne Störung ausgekoppelt und/oder absorbiert wird.
Diese ungenutzten Flächen können des Weiteren als Halte- oder Fixierungsflächen für den Einbau der Beleuchtungseinrichtung verwendet werden. Durch die insgesamt günstige Formgebung und die winkeltechnische Anordnung der Einkoppelfläche und Auskoppelfläche zueinander kann eine kompakte Rückleuchte gebildet werden, welche sich insbesondere für ein Motorrad eignet. Gleichzeitig sind die Beleuchtungseigenschaften sehr gut und es können holographische Funktionen realisiert werden.
Eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug umfasst bevorzugt wesentliche Elemente einer Fahrzeugbeleuchtung und/odereines Fahrzeugscheinwerfers. Diese oder dieser kann bevorzugt eine Einrichtung sein ausgesucht aus der Gruppe Fernlicht, Abblendlicht, Standlicht, Parklicht, Fahrtrichtungsanzeiger (ugs. „Blinker“), Nebelscheinwerfer, Kurvenlicht, Weitstrahler,
Tagfahrlicht, Frontkennleuchte, Rückleuchte, Schlussleuchte, Bremsleuchte, Rückstrahler, Kennzeichenbeleuchtung, Nebelschlussleuchte, Rückfahrscheinwerfer,
Seitenmarkierungsleuchte, seitlicher Fahrtrichtungsanzeiger und/oder Signalleuchte.
Eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug kann jedoch ebenso eine beleuchtete Anzeige oder Leuchtanzeige in einem Innenraum des Fahrzeugs umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Anzeige von Symbolen im Fahrzeuginnenraum zur Information der Fahrzeuginsassen/des Fahrers handeln, wobei jedem Beleuchtungskanal bspw. eine Anzeige zugeordnet werden kann. Ein Fahrzeug ist insbesondere ein Personenkraftwagen (PKW), ein Lastkraftwagen (LKW), ein Bus, ein Kleinbus, ein Motorrad, ein Motorroller, ein Moped, ein Fahrrad und/oderein Schienenfahrzeug.
Es kann sich bei einem Fahrzeug bevorzugt auch um ein Flugzeug handeln.
Ein Beleuchtungskanal ist vorzugsweise im funktionalen Sinn zu verstehen, wobei jeder Leuchtfunktion ein Kanal zugeordnet werden kann bzw. umgekehrt dieser Kanal bei der Erzeugung bzw. Bedienung der Leuchtfunktion eine Rolle spielt. Des Weiteren umfasst ein Kanal vorzugsweise physisch eigene Komponenten, welche für die Erzeugung der Leuchtunktion wesentlich sind und von den Komponenten eines weiteren Beleuchtungskanals vorzugsweise verschieden sind. Es kann jedoch auch gemeinsame, gleichsam geteilte Komponenten geben. Es ist vorzugsweise mindestens 1 Beleuchtungskanal (manchmal auch kurz „Kanal“ genannt) umfasst. Insbesondere sind mindestens 2 Kanäle umfasst. Es können beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ... , 25, ... 30 Kanäle oder mehr umfasst sein.
Erzeugung einer diesem Beleuchtungskanal zugeordneten holografischen Leuchtfunktion durch Beleuchtung einer holografischen Struktur des Beleuchtungskanals bedeutet bevorzugt, dass bei einer geeigneten Beleuchtung, vorzugsweise durch die Beleuchtungsanordnung des Beleuchtungskanals, die in der holografischen Struktur bspw. durch o. g. Belichtungsverfahren gespeicherte Funktionalität erzeugt wird, welche durch eine Beugung des Beleuchtungslichtes durch die Struktur erzeugt wird. Die Leuchtfunktion kann bspw. in der Erzeugung eines zwei oderdreidimensionalen, reellen und/oder virtuellen Bildes bestehen, welches vorher aufgenommen wurde. Beispielsweise kann eine Beleuchtung bereitgestellt werden, welche den Eindruck erweckt, im „Raum zu stehen“ und dabei von mehreren Betrachtungswinkeln sichtbar ist und dabei bspw. das gleiche oder ein dezidiert unterschiedliches Bild betrachtbar macht. Die Leuchtfunktion kann ebenso darin bestehen, dass das Beleuchtungslicht in einer gewünschten Art und Weise zum Zwecke der Strahlformung zu beugen, bspw. für eine Kollimation oder Fokussierung bei bevorzugt gleichzeitiger Veränderung der Strahlungshauptrichtung nach der Auskopplung in Bezug auf die Strahlungshauptrichtung vor der Auskopplung. Auch eine Kombination dieser Leuchtfunktionen ist möglich.
Die holografische Leuchtfunktion kann insbesondere die gleichzeitige Erzeugung eines reellen und/oder virtuellen Bildes umfassen. So können besondere Hinweisfunktionen und ästhetische Effekte erzielt werden.
Insbesondere ist die holografische Struktur eingerichtet, bei der Beleuchtung ein reelles und ein virtuelles Bild gleichzeitig zu erzeugen.
Vorzugsweise kann das reelle Bild ein außerhalb des Lichtleitkörpers, „schwebendes“ Bild umfassen.
Vorzugsweise kann das virtuelle Bild ein innerhalb des Lichtleitkörpers sich befindliches Bild umfassen, welches insbesondere von außen betrachtet hinter der holografischen Struktur, also weiter entfernt von der Auskoppelfläche als diese, entsteht.
Eine holografische Struktur umfasst insbesondere eine Struktur, deren Leuchtfunktion bei der Betrachtung der holografischen Struktur und einer entsprechenden, auf die Struktur zugeschnittenen Beleuchtung realisiert wird bzw. eine Struktur, die zur Erzeugung einer entsprechenden Leuchtfunktion eingerichtet ist. Insbesondere handelt es sich um eine Struktur, deren holografische Funktion durch Beleuchtung mit Objektwelle und Referenzwelle erzeugt wurde. Die holografische Struktur, welche an der Auskoppelfläche angeordnet ist, erzeugt insbesondere bei der Beleuchtung durch die Beleuchtungsanordnung eine Leuchtfunktion, welche mit Blick auf die Auskoppelfläche festgestellt werden kann.
Die holografische Struktur kann beispielsweise ein Transmissionshologramm umfassen.
Vorzugsweise umfasst jeder Kanal mindestens eine eigene holografische Struktur.
Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass mehrere Kanäle oder alle Kanäle eine gemeinsame holografische Struktur umfassen. Diese gemeinsame holografische Struktur kann für mehrere Kanäle unterschiedliche Leuchtfunktionen aufweisen odereine einzige Leuchtfunktion erzeugen. Dabei kann beispielsweise je nach Anzahl der beleuchteten Kanäle eine größere oder kleinere Bildfläche erzeugt bzw. nur den Anteil des Bildes zeigt, welcher durch den beleuchteten Teil der holografischen Struktur erzeugt wird. Sind die den jeweiligen Kanälen zugeordneten, beleuchteten Flächen der holografischen Struktur beispielsweise gleich groß, wird z. B. bei einem eingeschalteten Kanal nur die halbe holografische Leuchtfunktion gezeigt.
Es kann jedoch auch eine Leuchtfunktion erzeugt werden, welche identisch ist, also deren Größe und Sichtbarkeit im Raum unabhängig ist von der Anzahl der eingeschalteten Kanäle, wobei jedoch die Helligkeit der Leuchtfunktion umso heller ist, umso mehr Kanäle eingeschaltet sind. Dafür muss die Leuchtfunktion für einen Betrachter vorzugsweise räumlich überlappt werden.
Die Beleuchtungsanordnung des Beleuchtungskanals zur Erzeugung des Beleuchtungslichtes umfasst insbesondere mindestens eine Lichtquelle. Das Beleuchtungslicht umfasst vorzugsweise das Licht, dass zur Beleuchtung der holografischen Struktur beiträgt und somit die Leuchtfunktion erzeugt.
Eine Strahlungshauptrichtung (auch Hauptstrahlrichtung, Strahlungsrichtung, Hauptrichtung, Hauptstrahl oder Zentralstrahl genannt) der Lichtquelle ist bevorzugt eine Richtung, in der eine maximale oder über alle Richtungen gemittelte Intensität des Lichtstrahls vorliegt. Der Begriff Strahlungshauptrichtung bzw. Hauptstrahlrichtung bezeichnet dabei bevorzugt den zentralen Strahl eines Strahlenbündels bzw. dessen Richtung. Die Richtung des Hauptstrahls gibt dabei insbesondere die Richtung des Strahlenbündels an. Im Falle eines kollimierten Strahlenbündels verlaufen die übrigen Strahlen des Strahlenbündels im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung, so dass die Hauptstrahlrichtung vorzugsweise repräsentativ für die Strahlen eines Strahlenbündels ist. Im Falle eines nicht kollimierten Strahlenbündels spannen die Strahlen des Strahlenbündels bevorzugt einen definierten Raumwinkel ein, in dessen Zentrum die Strahlungshauptrichtung verlauft.
Somit bezeichnet eine entlang einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordnete Einkoppelfläche eines Lichtleitkörpers bevorzugt eine Einkoppelfläche, welche in Strahlungsrichtung ausgehend von der Beleuchtungsanordnung hinter dieser auf einer Linie mit dieser angeordnet ist, wobei diese Linie vorzugsweise die Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung ist. Insbesondere sind die Beleuchtungsanordnung und die Einkoppelfläche entlang einer optischen Achse für diese beiden Elemente angeordnet.
Eine Einkoppelfläche ist vorzugsweise eine äußere Grenzfläche des Lichtleitkörpers, welche eingerichtet ist für die Einkopplung von Licht der Beleuchtungsanordnung in den Lichtleitkörper.
Der Lichtleitkörper ist vorzugsweise transparent für einen wesentlichen Teil des Spektrums der Beleuchtungsanordnung. Insbesondere ist der Lichtleitkörper transparent für sichtbares Licht, bspw. mit einer Wellenlänge von etwa 380 Nanometern (nm) bis zu 750 nm. Der Lichtleitkörper kann bspw. ein Glas- oder PMM-Substrat umfassen, kann jedoch auch zusätzlich mindestens eine Schicht bzw. Beschichtung, welche z. B. mindestens eine Folie umfassen kann.
Beleuchtungsanordnung und Einkoppelfläche sind vorzugsweise eingerichtet für eine Einkopplung von Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung in den Lichtleitkörper. Dass die Beleuchtungsanordnung und Einkoppelfläche eingerichtet sind für eine Einkopplung von Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung in den Lichtleitkörper ist bevorzugt als strukturelles Merkmal zu verstehen in dem Sinn, dass Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung auch tatsächlich durch die Einkoppelfläche eingekoppelt werden, wenn die Beleuchtungsanordnung eingeschaltet ist. Hierfür sind diese beiden Komponenten vorzugsweise angeordnet und/oder ausgelegt. D. h. bspw., dass die Einkoppelfläche wie der Rest des Lichtleitkörpers im Wesentlichen transparent ist für das Licht der Beleuchtungsanordnung und die Anordnung, Dimensionierung, Formgebung und/oder Orientierung beider Komponenten in Bezug aufeinander vorgenommen wurde, um einen für die Leuchtfunktion des Kanals benötigte Lichtmenge mit gewünschten Eigenschaften in den Lichtleitkörper einzukoppeln. Bspw. ist die Beleuchtungsanordnung der Einkoppelfläche gegenüberliegend angeordnet und/oder so ausgerichtet, dass eine Hauptstrahlrichtung der Beleuchtungsanordnung in Richtung der Einkoppelfläche zeigt. Vorzugsweise sind die Beleuchtungsanordnung und die Einkoppelfläche so zueinander angeordnet, dass bei einem gegebenen Abstand zwischen Beleuchtungsanordnung und Einkoppelfläche eine eingekoppelte Intensität, welche zur Erzeugung der Leuchtfunktion verwendbar ist, maximiert werden.
Eine Auskoppelfläche ist vorzugsweise eine äußere Grenzfläche des Lichtleitkörpers.
Eine Auskoppelfläche ist insbesondere eine äußere Grenzfläche des Lichtleitkörpers, welche eingerichtet ist für die Auskopplung von Licht der Beleuchtungsanordnung aus dem Lichtleitkörper. Die Auskoppelfläche ist vorzugsweise die Fläche, an der das in den Lichtleitkörper eingekoppelte Licht der Beleuchtungsanordnung im Wesentlichen tatsächlich aus diesem austritt bzw. an der dieses Licht reflektiert wird. Die Auskoppelfläche kann bspw. die äußere Grenzfläche eines vom Lichtleitkörper umfassten Substrats sein und/odereine äußere Grenzfläche einer von dem Lichtleitkörper ebenfalls umfassten Schicht, welche bspw. auf das Substrat aufgebracht wurde. Hierbei kann es sich z. B. um eine Folie handeln. Die Auskoppelfläche ist insbesondere ebenso transparent für die im Lichtleitkörper geleitete Lichtstrahlung. Die Auskoppelfläche kann jedoch auch eingefärbt sein, so dass sie zwar transparent ist, jedoch eine Farbe aufweist.
Vorzugsweise ist die Auskoppelfläche die Fläche, welche im Wesentlichen im Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen liegt und an der sich am Übergang zwischen Lichtleitkörper und umgebenden Medium der Brechungsindex signifikant ändert. Signifikant bedeutet vorzugsweise um mindestens 10%,
Begriffe wie im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. beschreiben bevorzugt einen Toleranzbereich von weniger als ± 20%, bevorzugt weniger als ± 10 %, noch stärker bevorzugt weniger als ± 5% und insbesondere weniger als ± 1%. Angaben von im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. offenbaren und umfassen stets auch den exakten genannten Wert.
An der Auskoppelfläche liegt die holografische Struktur angeordnet vor.
Bevorzugt kann dies bedeuten, dass die Auskoppelfläche die holografische Struktur aufweist.
Insbesondere bedeutet es, dass die holografische Struktur bei der Auskoppelfläche angeordnet vorliegt. Bevorzugt bedeutet dies, dass die holografische Struktur im Nahbereich bzw. unmittelbar oder mittelbar angrenzend an die Auskoppelfläche angeordnet vorliegt. Diese holografische Struktur kann beispielsweise in das Substrat direkt „unterhalb“ der Auskoppelfläche eingearbeitet sein. Die holografische Struktur kann jedoch ebenso in einer auf das Substrat aufgebrachte äußere Schicht des Lichtleitkörpers umfasst sein, wobei die holografische Struktur zwischen Substrat und Auskoppelfläche umfasst ist, z. B. in einer Folie.
Dass an der Auskoppelfläche die holografische Struktur angeordnet vorliegt, bedeutet bevorzugt, dass die holografische Struktur an der Auskoppelfläche vorliegt, von dieser jedoch nicht unmittelbar umfasst ist. Beispielsweise kann die abschließende Fläche mehrere Schichten, z. B. mehrere Folien umfassen, wobei die holografische Struktur von mindestens einer dieser Schichten umfasst ist, jedoch nicht von der äußersten Folie oder Schicht, welche den Lichtleitkörper nach außen begrenzt. Bei dieser kann es sich beispielsweise um eine Schutzschicht handeln, welche die holografische Struktur und/oder den restlichen Lichtleitkörper vor äußeren Einflüssen schützt. Beispielsweise kann Die holografische Struktur kann ebenfalls von einer äußersten Schicht umfasst sein, welche die Auskoppelfläche umfasst, wobei die holografische Struktur jedoch nicht an dieser äußeren Fläche der Schicht vorliegt, sondern innerhalb der Schicht oder einer der äußeren Fläche gegenüberliegenden Fläche im Inneren des Lichtleitkörpers.
Bevorzugt liegt die holografische Struktur innerhalb mindestens einer Schicht zwischen einer Außenfläche des Substrats und der Auskoppelfläche vor, wobei die Auskoppelfläche insbesondere eine äußere Grenzfläche der mindestens einen Schicht umfasst. Die äußere Grenzfläche ist dabei vorzugsweise die mindestens eine Grenzfläche der mindestens einen Schicht, welche die Schicht nach außen begrenzt und nicht direkt am Substrat vorliegt. Dass ist vorzugsweise umfasst von dem Merkmal, dass an der Auskoppelfläche die holografische Struktur angeordnet vorliegt.
Auch kann die holografische Struktur im Inneren des Lichtleitkörpers, insbesondere im Inneren des Substrats, jedoch unmittelbar an der Auskoppelfläche vorliegen. Beispielsweise kann die holografische Struktur durch geeignete Verfahren in den Lichtleitkörper, insbesondere in das Substrat eingebracht sein. Unmittelbar an der Auskoppelfläche ist für den Fachmann insofern verständlich, als dass er weiß, dass die holografische Struktur im direkten Nahbereich der Auskoppelfläche vorliegt. Das kann beispielsweise bedeuten, dass die holografische Struktur in einem Abstand zur Auskoppelffläche von 5 Millimetern (mm) oder weniger, 4 mm oder weniger, 3 mm oder weniger, 2 mm oder weniger, 1 mm oder weniger, 0,9 mm oder weniger, 0,8 mm oder weniger , 0,7 mm oder weniger , 0,6 mm oder weniger, 0,5 mm oder weniger, 0,3 mm oder weniger, 0,2 mm oder weniger, 0,1 mm oder weniger, 50 pm oder weniger, 10 pm oder weniger,
5 pm oder weniger oder 1 pm oder weniger angeordnet vorliegt.
Bevorzugt ist die holografische Struktur parallel zur Auskoppelfläche. Dies kann vorzugsweise umfasst sein von dem Merkmal, dass die holografische Struktur an der Auskoppelfläche angeordnet vorliegt.
Bevorzugt bedeutet das Merkmal, dass an der Auskoppelfläche die holografische Struktur angeordnet vorliegt, dass die holografische Struktur in einem Bereich der Auskoppelfläche angeordnet vorliegt, bspw. in unmittelbarer Umgebung der Auskoppelfläche.
Bevorzugt liegt die holografische Struktur im Inneren des Lichtleitkörpers an der Auskoppelfläche angeordnet vor. Dies bedeutet insbesondere, dass die holografische Struktur nicht direkt an einer Außenfläche des Lichtleitkörpers angeordnet vorliegt, sondern bspw. „unterhalb“ dieser.
Dass die holografische Struktur angeordnet ist an der Auskoppelfläche bedeutet vorzugsweise, dass ungebeugtes Licht (z. B, die nullte Beugungsordnung bei einem Transmissionshologramm und ungebeugt transmittiertes Licht bei einem Reflexionshologramm) welches an der Auskoppelfläche unter einem Winkel größer als der Winkel der Totalreflektion auftrifft, nicht ausgekoppelt, sondern reflektiert wird.
Die Auskoppelfläche ist angeordnet in einem Strahlengang der in den Lichtleitkörper eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes. Das bedeutet, dass sie im Strahlengang von in den Lichtleitkörper eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes liegt und durch den überwiegenden Teil der eingekoppelten Lichtstrahlen getroffen wird. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass dies bevorzugt bedeutet, dass die Auskoppelfläche hierzu in einem Winkel ungleich Null zur Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Strahlen angeordnet ist und diese bzw. den Strahlengang schneidet, so dass die Strahlen auf die Auskoppelfläche auftreffen. Insbesondere ist die Auskoppelfläche angeordnet für eine Beleuchtung der Auskoppelfläche unter einem Winkel kleiner 90°, wobei dieser Winkel insbesondere in Bezug auf eine Flächennormale der Auskoppelfläche gemessen wird.
Als Strahlengang wird bevorzugt der geometrische Verlauf von Lichtstrahlen durch die Einrichtung bezeichnet, insbesondere entlang der Strahlungshauptrichtung. Strahlengang kann vorzugsweise synonym sein zur Strahlungshauptrichtung. Strahlengang kann synonym mit dem Wort Strahlenverlauf verwendet werden.
Der hier genannte Winkel ist vorzugsweise synonym mit dem Beleuchtungswinkel und/oder dem Einfallswinkel.
Der Anordnungswinkel der Auskoppelfläche kann insbesondere direkt überden zwischen Einkoppelfläche und Auskoppelfläche liegenden Prismenwinkel bestimmt werden, insofern der Lichtleitkörper prismenartig ausgebildet ist. Je größer der Beleuchtungswinkel bzw. der Prismenwinkel, umso flacher kann vorteilhafterweise der bevorzugt prismenartige Lichtleitkörper realisiert werden. Daher sind große Winkel, welche sich an die maximalen 90° annähern, sehr erwünscht. Jedoch absorbieren bei großen Beleuchtungswinkel die Materialien der holografischen Strukturen (z. B. Photopolymer) typischerweise sehr stark und/oder es steigen die Fresnelverluste, so dass oftmals eine realistische Grenze des Beleuchtungswinkels bei etwa 80° liegen kann. Unter Verwendung moderner Materialien für die holografischen Strukturen können diese Winkel jedoch weiter erhöht werden, so dass sich diese weiter an die 90° annähern und so ein besonders flaches Bauteil bereitgestellt werden kann.
Vorzugsweise bedeutet „die Auskoppelfläche ist angeordnet in einem Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen“, dass die Auskoppelfläche in einem Winkel kleiner 90° zur Einkoppelfläche angeordnet ist, wobei dieser Winkel bevorzugt einen innerhalb des Lichtleitkörpers liegenden Winkel bezeichnet.
Die Auskoppelfläche ist vorzugsweise angeordnet für eine Beleuchtung der Auskoppelfläche unter einem Winkel größer als ein Grenzwinkel derTotalreflektion. Da an der Auskoppelfläche vorzugsweise die holografische Struktur angeordnet vorliegt, kann eine solche Anordnung vorzugsweise eine entsprechende Anordnung der holografischen Struktur in Bezug zum Strahlengang bzw. einer Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Lichtstrahlen nach sich ziehen. Der Winkel wird bevorzugt durch den Winkel zwischen Strahlengang bzw. einer Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Lichtstrahlen und der Flächennormalen der Auskoppelfläche gemessen.
Es ist bevorzugt, dass die Auskoppelfläche bei üblicher Verwendung bzw. Anwendung der Beleuchtungseinrichtung an Luft unter oder im Bereich von Standardbedingungen angrenzt und sich entsprechend ein kritischer Winkel derTotalreflektion bei Kenntnis der Brechungsindizes, zum einen des Lichtleitkörpers umfassend die Auskoppelfläche, an derz. B. die Hologrammfolie als auch weitere Deck- bzw. Schutzfolien vorliegen können, und zum anderen der angrenzenden Luft berechnen lässt. Der Fachmann weiß, wie sich der kritische Winkel berechnen lässt und kann die Vorrichtung entsprechend entwerfen. Insbesondere lässt sich der kritische Winkel anhand der Gleichung de = arcsin(n2/ ) berechnen, wobei den Brechungsindex des optisch dichteren Mediums des Lichtleitkörpers, hierz. B. PMMA und n2 den Brechungsindex des optisch dünneren Mediums, hierz. B. Luft, bezeichnet.
Luft unter Standardbedingungen bezeichnet insbesondere Luft gemäß ISO 2533, vor allem Luft bei 288,15 Kelvin (K) bzw. 15° C, einem Luftdruck von 1013,25 Hektopascal (hPa) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 0 bzw. bei trockener Luft. Der Fachmann kann aber auch für Luft den üblichen Brechungsindex von etwa 1 annehmen und entsprechend den kritischen Winkel berechnen.
Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass die Auskoppelfläche an ein anderes Material als Luft angrenzt. Auch dann weiß der Fachmann anhand einer Änderung des Brechungsindizes an der Auskoppelfläche, wie der kritische Winkel derTotalreflektion berechnet werden muss.
Durch Beleuchtung der Auskoppelfläche unter einem Winkel größer als ein kritischer Winkel der Totalreflektion kann insbesondere eine Transmission bzw. eine Auskopplung der nullten Ordnung bzw. von ungebeugtem Beleuchtungslicht aus der Auskoppelfläche unterdrückt werden. Die nullte Ordnung bzw. durch die holografische Struktur ungebeugtes Beleuchtungslicht ist vorteilhafterweise unerwünscht, da sie keine in der holografischen Struktur gespeicherten Informationen umfasst und eine potenzielle Blendung und/oder Fehlinformation des Betrachters verursachen kann.
So kann eine Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden, welche besonders einfach aufgebaut ist, kompakt gestaltet werden kann und eine verbesserte holographische Leuchtfunktion bereitstellen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Beleuchtungseinrichtung eingerichtet, (so) dass jeder eingekoppelte Lichtstrahl, welcher die Auskoppelfläche erreicht, danach nicht noch einmal durch Totalreflektion an die Auskoppelfläche gelangt.
Für eine holografische Struktur in Form eines Transmissionshologramms bedeutet dies vorzugsweise, dass der entsprechende Teil jedes eingekoppelten Lichtstrahls, welcher die Auskoppelfläche erreicht, entweder vorab durch das Transmissionshologramm derart gebeugt wurde, dass er nun ausgekoppelt wird (vorzugsweise erste Beugungsordnung des Hologramms) oder aber, dass der entsprechende Teil jedes eingekoppelten Lichtstrahls, welcher die Auskoppelfläche erreicht, vorab nicht durch das Transmissionshologramm gebeugt wurde (vorzugsweise nullte Beugungsordnung des Hologramms), dann einmal an der Auskoppelfläche reflektiert wird und dann vorzugsweise so verläuft, dass er nicht noch einmal an die Auskoppelfläche gelangt, insbesondere nicht durch eine weitere Totalreflektion innerhalb des Lichtleitkörpers.
Für eine holografische Struktur in Form eines Reflexionshologramms bedeutet dies vorzugsweise, dass der entsprechende Teil jedes eingekoppelten Lichtstrahls, welcher die Auskoppelfläche erreicht, dort einmal reflektiert wird und dann entweder durch das Reflexionshologramm derart gebeugt wird, dass er nun ausgekoppelt wird (vorzugsweise erste Beugungsordnung des Hologramms) oder aber durch das Reflexionshologramm transmittiert wird (vorzugsweise nullte Beugungsordnung des Hologramms) und dann bevorzugt so verläuft, dass er nicht noch einmal an die Auskoppelfläche gelangt, insbesondere nicht durch eine weitere Totalreflektion innerhalb des Lichtleitkörpers.
Dies kann insbesondere durch eine entsprechend an den Strahlenverlauf angepasste Formgebung des Lichtleitkörpers erreicht werden. Bspw. kann ein Verhältnis einer Dicke des Lichtleitkörpers senkrecht zur Auskoppelfläche zu einer Länge des Lichtleitkörpers parallel zur Auskoppelfläche dergestalt zu Gunsten der Länge gewählt sein, dass die Lichtstrahlen, welche in einem gegebenen Winkel an der Auskoppelfläche total reflektiert werden, diese Auskoppelfläche nicht noch einmal durch Totalreflektion innerhalb des Lichtleitkörpers (bspw. an einer anderen Grenzfläche des Lichtleitkörpers) diese Auskoppelfläche erreichen. Ein Fachmann kann, wenn ihm diese Idee einmal vertraut gemacht wurde, anhand von Überlegungen der geometrischen Optik ein entsprechendes Design der Beleuchtungseinrichtung erstellen. Die Grenzfläche(n) des Lichtleitkörpers, welche dann im weiteren Strahlenverlauf durch die Lichtstrahlen erreicht wird, kann dann insbesondere so gestaltet sein, dass eine Reflektion an dieser Grenzfläche minimiert wird und insbesondere keine Totalreflektion an dieser stattfindet. Dafür kann die Grenzfläche bspw. einen entsprechenden Winkel mit den Lichtstrahlen bilden und/oder entsprechend beschichtet sein (z. B. Antireflexions- oder Absorberschicht).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die holografische Struktur eingerichtet für die Erzeugung der Leuchtfunktion des Beleuchtungskanals bei einer Beleuchtung durch die Beleuchtungsanordnung des Beleuchtungskanals. Dies bedeutet bevorzugt, dass die holografische Struktur bei einer Beleuchtung durch die Beleuchtungsanordnung des Beleuchtungskanals, insbesondere wie vorstehend beschrieben, die Leuchtfunktion erzeugt. Vor allem ist die holographische Struktur vom Akzeptanzspektrum (Wellenlänge bzw. Frequenz des Lichtes) sowie vom Akzeptanzwinkel und dem Akzeptanzwinkelspektrum auf die Beleuchtung der Beleuchtungsanordnung abgestimmt, so dass das Spektrum, der Beleuchtungswinkel sowie das Wnkelspektrum der Beleuchtung durch die Beleuchtungsanordnung die holographische Leuchtfunktion effektiv und/oder effizient hervorrufen kann. Akzeptanzspektrum sowie Akzeptanzwinkel und Akzeptanzwinkelspektrum der holographische Struktur und Spektrum, Beleuchtungswinkel sowie Wnkelspektrum der Beleuchtung durch die Beleuchtungsanordnung stimmen vorteilhafterweise im Wesentlichen überein oder überlappen. So kann eine effektive und/oder effiziente Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden.
Die holografische Struktur kann vorzugsweise eingerichtet sein, die Leuchtfunktion nur bei einer Beleuchtung durch die Beleuchtungsanordnung des Kanals zu erzeugen. Das bedeutet vorzugsweise, dass die holografische Struktur bei einer Beleuchtung durch eine Beleuchtungsanordnung eines anderen Kanals, falls diese ebenfalls auf die holographische Struktur gelangen sollte, keine Leuchtfunktion erzeugt. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Beleuchtungsanordnung des anderen Kanals ein Spektrum aufweist, welches im Wesentlichen nicht mit dem Akzeptanzspektrum der holographischen Struktur übereinstimmt. Vorzugsweise kann das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Struktur ebenfalls dergestalt sein, dass bei einer Beleuchtung aus der Richtung des anderen Beleuchtungskanals im Wesentlichen keine holographische Leuchtfunktion erzeugt wird. So kann eine verbesserte Trennung der holographischen Leuchtfunktionen der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Auskoppelfläche und holografische Struktur eingerichtet für die Erzeugung der holografischen Leuchtfunktion durch Auskopplung von eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes aus der Auskoppelfläche. Die holographische Leuchtfunktion soll vorteilhafterweise durch die von der holographischen Struktur durch Beugung und anschließende Auskopplung der eingekoppelten Lichtstrahlen aus der Auskoppelfläche bereitgestellt werden. Hierzu sind holographische Struktur und Auskoppelfläche bevorzugt entsprechend aufeinander abgestimmt. Dies kann bspw. die Anordnung der holografischen Struktur betreffen, die bspw. bei einer holografischen Struktur in Form eines Reflexionshologramms vorteilhafterweise an der Auskoppelfläche, jedoch innerhalb des Lichtleitkörpers unterhalb der Auskoppelfläche angeordnet ist. Dabei wird vorzugsweise die Auskoppelfläche zum Zwecke dieser Beschreibung als oben in Bezug auf den restlichen Lichtleitkörper bezeichnet wird. Die verschiedenen Anordnungen der holografischen Struktur in Bezug zur Auskoppelfläche werden im folgenden Text noch ausführlicher ausgeführt werden. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die holografische Struktur mindestens ein transmissives Hologramm. Ein transmissives Hologramm wird vorzugsweise auch als T ransmissionshologramm bezeichnet,
Ein Transmissionshologramm umfasst insbesondere ein Hologramm, dessen Leuchtfunktion bei der Betrachtung des Hologramms von der einen Seite bei einer Beleuchtung von der anderen Seite realisiert wird bzw. das zur Erzeugung einer entsprechenden Leuchtfunktion eingerichtet ist. Insbesondere handelt es sich um eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Struktur, deren holografische Funktion durch Beleuchtung mit Objektwelle und Referenzwelle von dergleichen Seite der Struktur erzeugt wurde. Das Transmissionshologramm, welches von der Auskoppelfläche umfasst ist bzw. an dieser angeordnet vorliegt, erzeugt insbesondere bei der Beleuchtung durch die Beleuchtungsanordnung eine Leuchtfunktion, welche mit Blick auf die Auskoppelfläche festgestellt werden kann.
Dabei ist das Transmissionshologramm vorzugsweise direkt unterhalb der Auskoppelfläche angeordnet, so dass das Licht vom Transmissionshologramm gebeugt und nur die nullte Ordnung an der Auskoppelfläche reflektiert wird.
Die möglichen Anordnungen des Transmissionshologramms können dabei denen des Reflexionshologramms (s. u.) entsprechen.
Die Verwendung eines Transmissionshologramms ermöglicht ein preisgünstiges Bauteil mit einem besonders einfachen Aufbau. Ein Transmissionshologramm kann gegenüber einem Reflexionshologramm vorteilhafterweise ein breiteres Beugungsspektrum für einen bestimmten Winkelbereich der Beleuchtung aufweisen und so die Auskoppeleffizienz erhöhen.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die holografische Struktur mindestens ein reflektives Hologramm, wobei das reflektive Hologramm und die Auskoppelfläche eingerichtet und/oder angeordnet sind für eine Erzeugung der holografischen Leuchtfunktion nach einer Reflektion der eingekoppelten Lichtstrahlen an der Auskoppelfläche.
Ein reflektives Hologramm wird vorzugsweise auch als Reflexionshologramm bezeichnet. Dabei ist dieses vorzugsweise so eingerichtet und angeordnet, dass in den Lichtleitkörper eingekoppeltes Beleuchtungslicht, welches noch nicht an der Auskoppelfläche reflektiert wurde, nicht von dem reflektivem Hologramm gebeugt, sondern einfach transmittiert wird. Dieses Licht wird dann vorzugsweise an der Auskoppelfläche reflektiert und trifft dann erneut auf die reflektive holografische Struktur. Dann wird dieses Licht bevorzugt von dem Reflexionshologramm reflektiert und dabei entsprechend der zu erzeugenden Leuchtfunktion gebeugt.
Beispielsweise ist das Hologramm effizient für den Winkel nach der Reflexion an der Außenschicht bzw. Auskoppelfläche. Dieser hat dementsprechend, je nach Konvention, das umgekehrte Vorzeichen, also beispielsweise -70° statt 70°.
Dabei ist das Reflexionshologramm vorzugsweise direkt unterhalb der Auskoppelfläche angeordnet, so dass das Licht an der Auskoppelfläche reflektiert und dann vom Reflexionshologramm gebeugt wird. Dabei sind mehrere Anordnungen bzw. Aufbauten von Reflexionshologramm und Auskoppelfläche vorstellbar, beispielsweise ein in ein Substrat des Lichtleitkörpers eingearbeitetes Reflexionshologramm, wobei die Auskoppelfläche die Grenzfläche des Substrats odereine auf diese aufgebrachte Schicht, bspw. eine Folie umfasst. Ebenso ist vorstellbar, dass das Reflexionshologramm in die Grenzfläche des Substrats eingebracht vorliegt und eine weitere, sich auf dieser befindlichen Schicht, z. B. eine Folie, die Auskoppelfläche umfasst. Es kann ebenso sein, dass das Reflexionshologramm in einer von mindestens zwei Schichten, z. B. zwei Folien umfasst ist, wobei es sich nicht um die oberste Schicht bzw. Folie handelt, welche die Auskoppelfläche umfasst.
„Oben“ und „unten“ in Bezug auf den Lichtleitkörper und/oder die Auskoppelfläche, wie in diesem Dokument verwendet, sind vorzugsweise durch die Anordnung der Auskoppelfläche am Lichtleitkörper definiert, wobei sich die Auskoppelfläche an der Oberseite des Lichtleitkörpers befindet bzw. „oben“ definiert und alle weiteren Anordnungen, welche Bestandteil des Lichtleitkörpers sind, sich „unterhalb“ dieser befinden. Alternativ ist „oben“ durch die Richtung des in den Lichtleitkörper eingekoppelten Beleuchtungslichtes definiert, welches noch nicht an der Auskoppelfläche reflektiert wurde.
Die hier beschriebene Verwendung eines Reflexionshologramms vereint dessen Vorteile, nämlich dass dieses für einen ausgekoppelten Beleuchtungsstrahl unter einem gegebenen Beleuchtungswinkel vorteilhafterweise besonders wellenlängenselektiv ist, mit den sonstigen Vorteilen der Einrichtung, nämlich kompakte Bauform, einfacher Strahlengang, weichereine hohe Beleuchtungsqualität, bspw. eine besonders gute Kollimation, aufweist und eine Auskopplung von ungebeugtem Licht (vorteilhafterweise der nullten Ordnung) unterbindet. Beispielsweise kann so eine breitbandige, vorteilhafterweise preisgünstige Lichtquelle verwendet werden und dennoch eine schmalbandige, überwiegend monochrom erscheinende Leuchtfunktion erzeugt werden.
Es kann bevorzugt sein, dass die holografische Struktur sowohl mindestens ein Transmissions ais auch mindestens ein Reflexionshologramm umfasst, welche bevorzugt nebeneinander angeordnet sind. So können beispielsweise je nach gewünschter holografischer Leuchtfunktion die unterschiedlichen Vorteile der jeweiligen Hologramme zur Anwendung kommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auskoppelfläche im Strahlengang von in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes angeordnet für eine direkte Beleuchtung der Auskoppelfläche durch die eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes.
Direkte Beleuchtung der Auskoppelfläche ist insbesondere eine Beleuchtung der Auskoppelfläche durch die eingekoppelten Lichtstrahlen ohne zusätzliche vorangegangene Reflektion der Lichtstrahlen innerhalb des Lichtleitkörpers. Vorzugsweise wird dadurch bei Verwendung einer holografischen Struktur in Form eines Transmissionshologrammes ebenfalls eine direkte Beleuchtung des Transmissionshologrammes im obigen Sinne erreicht, bei der das Licht direkt durch dieses gebeugt wird.
Bei einer holografischen Struktur in Form eines Reflexionshologramms führt die direkte Beleuchtung der Auskoppelfläche vorzugsweise dazu, dass eine einzige Reflektion der eingekoppelten Lichtstrahlen an der Auskoppelfläche stattfindet, bevor das Licht durch die holografische Struktur in Form eines Reflexionshologrammes gebeugt und dadurch aus der Auskoppelfläche ausgekoppelt wird. So kann ein besonders einfaches und kompaktes Bauteil mit sehr guten optischen Eigenschaften bereitgestellt werden. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lichtleitkörper ein transparentes Substrat und mindestens eine auf das transparente Substrat aufgebrachte Schicht, wobei die Auskoppelfläche von der mindestens einen Schicht umfasst ist, wobei die holografische Struktur innerhalb der mindestens einen Schicht zwischen dem Substrat und der Auskoppelfläche vorliegt.
Bevorzugt ist diese Ausführungsform umfasst vom Merkmal, dass die holografische Struktur an der Auskoppelfläche angeordnet vorliegt.
Der Lichtleitkörper kann bspw. ein transparentes Glas oder PMMA Substrat umfassen. Die mindestens eine Schicht umfasst bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Schichten: Hologrammschicht, welche bevorzugt die holografische Struktur umfasst, Schicht umfassend Triacetat, transparente Klebeschicht bzw. Klebefolie (z. B. OCA) und/oder Schicht/Folie umfassend Polycarbonat (PC.) Insbesondere ist mindestens die Hologrammschicht umfasst. Die Schicht kann insbesondere eine Folie umfassen, z. B. eine Hologrammfolie, eine Triacetatfolie, eine Klebefolie und/oder eine Polycarbonatfolie.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die holografische Struktur an einer der Auskoppelfläche gegenüberliegenden, zur Auskoppelfläche parallelen Außenfläche des Lichtleitkörpers angeordnet vor, wobei die zur Auskoppelfläche parallele Außenfläche vorzugsweise 5 mm oder weniger von der Auskoppelfläche entfernt angeordnet vorliegt.
Bevorzugt ist diese Ausführungsform umfasst vom Merkmal, dass die holografische Struktur an der Auskoppelfläche angeordnet vorliegt.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lichtleitkörper ein transparentes Substrat und mindestens eine auf das transparente Substrat aufgebrachte Schicht, wobei die Auskoppelfläche von der mindestens einen Schicht umfasst ist, wobei die holografische Struktur innerhalb der mindestens einen Schicht zwischen dem Substrat und der Auskoppelfläche vorliegt, wobei die mindestens eine Schicht mindestens eine Blendenschicht mit einer Transmission von 60% oder weniger, vorzugsweise 50% oder weniger umfasst, wobei diese näher an der Auskoppelfläche angeordnet ist als die holografische Struktur oder wobei diese weiter weg von der Auskoppelfläche angeordnet ist als die holografische Struktur.
Insbesondere ist die Transmission für das sichtbare Spektrum und/oder für große Teile innerhalb des sichtbaren Spektrums gegeben, wobei große Teile des sichtbaren Spektrums 100 nm oder mehr, vorzugsweise 200 nm oder mehr und insbesondere 300 nm oder mehr des sichtbaren Spektrums umfassen.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Auskoppelfläche in einem Winkel zur Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes zwischen 0° und einem Komplementärwinkel des Grenzwinkels derTotalreflektion angeordnet. Dabei wird der Wnkel vorzugsweise direkt zwischen der genannten Strahlungshauptrichtung und der Auskoppelfläche gemessen.
Der Komplementärwinkel zu einem bestimmten Winkel ist vorzugsweise der Wnkel, der sich mit dem bestimmten Wnkel zu einem Wnkel von 90° ergänzt. Da der Grenzwinkel der Totalresektion einer Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes (hier ist diese Grenzfläche vorzugsweise die Auskoppelfläche) vorzugsweise an einem senkrechten Lot zu dieser Grenzfläche gemessen wird, ist der Komplementärwinkel des Grenzwinkels der Totalreflektion vorzugsweise der Winkel zwischen diesem Grenzwinkel und der Grenzfläche.
Durch diese Ausführungsform kann besonders einfach eine Unterdrückung der Auskopplung ungebeugten Lichtes und/oder der nullten Ordnung aus der Auskoppelfläche erreicht werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Einkoppelfläche in einer zu einer Strahlungshauptrichtung (bevorzugt des Strahlengangs) der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet vor, wobei Einkoppelfläche und Auskoppelfläche zueinander einen Winkel zwischen einem kritischen Winkel der Totalreflektion und 90° aufweisen. So kann das kompakte Bauteil mit den gewünschten optischen Eigenschaften besonders einfach realisiert werden. Es können Fresnelverluste beim Einkoppeln minimiert werden. Dabei wird bevorzugt die Strahlungshauptrichtung durch die Einkoppelfläche nicht geändert. Vorzugsweise weist die Strahlungshauptrichtung vor und nach der Einkopplung einen Winkel von 90° mit der Ebene bzw. der Einkoppelfläche auf.
Es kann bevorzugt sein, dass die Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung mit der Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Strahlen übereinstimmt, insbesondere, wenn die Einkoppelfläche in einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet vorliegt und keine strahlformende Funktion aufweist.
In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Einkoppelfläche nicht in einer zu einer Strahlungshauptrichtung (bevorzugt des Strahlengangs) der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet. Dabei wird bevorzugt die Strahlungshauptrichtung durch die Einkoppelfläche geändert. Dadurch können spezifische Bedingungen an den Bauraum und den Strahlengang erfüllt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einkoppelfläche nicht in einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet, wobei Ein- und Auskoppelfläche zueinander in einem Winkel von 90° angeordnet sind und wobei der Lichtleitkörper sich bevorzugt zur Einkoppelfläche hin aufweitet. Insbesondere ist dabei die Einkoppelfläche in einem Winkel kleiner 90° zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordnet. Dabei ist vorzugsweise gleichzeitig der Winkel zwischen der Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung und der Auskoppelfläche (vorzugsweise vor der Einkopplung in den Lichtleitkörper) kleiner als 90° (vorzugsweise gemessen an der Flächennormalen zur Auskoppelfläche). So ist vorteilhafterweise gewährleistet, dass das eingekoppelte Licht auf die Auskoppelfläche trifft und/oder die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt, insbesondere, dass die Auskoppelfläche beleuchtet wird, und zwar unter einem Winkel größer als ein Grenzwinkel der Totalreflektion. Außerdem ist somit vorzugsweise eine Konvention gegeben, in welche Richtung der Winkel zwischen der Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung und der Einkoppelfläche gemessen wird. Durch die aus dieser Ausführungsform vorteilhafterweise resultierende schräge Einkopplung der Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung in den Lichtleitkörper werden diese bevorzugt so gebrochen, dass ein kritischer Winkel derTotalreflektion zwischen Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Lichtstrahlen und Auskoppelfläche nicht unterschritten wird. Durch die Aufweitung des Lichtleitkörpers hin zur Einkoppelfläche kann insbesondere eine Einkopplung eines großen Teils der Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung realisiert werden. Bevorzugt ist der Lichtleitkörper hin zur Auskoppelfläche aufgeweitet für eine erhöhte und/oder verbesserte Strahleinkopplung.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine im Strahlengang zwischen Einkoppelfläche und Auskoppelfläche angeordnete Reflektionsfläche des Lichtleitkörpers für eine einmalige Totalreflektion der eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes an der Reflektionsfläche vorder Beleuchtung der Auskoppelfläche.
Dass die Reflektionsfläche des Lichtleitkörpers für eine einmalige Totalreflektion der eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes an der Reflektionsfläche vorder Beleuchtung der Auskoppelfläche ist, bedeutet bevorzugt, dass sie entsprechend im Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen angeordnet ist, so dass jeder Strahl genau einmal an der Reflektionsfläche totalreflektiert wird und jeder Lichtstrahl danach direkt auf die Auskoppelfläche trifft. Dabei kann bei Verwendung einer holografischen Struktur in Form eines Transmissionshologramms das Licht vorher gebeugt werden. Bei Verwendung einer holografischen Struktur in Form eines Reflexionshologramms wird das Licht vorzugsweise erst genau einmal an der Auskoppelfläche reflektiert und dann durch das Hologramm gebeugt.
Die Reflektionsfläche ist insbesondere so angeordnet, dass die eingekoppelten Lichtstrahlen in einem Winkel größer als der Grenzwinkel derTotalreflektion auf diese auftreffen und von dieser so auf die Auskoppelfläche reflektiert werden, dass die Lichtstrahlen wiederum in einem Winkel größer als der Grenzwinkel derTotalreflektion auf diese auftreffen.
So können bestimmte Bauraumanforderungen erfüllt werden und gleichzeitig eine einfache Strahlführung realisiert werden, welche eine homogene Ausleuchtung der Auskoppelfläche darstellt.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Lichtleitkörper eine zur Einkoppelfläche parallele Auskoppelfläche aufweist und die Reflektionsfläche eine direkt zwischen Einkoppelfläche und Auskoppelfläche liegende Außenfläche des Lichtleitkörpers ist. So kann eine besonders flache Beleuchtungseinrichtung realisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Einkoppelfläche in einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet vor, wobei die Reflektionsfläche in einem Winkel zur Einkoppelfläche angeordnet vorliegt, so dass die eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes an der Reflektionsfläche total reflektiert werden und die Auskoppelfläche unter einem Winkel größer als ein Grenzwinkel der Totalreflektion beleuchtet wird. Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass der Lichtleitkörper eine zur Einkoppelfläche parallele Auskoppelfläche aufweist und die Reflektionsfläche eine direkt zwischen Einkoppelfläche und Auskoppelfläche liegende Außenfläche des Lichtleitkörpers ist. Diese besonders einfach aufgebaute und kompakte Ausführungsform ist beispielhaft in der Figur 14 beschrieben. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Projektion der Auskoppelfläche auf eine Ebene der Einkoppelfläche gleiche Abmessungen auf wie die Einkoppelfläche. Dies ist sowohl für die Fertigung als auch für eine Minimierung eines Bauraums der Beleuchtungseinrichtung sehr vorteilhaft. Bei einem bevorzugten Strahlenverlauf, welcher im Wesentlichen einen senkrechten Winkel mit der Anordnungsebene der Einkoppelfläche bildet und die Einkoppelfläche komplett ausleuchtet wird so ebenfalls die Auskoppelfläche im Wesentlichen komplett ausgeleuchtet, ohne dass im Wesentlichen ein Teil des eingekoppelten Beleuchtungslichtes verloren geht, weil es nicht auf die Auskoppelfläche (und die an dieser angeordnete holografische Struktur) trifft.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleitkörper eine Form eines geraden Prismas auf, wobei eine Mantelfläche die Einkoppelfläche und die Auskoppelfläche umfasst, wobei die Auskoppelfläche bevorzugt an die Einkoppelfläche angrenzt. Insbesondere kann der Lichtleitkörper die vorstehend und in den Abbildungen beschriebene Form haben. Ein solcher Lichtleitkörper ist besonders kompakt und günstig in der Herstellung.
Bevorzugt ist dabei eine weitere Außenfläche des Lichtleitkörpers umfasst, die so angeordnet ist, dass die von der Auskoppelfläche total reflektierten Strahlen der nullten Ordnung auf diese auftreffen. Diese weitere Außenfläche ist wiederum bevorzugt so angeordnet, dass die auftreffenden Strahlen nicht wieder innerhalb des Lichtleitkörpers totalreflektiert werden, insbesondere nicht in Richtung der Auskoppelfläche. Insbesondere weisen die auf die weitere Außenfläche auftreffenden Strahlen mit dieser einen Winkel kleiner als der kritische Winkel der Totalreflektion auf. So können die Strahlen an dieser Fläche ausgekoppelt werden, wo sie vorzugsweise nicht stören und/oder können an dieser Fläche absorbiert werden, z. B. durch eine entsprechende Beschichtung und/oderein weiteres Element. Die Außenfläche kann bspw. zusätzlich eine Strahlfalle beinhalten (z.B. durch Schwärzung der Fläche), um auftretende Fresnelreflexe zu minimieren.
Vorzugsweise ist die weitere Außenfläche ebenfalls so angeordnet ist, dass Fresnelreflektierte Strahlen nicht in Richtung des Betrachters propagieren. Ein Fachmann weiß, wie er durch Berechnung und entsprechendes Design die Außenfläche anordnen muss.
Vorzugsweise grenzt die weitere Außenfläche direkt an die Auskoppelfläche an.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die holografische Struktur ein Volumenhologramm. Volumenhologramme weisen insbesondere nicht nur eine Fläche auf, die holographisch gespeicherte Informationen umfasst, sondern deren Dicke wird ebenfalls zur Speicherung von holografischen Informationen genutzt.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einkoppelfläche und/oder die Auskoppelfläche plan. Dies sorgt für eine besonders einfache Herstellung, gleichzeitig ist der optische Strahlengang einfach zu gestalten, im Wesentlichen ohne Nachteile in der optischen Qualität mit sich zu bringen. Gleichzeitig ist diese Ausführungsform besonders gut geeignet für die Integration in einem Fahrzeug. Vorzugsweise umfasst diese Ausführungsform ebenfalls, dass die Einkoppelfläche und/oder die Auskoppelfläche überwiegend plan sind, jedoch an ihren Randbereichen abgerundet sind für eine bessere ästhetische Integration ins Fahrzeug, einen besseren cw-Wert, eine Anpassung an geltende Sicherheitsnormen für Fahrzeuge und/odereine bessere Anpassung an vorhandenen Bauraum.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Projektion der Einkoppelfläche auf eine Ebene der Beleuchtungsanordnung gleiche Abmessungen auf wie die Beleuchtungsanordnung. So kann der Bauraum optimal genutzt werden. Vorteilhafterweise sind Beleuchtungsanordnung und Einkoppelfläche entlang des Strahlengangs angeordnet, der bevorzugt gleichsam die optische Achse beider Elemente bildet und zu diesen im Wesentlichen senkrecht verläuft. Die Beleuchtungsanordnung kann dabei insbesondere neben der Lichtquelle eine Kollimationslinse umfassen. In dieser oder einer ähnlichen Konstellation wird durch die Einkoppelfläche und die Beleuchtungsanordnung senkrecht zur optischen Achse der gleiche Bauraum eingenommen, was einbautechnisch enorm vorteilhaft ist. Insbesondere dieser, senkrecht zum Strahlengang vor der Auskopplung durch die Auskoppelfläche liegende Bauraum ist oftmals bei einem Fahrzeug besonders knapp und/oder bildet eine einheitliche Fläche, so dass diese Ausführungsform besonders vorteilhaft ist. Gleichzeitig wird durch diese Anordnung der dadurch gegebene Bauraum optimal ausgenutzt.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet eine Hauptrichtung von der Auskoppelfläche ausgekoppelter Lichtstrahlen einen Winkel mit einer Flächennormalen der Auskoppelfläche, welcher eingerichtet ist, das Licht in Richtung einer Eyebox eines Betrachters zu lenken. Vorzugsweise kann dieser Winkel aufgrund der Beugungseigenschaften der holografischen Struktur angepasst werden und entspricht bevorzugt nicht der Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Strahlen. Diese Hauptrichtung der ausgekoppelten Lichtstrahlen ist insbesondere bei einem Rücklicht oder einer Bremsleuchte (Bremslicht) entlang oder in einer Horizontalen und/oder in einer durchschnittlichen Eyeboxhöhe und/oder in Richtung einer Position eines nachfolgenden Verkehrsteilnehmers.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet eine Hauptrichtung von von der Auskoppelfläche ausgekoppelter Lichtstrahlen einen Winkel von 0° bis 40° mit einer Flächennormalen der Auskoppelfläche. Dabei ist insbesondere der Betrag des Winkels gemeint, so dass unterschiedliche Winkelrichtungen in Bezug auf die Flächennormale umfasst sind. Es kann dabei vorzugsweise ein Winkel in einer Horizontalebene in Bezug auf ein Fahrzeug, in dem die Beleuchtungseinrichtung verbaut sein kann, gemeint sein. Es kann ebenso sein, dass es sich um einen Winkel in einer Vertikalebene in Bezug auf ein Fahrzeug handelt. Es können jedoch Winkel in beliebigen Ebenen gemeint sein, welche die vorgenannten Bedingungen in Bezug auf die Hauptrichtung von von der Auskoppelfläche ausgekoppelter Lichtstrahlen erfüllen können.
So können jeweils gewünschte Beleuchtungseigenschaften realisiert werden. Bspw. ist vorstellbar, dass die Beleuchtungseinrichtung als Rücklicht an einem schräg in Bezug auf die Vertikale angeordnetem Bereich eines Schutzbleches eines Motorrads verbaut ist. Dann kann die Auskoppelfläche ebenfalls schräg sein. Durch die vorstehend genannten Ausführungsformen kann sichergestellt werden, dass ein hinter dem Motorrad sich befindlicher Verkehrsteilnehmer die holographische Leuchtfunktion wahrnehmen kann, weil die ausgekoppelten Lichtstrahlen zumindest teilweise in seiner Eyebox auftreffen. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Field-of-view der holografischen Leuchtfunktion in einer ersten Ebene 120° oder mehr, insbesondere zwischen 135° und 180°.
Vorzugsweise bestimmt das Field-of-view die Größe der Eyebox. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Field-of-view der holografischen Leuchtfunktion in einer zweiten Ebene 25° oder mehr, insbesondere zwischen 30° und 60°. Vorzugsweise ist die zweite Ebene senkrecht zur ersten Ebene.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist in der Längsschnittebene eine erste Ausdehnung der Beleuchtungseinrichtung senkrecht zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung zu einer zweiten Ausdehnung der Beleuchtungseinrichtung senkrecht zur Hauptrichtung ausgekoppelter Lichtstrahlen ein Verhältnis von mindestens 1:1,5, bevorzugt mindestens 1:2, besonders bevorzugt mindestens 1:3 auf.
Die Längsschnittebene entspricht vorzugsweise einer Ebene parallel zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung, welche sowohl senkrecht zur Einkoppelfläche als auch zur Auskoppelfläche ist.
Die erste Ausdehnung der Beleuchtungseinrichtung senkrecht zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung stellt bevorzugt die Projektion der Beleuchtungseinrichtung in der Längsebene senkrecht zur Strahlungshauptrichtung dar und kann eine wesentliche Aussage über den eingenommenen Bauraum entlang dieser Richtung geben. Insbesondere in dieser Richtung ist der Bauraum an einem Fahrzeug, insbesondere einem Motorrad, knapp.
Die zweite Ausdehnung der Beleuchtungseinrichtung senkrecht zur Hauptrichtung ausgekoppelter Lichtstrahlen stellt bevorzugt die Projektion der Beleuchtungseinrichtung in der Längsebene senkrecht zur Hauptrichtung ausgekoppelter Lichtstrahlen dar und kann eine wesentliche Aussage über den eingenommenen Bauraum entlang dieser Richtung und/oder die effektiv zur Erzeugung der Leuchtfunktion beitragenden Fläche der Beleuchtungseinrichtung geben.
Die erste Ausdehnung in der Längsschnittebene der Beleuchtungseinrichtung senkrecht zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung kann beispielsweise mit der (Ausdehnung der) Einkoppelfläche in der Längsschnittebene senkrecht zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung übereinstimmen.
Die zweite Ausdehnung der ausgekoppelten Lichtstrahlen senkrecht zur Hauptrichtung ausgekoppelter Lichtstrahlen kann bspw. mit der Auskoppelfläche übereinstimmen, wenn die Lichtstrahlen senkrecht aus dieser ausgekoppelt werden. Diese Größe wird vorzugsweise ein Maß der nach außen sichtbaren bzw. zur Erzeugung der Leuchtfunktion verwendeten Leuchtfläche (bevorzugt auf der Auskoppelfläche) sein. Durch das Verhältnis wird ein ideales Verhältnis zwischen kritischem, benötigtem Bauraum und effektiver Leuchtfläche realisiert, der für die Verwendung in einem Fahrzeug mit knappem Bauraum aber hohen Sicherheitsanforderungen an die Beleuchtung besonders geeignet ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleitkörper umfassend mindestens eine weitere Außenfläche des Lichtleitkörpers eingerichtet für eine Minimierung der Abmessungen des Lichtleitkörpers ohne eine Beeinträchtigung der Beleuchtung der holografischen Struktur durch die Außenfläche und/oder ohne Totalreflektion von an der Auskoppelfläche totalreflektierter Lichtstrahlen an der Außenfläche. Dies kann insbesondere durch eine geeignete Geometriewahl, wie sie in einigen Ausführungsformen beschrieben ist, erreicht werden.
So kann eine besonders kompakte und gleichzeitig verbesserte Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beleuchtungsanordnung eine Lichtquelle und eine strahlformende Komponente, welche bevorzugt entlang der Strahlungshauptrichtung (bzw. des Strahlengangs) der Beleuchtungsanordnung angeordnet sind. Vorzugsweise wird diese Strahlungshauptrichtung durch die strahlformende Komponente vorgegeben. So können die Strahleigenschaften positiv beeinflusst werden und bspw. eine Kollimation des Strahls herbeigeführt werden, damit die holografische Struktur mit einem kleinen Winkelspektrum beleuchtet wird.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die strahlformende Komponente eine Linse, bevorzugt eine Kollimationslinse, welche eingerichtet ist zu einer Kollimation der Lichtstrahlen der Lichtquelle, wobei die Kollimationslinse insbesondere angeordnet ist, so dass die Brennebene mit der Emitterfläche der Lichtquelle zusammenfällt. So kann eine verbesserte Kollimation der Lichtstrahlen erzielt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die strahlformende Komponente eingerichtet zu einer Anpassung der Lichtstrahlen der Lichtquelle an eine Referenzwelle, mit der die holografische Struktur und/oder der Strukturbereich aufgenommen wurde, insbesondere in Bezug auf den Einfallswinkel und/oder das Winkelspektrum.
Eine Anpassung der Lichtstrahlen der Lichtquelle an eine Referenzwelle, mit der die holografische Struktur und/oder der Strukturbereich aufgenommen wurde bedeutet vorzugsweise eine im Wesentlichen oder teilweise Übereinstimmung der Strahleigenschaften der Lichtstrahlen der Lichtquelle mit denen der Referenzwelle. Die Strahleigenschaften betreffen bevorzugt das Frequenzspektrum (bevorzugt kurz: Spektrum), den Beleuchtungswinkel bzw. Einfallswinkel und/oder das Winkelspektrum. So kann eine holographische Leuchtfunktion mit guten optischen Eigenschaften ohne Verschmieren und/oder Doppelbilder erzielt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen definierte Lichtstrahlen an das Hologramm angepasste Lichtstrahlen, bevorzugt angepasst an eine Referenzwelle, mit der die holografische Struktur aufgenommen wurde, wobei die Lichtstrahlen insbesondere angepasst sind in Bezug auf ein Frequenzspektrum, einen Einfallswinkel, ein Winkelspektrum, eine zeitliche Kohärenz, eine räumliche Kohärenz und/odereine Polarisation.
Bevorzugt sind definierte Lichtstrahlen synonym mit einer Anpassung der Lichtstrahlen zu verstehen.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Winkelspektrum der Beleuchtung der holografischen Struktur kleiner ist als 5°, bevorzugt kleiner als 2°, stärker bevorzugt kleiner als 1° und insbesondere kleiner als 0,5°. Ein kleines Wnkelspektrum hat vorzugsweise eine besonders positive Auswirkung auf die Qualität der holographischen Leuchtfunktion.
Das Winkelspektrum kann vorzugsweise ermittelt werden, indem das quadratische Mittel der Differenz aller Winkel von Soll-Rekonstruktionswinkel bestimmt wird (bevorzugt sogenannter RMS-Radius).
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weicht das Winkelspektrum der Beleuchtung der holografischen Struktur weniger als 1° von einem Referenzwinkelspektrum der Referenzwelle, mit der die holografische Struktur aufgenommen wurde, ab und umfasst bevorzugt ein Winkelspektrum von 0 ° - 5 °. Dieses Winkelspektrum hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, weil es geringe Anforderungen an die Fertigung der holographische Struktur stellt und daher besonders schnell und günstig herstellbar ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die strahlformende Komponente eine asphärische Linse. Diese hat besonders günstige Strahleigenschaften und kann vorteilhafterweise einer Aberration entgegenwirken.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die strahlformende Komponente eine freigeformte Linse, insbesondere eine Sphäre odereinen Toroid. Hierdurch können besonders gut individuell an die Beleuchtungseinrichtung angepasste Strahlformungen erreicht werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einkoppelfläche nicht plan und ist eingerichtet für eine lichtformende Funktion, wobei die Einkoppelfläche bevorzugt in definierterWeise gekrümmt ist.
Definierte Weise heißt vorzugsweise, dass sich die Krümmung mathematisch beschreiben lässt.
Durch die Einkoppelfläche, welche eine lichtformende Funktion, bspw. ähnlich einer Linse aufweist, kann vorteilhafterweise Bauraum entlang der Richtung des Strahlengangs eingespart werden, da keine zusätzliche strahlformende Komponente verwendet werden muss.
Die lichtformende Funktion kann beispielsweise kollimierte, konvergente oder divergente Lichtstrahlen erzeugen, vorzugsweise ohne die Strahlungshauptrichtung zu ändern. Jedoch kann auch bevorzugt sein, die Strahlungshauptrichtung zu ändern.
Es kann ebenso vorteilhaft sein, eine Einkoppelfläche mit lichtformender Funktion gemeinsam mit einer strahlformenden Komponente zu verwenden. So kann z. B. durch gemeinsame Wirkung auf den Lichtstrahl die Qualität der gewünschten Eigenschaft, z. B. der Kollimation verbessert werden und unter Umständen Bauraum gespart werden, weil die strahlformende Komponente kompakter gehalten werden kann als in dem Fall, wo die Einkoppelfläche die Strahlformung nicht unterstützt.
Es kann ebenso vorteilhaft sein, dass im vorgenannten Fall einer gemeinsamen Verwendung von strahlformender Komponente und lichtformender Einkoppelfläche diese zwei verschiedene Effekte auf den Lichtstrahl haben (z. B. in verschiedene Richtungen senkrecht zur Strahlrichtung wirken) und somit eine verbesserte und komplexere Strahlformung realisiert werden kann. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die strahlformende Komponente und/oder deren optisch funktionelle Flächen eine rechteckige Berandung auf. Bevorzugt wird durch die rechteckige Berandung die strahlformende Komponente an die transversale Ausdehnung (s. bspw. untenstehende Definition) der restlichen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung angepasst, so dass alle Komponenten im Wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen. Hierdurch kann insbesondere eine kompakte Beleuchtungseinrichtung realisiert werden und der Einbau, z. B. die Befestigung am Fahrzeug kann vorteilhafterweise erleichtert werden. Hierzu können die optisch aktiven (zur Strahlformung beitragenden) Flächen der strahlformenden Komponente entsprechend beschnitten sein.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als ein Beleuchtungskanal umfasst, wobei die Beleuchtungskanäle in transversaler Richtung senkrecht zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung nebeneinander angeordnet sind, wobei die Lichtleitkörper jedes Beleuchtungskanals in einem monolithischen Bauteil umfasst sind.
Die transversale Richtung bezeichnet bevorzugt die Ausdehnung der Beleuchtungseinrichtung in Querrichtung, senkrecht zur Längsrichtung. Bevorzugt liegt die transversale Richtung in einer zur Längsschnittebene senkrechten Querschnittsebene. Die Beleuchtungskanäle sind in dieser Ausführungsform bevorzugt „nebeneinander“ angeordnet und können beispielsweise verschiedene holographische Leuchtfunktionen mit verschiedenen Beleuchtungsfunktionen für das Fahrzeug realisieren, z. B. bei einer am Heck des Fahrzeugs angebrachten Beleuchtungseinrichtung die Funktionen „Rücklicht“ und „Blinker“.
Dabei ist der Lichtleitkörper ein monolithisches, also bevorzugt ein zusammenhängendes, einheitliches Bauteil. Das monolithische Bauteil ist somit vorzugsweise der gemeinsame Lichtleitkörper der Beleuchtungskanäle. Bevorzugt sind zwischen den Beleuchtungskanälen innerhalb des monolithischen Bauteils keine Grenzflächen vorgesehen. So kann ein besonders einfaches, kompaktes und günstiges monolithisches Bauteil hergestellt werden. Es müssen keine komplizierten Maßnahmen zur Zusammensetzung der Bauteile der verschiedenen Kanäle getroffen werden, bspw. zur Justage.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die holografischen Strukturen der Kanäle in transversaler Richtung nebeneinander angeordnet an der Auskoppelfläche vor. Hierdurch kann ein besonders ästhetische Rückleuchtenfunktion bereitgestellt werden, welche die holographischen Leuchtfunktionen der jeweiligen Kanäle direkt nebeneinander erzeugen kann. Außerdem kann die Beleuchtungseinrichtung so in transversaler Richtung besonders kompakt gehalten werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die holografischen Strukturen benachbarter Kanäle einen Abstand auf von weniger als 1 mm oder grenzen direkt aneinander an. Es hat sich gezeigt, dass sogar bei einem Abstand von weniger als 1 mm die Beleuchtungskanäle gut voneinander getrennt werden können und es so gleichzeitig zu keinen unerwünschten, deutlich sichtbaren Schattenbereichen zwischen den Kanälen kommt.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die holografischen Strukturen der Beleuchtungskanäle in einer gemeinsamen holografischen Struktur umfasst. Dies hat beispielsweise fertigungstechnische Vorteile. Die gemeinsame holografische Struktur kann für beide Beleuchtungskanäle die gleiche holographische Leuchtfunktion aufweisen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die mehreren Kanäle dazu dienen, dass eine Beleuchtung mehr oder weniger stark sein soll bzw. wenn bspw. eine mehr oder weniger breite Querschnittsfläche der sichtbaren holographischen Leuchtfunktion erzeugt werden soll. Es kann dabei vorteilhafterweise eine besonders homogene Ausleuchtung erzielt werden.
Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass die gemeinsame holographische Struktur für die verschiedenen Beleuchtungskanäle verschiedene holographische Leuchtfunktionen aufweist, bspw. durch eine unterschiedliche Belichtung bei der Herstellung.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als ein Beleuchtungskanal umfasst, wobei ein monolithisches Linsensystem umfasst ist, welches für jeden Beleuchtungskanal eine strahlformende Komponente in Form einer Linse aufweist.
Dabei ist das Linsensystem bevorzugt ein zusammenhängendes, einheitliches Bauteil. Ein monolithisches Linsensystem kann bereits bei der Entwicklung besonders gut im Hinblick auf den monolithischen Lichtleitkörper und die nebeneinander liegenden holographischen Strukturen abgestimmt werden und benötigt danach bei der Herstellung und dem Einbau keine komplizierten Anpassungs- und Justagevorgänge. Des Weiteren ist ein monolithisches Linsensystem besonders kompakt und Ressourcenschonend.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Linsensystem zusammengesetzte Asphären. So können in einem einzigen, monolithischen Bauteil komplexe und verbesserte Strahlformungsfunktionen bereitgestellt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung grenzen benachbarte Linsen des Linsensystems aneinander an. So können das Linsensystem und die gesamte Beleuchtungseinrichtung besonders kompakt gehalten werden, insbesondere in transversaler Richtung. Auch wenn die holographischen Strukturen benachbarter Kanäle weniger als 1 mm beabstandet sind oder direkt aneinander angrenzen, kann so eine gute jeweilige Ausleuchtung der holografischen Struktur jedes Kanals erzielt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen optisch funktionelle Flächen eine rechteckige Berandung auf und/oder optisch funktionelle Flächen benachbarter Linsen gehen direkt ineinander über. Hierbei ist insbesondere das Linsensystem gemeint. Bevorzugt wird durch die rechteckige Berandung das Linsensystem an die transversale Ausdehnung der restlichen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung angepasst, so dass alle Komponenten im Wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen. Hierdurch kann insbesondere eine kompakte Beleuchtungseinrichtung realisiert werden und der Einbau, z. B. die Befestigung am Fahrzeug kann vorteilhafterweise erleichtert werden. Hierzu können die optisch aktiven (zur Strahlformung beitragenden) Flächen des Linsensystems entsprechend beschnitten sein.
Dadurch, dass die optisch funktionellen Flächen direkt ineinander übergehen bzw. überlaufen, kann Bauraum gespart werden und die Beleuchtung holografischer Strukturen verschiedener Beleuchtungskanäle, die mit wenig oder gar keinem Abstand direkt aneinander angrenzen, kann ermöglicht werden. Vorzugsweise kann durch entsprechende, komplexe Linsengestaltung gleichzeitig ermöglicht werden, dass ein Übersprechen benachbarter Kanäle soweit wie möglich verhindert wird.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Beleuchtungskanäle eingerichtet für eine Unterdrückung der Beleuchtung der holografischen Struktur eines Beleuchtungskanals durch die Beleuchtungsanordnung eines anderen Beleuchtungskanals, wobei die Unterdrückung vorzugsweise mindestens zwei Größenordnungen zwischen der Intensität des Beleuchtungskanals und der Intensität des anderen Beleuchtungskanals beträgt.
So soll ein Übersprechen zwischen den Kanälen verhindert werden.
Dies kann beispielsweise realisiert werden durch eine gute Kollimation, eine inhomogene Beleuchtung der benachbarten holografischen Struktur, welche zumindest zu dem Rand hin abnimmt, an der die holografische Struktur liegt.
Intensität kann bspw. in Watt pro Quadratmeter (W/m2) ausgedrückt werden. Es kann jedoch ebenso die Lichtstärke gemeint sein. Die Lichtstärke gibt vorzugsweise den auf den Raumwinkel bezogenen Lichtstrom an. Ihre SI-Einheit ist insbesondere die Candela (cd). Es kann jedoch auch vorzugsweise der Lichtstrom gemeint sein. Lichtstrom ist bevorzugt eine photometrische Größe, welche das für das menschliche Auge wahrnehmbare abgestrahlte Licht einer Lichtquelle pro Zeiteinheit angibt. Er berücksichtigt vorzugsweise neben der physikalischen (radiometrischen) Strahlungsleistung die Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Er wird in der Maßeinheit Lumen (Im) angegeben. Es kann bevorzugt auch die Lichtstärke gemeint sein. Es kann jedoch ebenso die Beleuchtungsstärke in Lux gemeint sein. Lichtstärke ist vorzugsweise definiert durch dOv/dQ, wobei dQ bevorzugt ein infinitesimales Raumwinkelelement beschreibt und dOv den Lichtstromanteil in dem Raumwinkelelement dQ. Eine Unterdrückung um mindestens zwei Größenordnungen meint insbesondere, dass die Intensität der Beleuchtung einer holografischen Struktur durch eine dieser Struktur zugeordneten Beleuchtungsanordnung, welche dem selben Beleuchtungskanal angehört mindestens um einen Faktor 100 bzw. um mehr als 99 % stärker ist als die Beleuchtung der holografischen Struktur durch die Beleuchtungsanordnung eines anderen, direkt benachbarten Kanals, wenn diese ebenfalls eingeschaltet ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen benachbarten Beleuchtungskanälen mindestens eine Blende umfasst, wobei die Blende vorzugsweise zwischen Lichtquelle und strahlformender Komponente und/oder zwischen strahlformender Komponente und Einkoppelfläche angeordnet vorliegt. Eine Blende zwischen Lichtquelle und strahlformender Komponente könnte bspw. in einem Bereich zwischen LED (bevorzugte Lichtquelle) und Linse (bevorzugte strahlformende Komponente) benachbarte Beleuchtungskanäle voneinander „abschatten“. So kann ein Übersprechen, welches sich bereits durch entsprechend orientierte Strahlen außerhalb der strahlformenden Komponente und/oder außerhalb des Lichtleitkörpers anbahnt, besonders gut verhindert werden. Die Blenden sind vorzugsweise aus einem Licht absorbierenden Material gestaltet. Dabei können die Blenden sehr dünn gehalten werden, um so die kompakte Bauform nicht zu beeinträchtigen und von außen nicht oder kaum sichtbarzu sein. Die Blenden können insbesondere eine Dicke in transversaler Richtung von 1 mm oder weniger aufweisen. Die Blenden können ebenfalls sehr kurz gehalten werden, so dass sie den Bauraum in horizontaler Richtung nicht oder kaum beeinträchtigen. Die Blenden zwischen strahlformender Komponente und Lichtleitkörper können bevorzugt in den Bereichen des Linsensystems angebracht sein, wo diese aneinander angrenzen und die Linsen oftmals am dünnsten in Strahlungsrichtung sind. So kann ein Übersprechen ohne oder nur mit wenig Vergrößerung des Bauraums erzielt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die strahlformende Komponente, bevorzugt die Linse, eingerichtet für eine interne Totalreflektion von in der Linse eingekoppelten Lichtstrahlen, die in Richtung des benachbarten Beleuchtungskanals orientiert sind und/oder aus dem benachbarten Beleuchtungskanal kommen.
Die Linsen könnten bspw. so konstruiert bzw. designed werden, z. B. dass sie eine starke Krümmung hin zur benachbarten Linse aufweisen, so dass potentielles Licht, welches aufgrund der ansonsten erwünschten großen numerischen Apertur (NA) von einer Linse eines angrenzenden Linsensegments eines benachbarten Kanals einstrahlt, durch die starke Krümmung der Linse total reflektiert wird und wieder nach hinten oder zur Seite ausgekoppelt wird und somit nicht in Richtung des Lichtleitkörpers gelenkt wird.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Beleuchtungskanal eingerichtet für eine überwiegend homogenen Beleuchtung der holografischen Struktur des Beleuchtungskanals. Dies kann durch eine geeignete Strahlformung, insbesondere einer geeigneten Kollimation, erreicht werden.
Homogen bedeutet dabei insbesondere, dass die holografische Struktur in ihrer gesamten Fläche mit der überwiegend gleichen Intensität ausgeleuchtet wird. Bevorzugt beträgt eine Abweichung der Intensität über die holografische Struktur weniger als 20%, stärker bevorzugt weniger als 10% und insbesondere weniger als 5%. Vorzugsweise beträgt ein Verhältnis von minimaler Intensität Imin (bzw. minimaler Beleuchtungs- oder Bestrahlungsstärke) zu maximaler Intensität lmax (bzw. maximaler Beleuchtungs- oder Bestrahlungsstärke) n/Lax > 0,8.
Insbesondere in Verbindung mit der Ausführungsform, dass die holografischen Strukturen der Kanäle in transversaler Richtung nebeneinander angeordnet auf der Auskoppelfläche vorliegen, dass die holografischen Strukturen benachbarter Kanäle einen Abstand von weniger als 1 mm aufweisen oder direkt aneinander angrenzen und/oder dass die Beleuchtungskanäle eingerichtet für eine Unterdrückung der Beleuchtung der holografischen Struktur eines Beleuchtungskanals durch die Beleuchtungsanordnung eines anderen Beleuchtungskanals kann gleichzeitig eine erwünscht homogene Beleuchtung von direkt benachbarten holografischen Strukturen erzielt werden, vorteilhafterweise, ohne dass es zum Übersprechen kommt. Dies kann realisiert werden, indem die dargelegten strukturellen Merkmale der Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Da insbesondere die Maßnahmen gegen ein Übersprechen der Kanäle sehr wirksam sind, kann diese Kombination überraschenderweise realisiert werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Beleuchtungskanal eingerichtet für eine inhomogenen Beleuchtung der holografischen Struktur des Beleuchtungskanals, bevorzugt mit einem Intensitätsabfall in einem Randbereich und/odereinem Mittelbereich der holgrafischen Struktur.
Intensitätsverläufe innerhalb bzw. durch die holografische Struktur können zum einen durch eine Variation der Effizienz der holografischen Struktur gesteuert werden. So kann bspw. von 100% (alles Licht wird ausgekoppelt) bis 50% (die Hälfte des Lichts wird ausgekoppelt) variiert werden. Hierbei „wird“ jedoch ein Teil des Lichtes, welches die holografische Struktur ausleuchtet, nicht genutzt, da es nicht ausgekoppelt wird. Zum anderen kann die Beleuchtungsanordnung eingerichtet sein für eine Ausleuchtung der holografischen Struktur mit einem Intensitätsverlauf.
Z. B. wird die holografische Struktur durch geeignete Form der strahlformenden Komponente bereits inhomogen beleuchtet (z. B. von 100% bis 50% Intensität). Dann weist die holografische Struktur vorzugsweise überall eine Effizienz von 100% auf, d.h. alles Licht wird ausgekoppelt (wenn man bspw. die 0. Ordnung außer Acht lässt). So kann durch diese Ausführungsform, welche auf die Beleuchtung mit einem Intensitätsverlauf ausgerichtet ist, ein definierter Intensitätsverlauf gefordert werden und gleichzeitig die Menge an ausgekoppeltem Licht bzw. die Effizienz maximiert werden. Gleichzeitig können so besondere Leuchtfunktionen erzeugt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtquelle mindestens eine LED.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Emissionsspektrum der LED, bevorzugt entsprechend der dominant emittierten Wellenlänge, einer Farbe zugeordnet werden. So können entsprechend farbige Leuchtfunktionen realisiert werden.
Als Lichtquellen bzw. LEDs kommt beispielsweise die Osram Synios P2720 in Frage.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Emissionsspektrum der LED nicht einer Farbe zugeordnet werden kann und umfasst bevorzugt ein Weißlichtspektrum.
So können weiße Leuchtfunktionen oder mehrfarbige Leuchtfunktionen, welche in verschiedenen Sichtbereichen aufgrund der verschiedenen Beugungsrichtungen der holografischen Struktur sichtbar sind, realisiert werden.
Auch eine Kombination beider Ausführungsformen ist umfasst, wobei die Leuchtfunktion (bzw. ein erzeugtes Bild) einfarbige und mehrfarbige Komponenten umfassen kann.
Als Lichtquellen bzw. LEDs kommen beispielsweise Osram MultiLED LRTB GVSG und/oder Osram Synios P2720 in Frage.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als ein Beleuchtungskanal umfasst, wobei die LEDs eingerichtet sind für eine Emission in einem gleichen Spektralbereich.
So können verschiedene, gleichfarbige Leuchtfunktionen realisiert werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die strahlformende Komponente und/oder der Lichtleitkörper eingerichtet für eine fertigungsgerechte Formgebung ohne Hinterschneidungen, aber mit Ausformschrägungen und/oder mit Verrundungen.
Als Hinterschneidung bzw. Hinterschnitt wird z. B. ein Konstruktionselement bezeichnet, das frei hervorsteht und damit z. B. bei einem Gussteil verhindern kann, dass sich dieses aus seiner Gussform entfernen lässt. Daher ist die Vermeidung eines Hinterschnitts für eine einfache und kostengünstige Massenproduktion besonders günstig.
In einem anderen Beispiel hat man eine Form, die das Negativ des zu fertigenden Bauteils enthält, und das gepresste oder spritzgegossene Teil soll von der Form getrennt werden. Dann benötigt bevorzugt an den Kanten einen gewissen Winkel, damit das Teil auch aus der Form fällt. Eine Ausformschrägung bezeichnet vorzugsweise die minimal nötige Abweichung von einer Senkrechten zur Formteilung. Gängige Größen für die notwendigen Ausformschrägen sind dem Fachmann bekannt.
Eine Verrundung bezeichnet insbesondere eine Verrundung einer Bauteilkante. Insbesondere sind Verrundungen mit einem Radius im Bereich von oder größer als 2 mm bei der Massenfertigung besonders günstig zu realisieren.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Rücklicht für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, umfassend eine Beleuchtungseinrichtung nach der Beschreibung in diesem Dokument.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Rücklicht gelten.
Bei Rücklichtern sind die benötigten Bauraumgrößen besonders kritisch. Es wird ein flaches Bauteil benötigt, was gleichzeitig die gewünschten Leuchtfunktionen realisiert. Gleichzeitig haben Rücklichter eine besondere Relevanz bzgl. der Fahrzeugsicherheit. Hier kommt einer Warnfunktion, z. B. vor einer starken Bremsung, eine besonders hohe Bedeutung zu. Daher sind bei Rücklichtern holographische Leuchtfunktionen, mit denen sich vorteilhafte Warn- und Signalfunktionen realisieren lassen, besonders vorteilhaft.
Insbesondere bei einem Motorrad ist der Bauraum kritisch und es sind häufig keine ausreichend großen, vollkommen vertikal angeordneten Flächen im Heckbereich aufzufinden für die Anordnung eines Rücklichtes. Die Rückleuchte gemäß diesem Dokument ist besonders flach und daher besonders vorteilhaft für ein Motorrad. Durch die Beugungsfunktion der holographischen Struktur, welche das Licht in einem Winkel ungleich Null mit der Flächennormalen der Auskoppelfläche aus dieser herausbeugen kann, kann auch bei schräger Anordnung einer Leuchtfunktion realisiert werden, welche bspw. entlang einer im Wesentlichen horizontalen Linie erkennbar ist und somit im Sichtbereich eines dem Motorrad nachfolgenden Verkehrsteilnehmers liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden gesetzliche lichttechnische Anforderung an das Rücklicht erfüllt und das Rücklicht weist insbesondere eine Intensität von zwischen 4 und 12 cd in einem horizontalen Winkelbereich von -80° bis +80° ausgehend von einer Längsachse des Fahrzeugs oder eine Intensität zwischen 40 und 185 cd in einem horizontalen Winkelbereich von -45° bis +45° ausgehend von der Längsachse des Fahrzeugs auf.
Das emittierte Licht einer Rückleuchte darf vorteilhafterweise bestimmte Lichtstärken nicht unter- bzw. überschreiten. Dabei sind insbesondere entsprechende Winkelbereiche oder Testpunkte definiert, für die dieses erfüllt sein muss. Dieses ist bevorzugt von dem Land abhängig, wo das Fahrzeug zugelassen ist. Für Europa gibt es beispielsweise eine einheitliche Regelung, wie sie z. B. in E/ECE/324/Rev.1/Add.49/Rev.3-E/ECE/TRANS/505/Rev.1/Add.49/Rev.3, Regulation No.
50 festgelegt ist. Durch die vielseitigen Einflussmöglichkeiten hinsichtlich Strahlformung durch die strahlformende Komponente und/oder die Einkoppelfläche, durch die Beeinflussbarkeit der Beugungseigenschaften der holographischen Struktur und/oder durch die Möglichkeiten der Verwendung von Standardlichtquellen kann die Rückleuchte diese Anforderungen vorteilhafterweise realisiseren, gleichzeitig kompakt aufgebaut sein und holographische Leuchtfunktionen aufweisen.
Eine Intensität von zwischen 4 und 12 cd in einem horizontalen Winkelbereich von -80° bis +80° ausgehend von einer Längsachse des Fahrzeugs ist insbesondere für ein Standardrücklicht bzw. eine Standardrückleuchte geeignet.
Eine Intensität zwischen 40 und 185 cd in einem horizontalen Winkelbereich von -45° bis +45° ausgehend von der Längsachse des Fahrzeugs ist insbesondere für eine Bremsleuchte vorteilhaft.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Leuchtanzeige für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen odereinen Lastkraftwagen, umfassend eine Beleuchtungseinrichtung nach der Beschreibung in diesem Dokument.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Leuchtanzeige gelten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Leuchtanzeige eingerichtet für eine Anzeige mehrerer möglicher Informationen, wobei mehr als ein Beleuchtungskanal umfasst ist, wobei eine Information einem Beleuchtungskanal zugeordnet ist.
Dies Beleuchtungskanäle können vorzugsweise auch in anderer Richtung als in transversaler Richtung wie obenstehend beschrieben, zueinander angeordnet sein.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Beleuchtungselement für den Innenraum eines Fahrzeuges, insbesondere für einen Personenkraftwagen odereinen Lastkraftwagen, umfassend eine Beleuchtungseinrichtung nach der Beschreibung in diesem Dokument.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Beleuchtungselement für den Innenraum gelten.
Ein Beleuchtungselement kann insbesondere ein leuchtendes Element umfassen, welches für den Innenraum eines Fahrzeuges vorgesehen ist und dort eine beleuchtende Funktion aufweist. Eine beleuchtende Funktion kann insbesondere verwendet werden, um den Innenraum auszuleuchten und so die Bedienbarkeit zu erhöhen und/oder um ästhetische Funktionen zu erfüllen, wie bspw. einen für das Auto charakteristischen Schriftzug und/oderein für das Auto charakteristisches Symbol darzustellen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Motorrad, aufweisend eine Beleuchtungseinrichtung nach Beschreibung in diesem Dokument und/oderein Rücklicht nach der Beschreibung in diesem Dokument. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung und des erfindungsgemäßen Rücklichtes ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Fahrzeug gelten.
Beschreibung der Erfindung:
Die Erfindung soll im Folgenden unter Verweis auf weitere Abbildungen und Beispiele erläutert werden. Die Beispiele und Abbildungen dienen der Illustration bevorzugter Ausführungsform der Erfindung, ohne diese zu beschränken.
Figur 1 zeigt die Beleuchtungseinrichtung an einem partiell dargestellten Motorrad.
Figur 2 zeigt den Aufbau der Beleuchtungseinrichtung in einer Seitenansicht entlang der Längsschnittebene.
Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau der Beleuchtungseinrichtung.
Figur 4 eine strahlformende Komponente der Beleuchtungseinrichtung.
Figur 5 zeigt den Aufbau der Beleuchtungseinrichtung mit zwei Beleuchtungskanälen in einer Seitenansicht entlang der Längsschnittebene.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht der Beleuchtungseinrichtung mit zwei nebeneinander angeordneten Beleuchtungskanälen.
Figur 7 zeigt das monolithische Linsensystem einer Beleuchtungseinrichtung mit zwei Beleuchtungskanälen.
Figur 8 zeigt die Intensität der Leuchtfunktion zweier nebeneinander angeordneter Beleuchtungskanäle in verschiedenen Schaltzuständen.
Figur 9 zeigt schematisch Ausführungsformen zur Unterdrückung eines Übersprechens zwischen benachbarten Kanälen.
Figur 10 zeigt eine Messung eines Winkelspektrums der Beleuchtung der holografischen Struktur.
Figur 11 verdeutlicht die möglichen Realisierungen und Anordnungen der holografischen Struktur.
Figur 12 zeigt eine Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung für eine Anzeige in perspektivischer Ansicht.
Figur 13 zeigt eine Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung für eine Anzeige in seitlicher Ansicht.
Figur 14 zeigt eine Ausführungsform, welche eine Reflektionsfläche umfasst. Figur 1 zeigt die Beleuchtungseinrichtung 1 als Rücklicht an einem partiell dargestellten Motorrad 3. Gezeigt ist ebenfalls ein Standard-Rücklicht 5 des Motorrads. Es ist erkennbar, dass am Ort der Anbringung der Beleuchtungseinrichtung 1, welche eine zusätzliche Funktion zur Standardbeleuchtung erfüllen kann, nur sehr wenig Bauraum vorhanden ist. Jedoch ist dies durch den flachen Aufbau der Beleuchtungseinrichtung 1 kein Problem. Auch der ungünstige Winkel durch die Aufbringung auf dem Schmutzfänger des Motorrads ist unproblematisch, da die holografische Struktur die ausgekoppelten Lichtstrahlen in Richtung der Horizontalen beugen kann, so dass die holographische Leuchtfunktion für einen nachfolgenden Verkehrsteilnehmer sichtbar ist.
Figur 2 zeigt den Aufbau der Beleuchtungseinrichtung 1 in einer Seitenansicht entlang der Längsschnittebene. Die Lichtstrahlen gehen von der Lichtquelle 7 aus, werden durch die strahlformende Komponente 9, hier eine Linse, kollimiert und über die Einkoppelfläche 11 des Lichtleitkörpers 23 in diesen eingekoppelt. Die Auskoppelfläche 13 ist im Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen 21 angeordnet, so dass die Lichtstrahlen auf die Auskoppelfläche 13 auftreffen und die an dieser angeordnete holografische Struktur 15 unter dem Beleuchtungswinkel 19 beleuchten. Im gezeigten Beispiel kann die holografische Struktur ein Transmissionshologramm sein. Der Beleuchtungswinkel 19 ist in der gezeigten Ausführungsform direkt gegeben durch den Prismenwinkel 20. Der Beleuchtungswinkel 19 bzw. der Prismenwinkel 20 ist so gewählt, dass eine Totalreflektion der nullten Ordnung stattfindet und deren Lichtstrahlen 21 hin zur weiteren Außenfläche des Lichtleitkörpers 17 reflektiert werden. Dort können sie absorbiert oder ausgekoppelt werden, insofern dies nicht unerwünscht ist. Die Außenfläche ist so angeordnet, dass an dieser die Lichtstrahlen der nullten Ordnung keiner internen Totalreflektion im Lichtleitkörper 23 unterliegen. Die von der holografischen Struktur gebeugten und aus der Auskoppelfläche 13 ausgekoppelten Lichtstrahlen (nicht gezeigt) können je nach Konfiguration der holografischen Struktur in einem gewünschten Winkel mit der Auskoppelfläche 13 ausgekoppelt werden.
Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau der Beleuchtungseinrichtung 1 mit der strahlformenden Komponente 9 in Form einer Linse und dem Lichtleitkörper 23, durch dessen Auskoppelfläche 13 das Licht ausgekoppelt wird, um die holografische Leuchtfunktion zu erzeugen.
Figur 4 eine strahlformende Komponente 9 der Beleuchtungseinrichtung, welche rechteckig beschnitten ist. Die rechteckige Beschneidung betrifft auch die optisch aktiven Flächen. Somit ist die strahlformende Komponente 9 an den Querschnitt der übrigen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung angepasst, was für den Einbau vorteilhaft ist. Der angepasste Querschnitt ist auch in Figur 3 ersichtlich.
Figur 5 zeigt den Aufbau der Beleuchtungseinrichtung 1 mit zwei Beleuchtungskanälen in einer Seitenansicht entlang der Längsschnittebene. Es kann erkannt werden, dass entlang dieser Ebene der Aufbau mit dem Aufbau gemäß Figur 2 im Wesentlichen übereinstimmt, deren Beleuchtungseinrichtung 1 nur einen Beleuchtungskanal aufweist. Ein möglicher Unterschied ist, dass bei gleichbleibender Querschnittsfläche bei der Beleuchtungseinrichtung 1 mit mehreren Beleuchtungskanälen die strahlformende Komponente 9 (hierz. B. die Linse) aufgrund der kompakteren Bauform auch ohne großen konstruktiven Aufwand eine kürzere Brennweite aufweisen kann als bei der Version mit einem Beleuchtungskanal. Dadurch kann das gesamte Bauteil kompakter gehalten werden.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht der Beleuchtungseinrichtung 1 mit zwei in transversaler Richtung nebeneinander angeordneten Beleuchtungskanälen 26. Es sind zwei Lichtquellen 7 umfasst, deren Beleuchtungslicht vor der Kollimation durch die jeweiligen strahlformenden Komponenten 9 durch eine zwischen Lichtquelle 7 und strahlformender Komponente 9 vorliegenden Blende 25 an einem Übersprechen in den jeweils anderen Beleuchtungskanal 26 innerhalb des monolithischen Bauteils 23 gehindert wird. Die strahlformenden Komponenten sind als Linsensystem in einem monolithischen Bauteil 28 realisiert. Hierdurch müssend die Linsen 9 nicht zueinander justiert werden und können gleichfalls kompakt gehalten werden. Durch eine gute Kollimation kann das Beleuchtungslicht nach Durchlaufen der jeweiligen strahlformenden Komponente 9 im Wesentlichen an einem Übersprechen in den jeweils anderen Beleuchtungskanal 26 gehindert werden. Es gelangt nur wenig Licht in den „falschen“ Beleuchtungskanal, es sind einzelne übersprechende Lichtstrahlen 27 gezeigt, die vorteilhafterweise aufgrund des Aufbaus eine geringe Intensität aufweisen.
Figur 7 zeigt das monolithische Linsensystem 28 einer Beleuchtungseinrichtung 1 mit zwei Beleuchtungskanälen. Die zwei nebeneinander angeordneten Linsen 9 sind in einem monolithischen Bauteil umfasst, wobei die optisch funktionellen Flächen direkt ineinander übergehen. Das Bauteil 28 ist rechteckig beschnitten, was ebenfalls die optisch funktionellen Flächen der Linsen 9 betrifft. Die Linsen 9 müssen nicht aufwendig zueinander justiert werden, sondern sind im Rahmen der Fertigungstoleranzen bereits zueinander ausgerichtet. Das Bauteil 28 ist in seinem Querschnitt bereits an die weiteren Komponenten der Beleuchtungseinrichtung 1 angepasst und es kann ein kompakter Aufbau mit einfachem Einbau in das Fahrzeug gewährleistet werden.
Figur 8 zeigt die Intensität der Leuchtfunktion zweier nebeneinander angeordneter Beleuchtungskanäle in verschiedenen Schaltzuständen bei einer Sicht auf die Auskoppelfläche. Die Intensität ist hier anhand der Beleuchtungsstärke in Lux dargestellt. Die Maßeinheit Lux ist bevorzugt definiert als die photometrische Beleuchtung, die ein Lichtstrom von 1 Lumen (Im) erzeugt, wenn ersieh gleichmäßig übereine Fläche von 1 Quadratmeter verteilt. Aus der Darstellung der Beleuchtungsstärke lässt sich das Maß der Homogenität der Ausleuchtung des jeweiligen Kanals auf der Auskoppelfläche bestimmen sowie die Trennung der Kanäle, zumindest bei einem ausgeschalteten Beleuchtungskanal. Ganz links sind beide Kanäle eingeschaltet.
Diese sind jeweils homogen. Die holografische Struktur umfasst hier eine gemeinsame holografische Struktur, welche bei gemeinsamer Beleuchtung beider Kanäle eine einzige holografische Leuchtfunktion erzeugt. Die beiden rechten Abbildungen zeigen jeweils einen abgeschalteten Kanal und es ist klar ersichtlich, dass der eingeschaltete Kanal weiterhin homogen ausgeleuchtet wird während der abgeschaltete Kanal (schwarz dargestellt) dunkel bleibt. Es kann also vorteilhafterweise kein sichtbares Übersprechen festgestellt werden.
Figur 9 zeigt schematisch Ausführungsformen zur Unterdrückung eines Übersprechens zwischen benachbarten Beleuchtungskanälen 26 und 26‘. Hier ist nur der rechte Beleuchtungskanal 26 eingeschaltet, dessen Lichtquelle 7 zunächst ein in verschiedene Raumrichtungen gerichtetes Strahlenbündel emittiert. Ein Übersprechen wird an dieser Stelle durch ein Blendenelement 25 erreicht. Die Strahlen werden sodann in das monolithische Bauteil 28 mit den zwei Linsen 9 eingekoppelt. Hier werden die Lichtstrahlen kollimiert und in den richtigen Beleuchtungskanal 26 als kollimiertes Strahlenbündel geleitet. Aufgrund der großen NA 29 der Linse 9 werden jedoch auch Lichtstahlen der Lichtquelle 7 von der Linse 9 aufgefangen, welche in einem großen Winkel mit der optischen Achse in das monolithische Linsensystem 28 einkoppeln. Daher können diese noch innerhalb des Linsensystems 28 in die Linse 9‘ des benachbarten Kanals 26‘ eingekoppelt werden. Die Linse 9‘ weist jedoch eine so starke Krümmung 31 in dem Bereich auf, in dem Strahlen des benachbarten Kanals 26 überwiegend eintreten, dass diese übersprechenden Lichtstrahlen 27 innerhalb der Linse 9‘ totalreflektiert werden und zur Seite oder nach hinten (entgegen der eigentlichen Strahlrichtung) abgelenkt wird, so dass ein Übersprechen verhindert werden kann.
Figur 10 zeigt eine Messung eines typischen Winkelspektrums der Beleuchtung der holografischen Struktur. Die Intensität ist in cd angegeben. Der Peak gibt die Strahlungshauptrichtung der eingekoppelten Lichtstrahlen (bzw. synonym Hauptstrahlrichtung), gemessen an der Ebene der holografischen Struktur bzw. der Auskoppelfläche an, hier bei etwa - 70°, wobei der Winkel aufgrund der Messkonvention negativ ist. Das Winkelspektrum sind die vom Peak umfassten Bereiche liegt hier bei weniger als ± 1 °, weil der Strahl sehr gut kollimiert ist. So kann eine besonders hochwertige Leuchtfunktion produziert werden.
Figur 11 soll im Wesentlichen zur Verdeutlichung der möglichen Realisierungen der holografischen Struktur 15 herangezogen werden. Figur 11 zeigt einen Lichtleitkörper 23, welcher bspw. ein transparentes Glas oder PMMA Substrat 32 umfasst, in den Licht von der linken Seite eingekoppelt wird und dann auf die obere Fläche des Lichtleitkörpers 23 trifft. An dieser oberen Fläche befinden sich mehrere Schichten, welche bevorzugt gleichsam vom Lichtleitkörper 23 umfasst sind. Als erste, unterste Schicht lieg eine Hologrammschicht 33 vor, welche die holografische Struktur 15 umfasst. Als nächste Schicht ist dann eine Schicht mit Triacetat (TAC) 34 umfasst. Darauf folgt oberhalb eine Schicht einer transparenten Klebeschicht bzw. Klebefolie (OCA - nicht gezeigt) welche wiederum von einer Schicht/Folie aus Polycarbonat (PC) 35 bedeckt ist. Bevorzugt besteht zwischen dem Substrat 32 und den aufgebrachten Schichten sowie zwischen den Schichten untereinander nur ein geringer Unterschied im Brechungsindex, so dass eine Totalreflektion der in den Lichtleitkörper 23 eingekoppelten Strahlen erst an der obersten Schicht, welche typischerweise an Luft angrenzt, stattfindet. Die Auskoppelfläche 13 ist dabei vorzugsweise die Fläche, an der das in den Lichtleitkörper 23 eingekoppelte Licht tatsächlich austritt bzw. reflektiert wird, mithin im gezeigten Beispiel die nicht zu den anderen Schichten/zum Lichtleitkörper 23 hin angeordnete Oberfläche der PC-Schicht 35.
Im oberen Beispiel der Figur 11 ist gezeigt, wie die holografische Struktur 15 als reflektives Hologramm gestaltet sein kann. Dabei ist dieses so eingerichtet und angeordnet, dass eingekoppeltes Licht 37, welches noch nicht reflektiert wurde, mithin im gezeigten Beispiel Licht, welches aus Richtung des Substrats kommt, nicht von dem reflektivem Hologramm gebeugt, sondern einfach transmittiert wird. Licht 39 wiederum, welches vorher vom Hologramm transmittiert wurde, an der Auskoppelfläche 13 reflektiert wird und dann auf die holografische Struktur 15 trifft, wird von dem Reflexionshologramm reflektiert und entsprechend der zu erzeugenden Leuchtfunktion gebeugt 41. Das ungebeugte Licht (bevorzugt die nullte Ordnung) 43 wird dabei wieder zurück in das Substrat 32 des Lichtleitkörpers 23 transmittiert.
Im unteren Beispiel der Figur 11 handelt es sich bei der holografischen Struktur 15 um ein transmissives Hologramm. Diese beugt 41 das aus Richtung des Substrats kommende Licht 21 direkt, ohne dass dieses Licht vorher einer Totalreflektion an der Auskoppelfläche 13 unterlag. Nur das ungebeugt transmittierte Licht, vorzugsweise auch als nullte Ordnung bezeichnet 22, wird anschließend an der Auskoppelfläche 13 total reflektiert und wird auch anschließend nicht mehr vom Transmissionshologramm gebeugt, sondern zurück in das Substrat 32 des Lichtleitkörpers 23 transmittiert.
Figur 12 (perspektivisch) und Figur 13 (Seitenansicht) zeigen eine Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung 1 für eine Anzeige. Dabei liegt die Einkoppelfläche 11 in dem gezeigten Beispiel nicht einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet vor, Einkoppelfläche 11 und Auskoppelfläche 13 sind zueinander in einem Winkel von 90° angeordnet und der Lichtleitkörper 23 weitet sich bevorzugt zur Einkoppelfläche hin auf 45. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig bei der Beleuchtungseinrichtung 1 für die Anzeige der Fall, vielmehr könnte die Einkoppelfläche 11 auch senkrecht zur Strahlungshauptrichtung angeordnet sein. Dies kann beispielsweise abhängig vom verfügbaren Bauraum und dem gewünschten Strahlengang im Lichtleitkörper 23 entschieden werden.
Beleuchtungslicht wird von einer durch eine Lichtquelle (z. B. LED) 7 und eine Linse 9 gebildeten Beleuchtungsanordnung 43 durch die Einkoppelfläche 11 in den Lichtleitkörper 23 eingekoppelt. Die Einkoppelfläche 11 ist bevorzugt in einem Wnkel kleiner als 90° zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordnet. Dass eingekoppelte Licht wird aufgrund des Unterschieds im Brechungsindex zwischen Lichtleitkörper 23 und Umgebung zum Lot (Flächennormale der Einkoppelfläche 11) hin gebrochen, wodurch sich der Wnkel zwischen Flächennormale zur Auskoppelfläche 13 und Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen 21 gegenüber der Strahlungsrichtung vor Einkopplung verringert und somit auch bei einer sehr schrägen Einstrahlung in den Lichtleitkörper 23 noch eine Totalreflektion der eingekoppelten Lichtstrahlen 21 an der Auskoppelfläche 13 stattfindet.
Jeder eingekoppelte Strahlengang 21 wird dann an der Auskoppelfläche 13 einmal reflektiert und erreicht erst danach die holografische Struktur 15, die bei der gezeigten Ausführungsform an einer der Auskoppelfläche 13 gegenüberliegenden, parallelen Außenfläche 47 des Lichtleitkörpers 23 angeordnet vorliegt. Vorzugsweise handelt es sich um eine an der Auskoppelfläche 13 angeordnete holografische Struktur 15, die in einem Abstand von maximal 5 mm von der Auskoppelfläche 13 angeordnet vorliegt, denn die parallele Außenfläche 47 liegt in einem Abstand von maximal 5 mm von der Auskoppelfläche 13 angeordnet vor. Dies ist jedoch bei der Beleuchtungseinrichtung für eine Anzeige nicht zwangsläufig, vielmehr könnte es sich auch um eine holografische Struktur 15 handeln, die nicht an einer Außenfläche des Lichtleitkörpers 23 angeordnet vorliegt, sondern im Inneren des Lichtleitkörpers 23 an der Auskoppelfläche 13 angeordnet vorliegt, wie vorstehend in zahlreichen Ausführungsformen beschrieben. Die Anzeige (die holographische Leuchtfunktion) wird dann durch im vorliegenden Beispiel nach oben durch Auskoppelfläche 13 ausgekoppelten, durch die holografische Struktur 15 gebeugten Lichtstrahlen 41 realisiert. Figur 14 zeigt eine Ausführungsform, welche eine Reflektionsfläche umfasst. Dabei weist der Lichtleitkörper 23 eine zur Einkoppelfläche 11 parallele Auskoppelfläche 13 auf und die Reflektionsfläche 49 ist eine direkt zwischen Einkoppelfläche 11 und Auskoppelfläche 13 liegende Außenfläche des Lichtleitkörpers 23. Die Einkoppelfläche 11 ist in einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet. Die Reflektionsfläche 49 ist in einem Winkel zur Einkoppelfläche 11 angeordnet, so dass die eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes an der Reflektionsfläche 49 totalreflektiert werden und die Auskoppelfläche 13 unter einem Wnkel 19 größer als ein Grenzwinkel der Totalreflektion beleuchtet wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
I Beleuchtungseinrichtung
3 Motorrad (partielle Darstellung)
5 Standardrückleuchte
7 Lichtquelle
9 Strahlformende Komponente
I I Einkoppelfläche
13 Auskoppelfläche
15 Holografische Struktur
17 Weitere Außenfläche des Lichtleitkörpers
19 Beleuchtungswinkel
20 Prismenwinkel
21 Strahlengang der eingekoppelten Lichtstrahlen
22 Totalreflektiere nullte Ordnung
23 Lichtleitkörper
25 Blendenelement
26 Beleuchtungskanal
27 Übersprechender Lichtstrahl
28 Monolithisches Linsensystem
29 NA der Linse
31 Starke Krümmung der Linse
32 Transparentes Substrat des Lichtleitkörpers
33 Hologrammschicht
34 Schicht mit Triacetat
35 Schicht mit Polycarbonat
37 Eingekoppeltes Licht, welches noch nicht an der Auskoppelfläche reflektiert wurde
39 Licht, welches vom Reflexionshologramm transmittiert wurde
41 Durch die holografische Struktur gebeugtes Licht
43 Nullte Beugungsordnung des Reflexionshologramms
45 Aufweitung des Lichtleitkörpers zur Einkoppelfläche hin
47 Zur Auskoppelfläche parallele Außenfläche des Lichtleitkörpers
49 Reflektionsfläche

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Beleuchtungseinrichtung (1) für ein Fahrzeug mit mindestens einem Beleuchtungskanal (26) zur Erzeugung einer diesem Beleuchtungskanal (26) zugeordneten holografischen Leuchtfunktion durch Beleuchtung einer holografischen Struktur (15) des Beleuchtungskanals (26), umfassend: eine Beleuchtungsanordnung des Beleuchtungskanals (26) zur Erzeugung eines Beleuchtungslichtes einen Lichtleitkörper (23) mit einer entlang einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordneten Einkoppelfläche (11), eine Auskoppelfläche (13) des Lichtleitkörpers (23), an der die holografische Struktur (15) angeordnet vorliegt, wobei die Auskoppelfläche (13) in einem Strahlengang (21) von in den Lichtleitkörper (23) eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes angeordnet ist für eine Beleuchtung der Auskoppelfläche (13) unter einem Winkel (19) größer als ein Grenzwinkel der Totalreflektion.
2. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, welche eingerichtet ist, dass jeder eingekoppelte Lichtstrahl, welcher die Auskoppelfläche (13) erreicht, danach nicht noch einmal durch Totalreflektion an die Auskoppelfläche (13) gelangt.
3. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Auskoppelfläche (13) und holografische Struktur (15) eingerichtet sind für die Erzeugung der holografischen Leuchtfunktion durch Auskopplung von eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes aus der Auskoppelfläche (13).
4. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die holografische Struktur (15) mindestens ein transmissives Hologramm umfasst.
5. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 -3, wobei die holografische Struktur (15) mindestens ein reflektives Hologramm umfasst, wobei das reflektive Hologramm und die Auskoppelfläche (13) eingerichtet und/oder angeordnet sind für eine Erzeugung der holografischen Leuchtfunktion nach einer Reflektion der eingekoppelten Lichtstrahlen an der Auskoppelfläche (13).
6. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtleitkörper (23) ein transparentes Substrat (32) und mindestens eine auf das transparente Substrat (32) aufgebrachte Schicht (33, 34, 35) umfasst, wobei die Auskoppelfläche (13) von der mindestens einen Schicht (33, 34, 35) umfasst ist, wobei die holografische Struktur (15) innerhalb der mindestens einen Schicht (33, 34, 35) zwischen dem transparenten Substrat (32) und der Auskoppelfläche (13) vorliegt, vorzugsweise innerhalb einer Hologrammschicht (33).
7. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, wobei die holografische Struktur (15) an einer der Auskoppelfläche (13) gegenüberliegenden, zur Auskoppelfläche (15) parallelen Außenfläche (47) des Lichtleitkörpers (23) angeordnet vorliegt, wobei die zur Auskoppelfläche (15) parallele Außenfläche (47) vorzugsweise 5 mm oder weniger von der Auskoppelfläche (13) entfernt angeordnet vorliegt.
8. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die Auskoppelfläche (13) in einem Winkel zur Strahlungshauptrichtung (21) der eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes zwischen 0° und einem Komplementärwinkel des Grenzwinkels der Totalreflektion angeordnet ist.
9. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die Einkoppelfläche (11) in einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet vorliegt, wobei Einkoppelfläche (11) und Auskoppelfläche (13) zueinander einen Winkel zwischen einem kritischen Winkel der Totalreflektion und 90° aufweisen.
10. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1-8, wobei die Einkoppelfläche (11) nicht in einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet vorliegt, wobei Einkoppelfläche (11) und Auskoppelfläche (13) zueinander in einem Winkel von 90° angeordnet sind und wobei der Lichtleitkörper (23) sich bevorzugt zur Einkoppelfläche (11) hin aufweitet (45).
11. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, umfassend eine im Strahlengang zwischen Einkoppelfläche (11) und Auskoppelfläche (13) angeordnete Reflektionsfläche (49) des Lichtleitkörpers (23) für eine einmalige Totalreflektion der eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes an der Reflektionsfläche (49) vor der Beleuchtung der Auskoppelfläche (13).
12. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Lichtleitkörper (23) eine zur Einkoppelfläche (11) parallele Auskoppelfläche (13) aufweist und die Reflektionsfläche (49) eine direkt zwischen Einkoppelfläche (11) und Auskoppelfläche (13) liegende Außenfläche des Lichtleitkörpers (23) ist.
13. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch 11 oder 12, wobei die
Einkoppelfläche (11) in einer zu einer Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung senkrechten Ebene angeordnet vorliegt, wobei die Reflektionsfläche (49) in einem Winkel zur Einkoppelfläche (11) angeordnet vorliegt, so dass die eingekoppelten Lichtstrahlen des Beleuchtungslichtes an der Reflektionsfläche (49) totalreflektiert werden und die Auskoppelfläche (13) unter einem Winkel (19) größer als ein Grenzwinkel derTotalreflektion beleuchtet wird.
14. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die Beleuchtungsanordnung eine Lichtquelle (7) und eine strahlformende Komponente (9) umfasst, welche entlang der Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung angeordnet sind, wobei die strahlformende Komponente (9) bevorzugt eine Linse umfasst, besonders bevorzugt eine Kollimationslinse, welche eingerichtet ist zu einer Kollimation der Lichtstrahlen der Lichtquelle (7), wobei die Kollimationslinse insbesondere angeordnet ist, so dass die Brennebene mit der Emitterfläche der Lichtquelle (7) zusammenfällt.
15. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die Einkoppelfläche (11) nicht plan ist und eingerichtet ist für eine lichtformende Funktion, wobei die Einkoppelfläche (11) bevorzugt in definierterWeise gekrümmt ist.
16. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei mehr als ein Beleuchtungskanal (26) umfasst ist, wobei die Beleuchtungskanäle (26) in transversaler Richtung senkrecht zur Strahlungshauptrichtung der Beleuchtungsanordnung nebeneinander angeordnet sind, wobei die Lichtleitkörper (23) jedes Beleuchtungskanals (26) in einem monolithischen Bauteil umfasst sind, wobei die holografischen Strukturen (15) der Beleuchtungskanäle (26) vorzugsweise in transversaler Richtung nebeneinander angeordnet auf der Auskoppelfläche (13) vorliegen, oder wobei die holografischen Strukturen (15) der Beleuchtungskanäle (26) vorzugsweise in einer gemeinsamen holografischen Struktur (15) umfasst sind.
17. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch 16, wobei ein monolithisches Linsensystem (28) umfasst ist, welches für jeden Beleuchtungskanal (26) eine strahlformende Komponente (9) in Form einer Linse aufweist.
18. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch 16 oder 17, wobei zwischen benachbarten Beleuchtungskanälen (26) mindestens eine Blende (25) umfasst sind, wobei die Blende (25) vorzugsweise zwischen Lichtquelle (7) und strahlformender Komponente (9) und/oder zwischen strahlformender Komponente (9) und Einkoppelfläche (11) angeordnet vorliegt.
19. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 16 bis 18, wobei die strahlformende Komponente (9), bevorzugt die Linse, eingerichtet ist für eine interne Totalreflektion von in der Linse (9) eingekoppelten Lichtstrahlen, die in Richtung des benachbarten Beleuchtungskanals (26‘) orientiert sind und/oder aus dem benachbarten Beleuchtungskanal (26‘) kommen.
20. Rücklicht für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad (3), umfassend eine
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1-19, wobei bevorzugt gesetzliche lichttechnische Anforderung an das Rücklicht erfüllt werden und das Rücklicht insbesondere eine Intensität von zwischen 4 und 12 cd in einem horizontalen Winkelbereich von -80° bis +80° ausgehend von einer Längsachse des Fahrzeugs oder eine Intensität zwischen 40 und 185 cd in einem horizontalen Winkelbereich von -45° bis +45° ausgehend von der Längsachse des Fahrzeugs aufweist.
21. Leuchtanzeige für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen odereinen Lastkraftwagen, umfassend eine Beleuchtungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-19, wobei die Leuchtanzeige bevorzugt eingerichtet ist für eine Anzeige mehrerer möglicher Informationen, wobei insbesondere mehr als ein Beleuchtungskanal umfasst ist, wobei jede Information einem Beleuchtungskanal zugeordnet ist.
22. Fahrzeug, insbesondere Motorrad (3), aufweisend eine Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1-19, ein Rücklicht nach dem vorherigen Anspruch 20 und/oder eine Leuchtanzeige nach dem vorherigen Anspruch 21.
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