WO1999001695A1 - Vorsatz für eine leuchtdiode und bremsleuchte für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to an attachment for a light source, in particular for a light-emitting diode (LED).
  • a light source in particular for a light-emitting diode (LED).
  • LED light-emitting diode
  • lenses or reflectors can be used.
  • a Fresnel step lens can be provided in the beam path in front of the light-emitting diode, which deflects the light emitted by the light-emitting diode into a certain solid angle into a smaller solid angle and in particular parallel to the optical axis of the lens.
  • the Fresnel optic With such a Fresnel optic, the light emitted by the punctiform light-emitting diode appears more flat, but due to the limited extent of a Fresnel lens, not the entire solid angle of the light emitted by the light-emitting diode can be detected and deflected accordingly.
  • This light which is not detected, can cause undesirable scattered light effects, which must be avoided, for example, in the case of lights used in the motor vehicle sector.
  • a light-emitting diode surrounded by a reflector only the light emitted to the rear and to the side can be reflected accordingly, while the light emitted to the front continues to emerge from the reflector unaffected by a relatively large solid angle.
  • a plurality of light-emitting diodes are arranged next to one another, preferably in a row, to produce a flat luminous image, with fewer and fewer light-emitting diodes due to the ever increasing brightness of light-emitting diodes for a certain luminosity of the central brake light and are required at ever greater intervals.
  • the individual light-emitting diodes can be recognized by the viewer as point-shaped light sources, so that overall there is no coherent light image or band.
  • This object is achieved according to the invention by an inner lens area surrounding the optical axis of the attachment for inner light rays emitted by the light source and by an outer reflector area surrounding the inner lens area for outer light rays of the light source.
  • this attachment only the inner light rays running near the optical axis of the attachment are converted into an e.g. deflected as a parallel light emerging from the lens beam.
  • the outer rays of light are reflected within the reflection area by reflection e.g. also deflected to light rays emerging from the attachment in parallel.
  • the outer reflector area directly adjoins the inner lens area, the imaginary light beam entering both the inner lens area and the outer reflector area separating the two areas and determining the geometrical relationships of the two areas to one another .
  • the inner lens area can have a concave lens surface, for example.
  • the inner lens region is designed as a Fresnel step lens, in which the otherwise large thickness of a converging lens is reduced by a step-like structure of the lens.
  • the radii of curvature of the individual zone areas of the Fresnel lens are different and selected so that the focal points of all zones coincide.
  • a feed opening which is open towards the light source is provided in front of the inner lens region and the outer rays of the light source are fed into the outer reflector region via the inner circumferential wall thereof.
  • This inner circumferential wall is preferably a cylindrical surface that extends coaxially to the optical axis. According to the refractive indices of the attachment and the medium surrounding it, e.g. Air, the light is refracted as it enters the inner peripheral wall to or away from the optical axis.
  • Such a feed opening permits the detection of a large solid angle of the emitted light, and in particular the light source can also be arranged within the feed opening, as a result of which a part of the light emitted to the rear by a light source can also be detected.
  • one of the outer light rays fed into the outer reflector area is directed forwardly.
  • ne reflective outer peripheral surface of the attachment provided.
  • the outer peripheral surface of the outer reflector region can be at least partially parabolic or made up of straight segments with respect to the optical axis of the attachment.
  • This geometry has the essential advantage that all outer rays reflected back from the outer circumferential surface are deflected parallel to the optical axis and can emerge from the attachment as parallel light.
  • all the axial cross sections of the attachment running through the optical axis are essentially the same apart from a scaling with respect to the front focal point of the attachment. Since all axial cross-sections are identical in the case of an attachment cross-section that is rotationally symmetrical to the optical axis, the luminous intensity emitted by the attachment is then only a function of the radius (ie the distance from the optical axis), i.e. the light distribution of a rotation-symmetrical attachment is on a circle around the optical one Axis the same.
  • the light distribution on the outer edge of the attachment in the corners of the exit surface would be less than in between without scaling.
  • different light intensities in the corners would be all the more noticeable.
  • the axial cross-section in the corner area which is scaled up with respect to an axial cross-section lying between the corners this loss of luminous intensity in the corners can be reduced and ideally completely prevented.
  • the scaling of the individual axial sections to one another is preferably selected in accordance with their greatest radial extent in the respective sectional plane.
  • the desired effect of the attachment also extends into the corners of its outlet cross section.
  • a dot-shaped light-emitting diode is imaged on the square exit surface of the attachment with almost the same light intensity everywhere, i.e., in the ideal case, there is an almost homogeneous light surface.
  • the attachment is divided in cross-section into individual angle sectors with respect to the optical axis and that all axial cuts within an angle sector are identical.
  • the axial cross sections of adjacent angle sectors then differ according to the ratio of their respective scales and are therefore separated from one another by steps.
  • the attachment In order to avoid shrinkage that occurs during the cooling of the molded part and the resulting surface deformation, especially in the case of plastic attachments produced in the injection molding process, the attachment has a central opening located on the light exit side.
  • the invention also relates to a brake light, in particular a brake light, for a vehicle with a plurality of light sources, preferably in a row, arranged next to one another, preferably a light-emitting diode (LED), each with prefixes as described above.
  • a brake light in particular a brake light
  • a brake light for a vehicle with a plurality of light sources, preferably in a row, arranged next to one another, preferably a light-emitting diode (LED), each with prefixes as described above.
  • LED light-emitting diode
  • an optical light strip can be formed with an essentially identical light intensity for the viewer on its light surface.
  • the effective cross sections of the attachments on the light exit side preferably complement each other to form a full-area overall cross section without gaps in between.
  • the effective cross section of an attachment on the light exit side is rectangular or square.
  • Fig. 1 in a simplified longitudinal section according to II in
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of an attachment according to the invention with an inner lens section designed as a converging lens and with a schematically indicated beam path through the attachment;
  • FIG. 2 shows a perspective view obliquely from above onto the light entry side of the attachment according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a plan view of the light entry side of the attachment according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a simplified longitudinal section according to IV-IV in FIG. 6, a second exemplary embodiment of an attachment according to the invention with an inner lens section designed as Fresnel step lens and with a schematically indicated beam path through the attachment;
  • FIG. 5 shows a perspective view obliquely from above onto the light entry side of the attachment according to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a plan view of the light entry side of the headset according to FIG. 4;
  • FIG. 7 shows a plan view of the light exit side of the attachment according to FIG. 4.
  • FIGs. 1 to 3 a first exemplary embodiment of an attachment 10, in the front focal point 11 of which a light-emitting diode (LED) 12 is arranged, is shown.
  • the attachment 10 serves to radiate the light rays emitted from the point-shaped light-emitting diode 12 to the front over a large area, and can e.g. an injection molded part made of acrylic glass, in particular polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the attachment 10 has an inner lens region 14 surrounding its optical axis 13 for the inner light rays 15 emitted by the light-emitting diode 12 in an inner solid angle and an outer reflector region 16 surrounding this inner lens region 14 for the outer light rays 17.
  • the outer reflector region 16 adjoins the inner lens region 14 directly.
  • an infeed opening 18 which is open towards the front focal point 11 and whose bottom is designed as a converging lens with a concave surface 19.
  • the light rays emitted by the light-emitting diode 12 and incident on this concave surface 18 are the inner light rays 15, which are further refracted to the optical axis 13 in accordance with the concave surface 18 and then emerge from the end face 10 at the end.
  • the contour of the outer circumferential surface 21 can either be selected such that the outer light rays 17 impinging on it are reflected due to total reflection, or the outer circumferential surface 21 can be mirrored from the outside.
  • the outer contour of the outer circumferential surface 21 is selected to be parabolic in such a way that all the outer light rays 17 incident through the inner circumferential wall 20 into the outer reflection region 16 emerge from the attachment 10 as parallel as possible to the optical axis 13.
  • the attachment 10 Due to a central opening 22 provided on the light exit side in the attachment 10 and through the feed opening 18, the attachment 10 has only small wall thicknesses, so that, compared to a solid embodiment, the shrinkage occurring during the spraying process is significantly less. From the concave surface 19 of the inner lens region 14 there is a central cylinder 23 directed towards the front focal point 11, which facilitates the manufacture of the attachment 10 in the spraying process and does not impair the beam path of the inner light rays 15.
  • ⁇ d rt P CQ ⁇ ⁇ ⁇ P- SD: ⁇ 0 ⁇ P ⁇ P ⁇ ⁇ ⁇ PJ - O ⁇ rt rsi tr ⁇ ⁇ P d ⁇ L ⁇ ⁇ P- ii XN 0 ⁇ d P- CD P p- d O CD
  • the inner light beams 15 ' are refracted towards the optical axis 13' upon entry into the inner lens region 14 'and are then deflected by the steps 18' parallel to the optical axis 13 '.
  • the dimensions of the Fresnel stepped lens and the thickness of the inner reflector region 14 ' are selected such that even the outermost of the inner light beams 15' is deflected in parallel after passing through the inner lens region 14 'through the outermost of the steps 18'. '
  • this attachment 10 ' With this attachment 10 ', the entire light emitted from the front of a light-emitting diode 12 can be deflected over a large area to parallel light in accordance with the beam path according to FIG. 4.
  • FIGS. 5 to 7 show that the attachment 10 'is also divided in cross-section into individual sectors 25' with respect to the optical axis 13 '.
  • the axial cross sections within a sector 25 ' are each identical, while the axial cross sections of two sectors are identical to one another except for a scaling with respect to the front focal point 11' of the attachment 10 '.
  • the scaling is selected for each sector 25 'in such a way that the light which is fed in also emerges from the corner regions of the front light exit surface of the lens 10'. Since the scaling takes place with respect to the front focal point 11 ', the steps 18' of the respective sectors 25 'of the Fresnel step lens are also offset from one another in the direction of the optical axis 13' (FIG. 8).
  • An attachment 10 for a light source in particular for a light-emitting diode 12, has an inner lens area 14 surrounding the optical axis 13 of the attachment 10 for inner light rays 15 emitted by the light source and an outer reflector area 16 for the outer light rays 17 surrounding the inner lens area 14 Light source on.
  • This combination of refraction in the inner lens area and reflection in the outer reflector area allows the dimensions of the attachment to be kept relatively small, and in comparison to a lens or a reflector, more light can be detected and the punctiform light-emitting diode can be imaged as a large-area light phenomenon on the exit side.

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Abstract

Ein Vorsatz (10) für eine Lichtquelle, insbesondere für eine Leuchtdiode (12), weist einen die optische Achse (13) des Vorsatzes (10) umgebenden inneren Linsenbereich (14) für von der Lichtquelle abgestrahlte innere Lichtstrahlen (15) und einen den inneren Linsenbereich (14) ringförmig umgebenden äußeren Reflektorbereich (16) für äußere Lichtstrahlen (17) der Lichtquelle auf. Durch diese Kombination von Brechung im inneren Linsenbereich und Reflexion im äußeren Reflektorbereich können die Abmessungen des Vorsatzes relativ gering gehalten werden, und kann im Vergleich zu einer Linse oder einem Reflektor jeweils mehr Licht erfaßt und die punktförmige Leuchtdiode austrittsseitig als großflächige Leuchterscheinung abgebildet werden.

Description

Vorsatz für eine Leuchtdiode und Bremsleuchte für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Vorsatz für eine Lichtquelle, insbesondere für eine Leuchtdiode (LED) .
Um die Strahlungsverteilung des von einer Leuchtdiode abgestrahlten Lichts zu verändern, können Linsen oder Reflektoren verwendet werden. So kann im Strahlengang vor der Leuchtdiode z.B. eine Fresnelsche Stufenlinse vorgesehen werden, die das von der Leuchtdiode in einen bestimmten Raumwinkel abgestrahlte Licht in einen geringeren Raumwinkel und insbesondere parallel zur optischen Achse der Linse ablenkt. Durch eine derartige Fresnel-Optik erscheint das von der punktförmigen Leuchtdiode abgestrahlte Licht flächiger, wobei jedoch aufgrund der nur begrenzten Ausdehnung einer Fresnelschen Stufenlinse nicht der gesamte Raumwinkel des von der Leuchtdiode abgetrahlten Lichts erfaßt und entsprechend abgelenkt werden kann. Durch dieses nicht erfaßte Licht können unerwünschte Streulichteffekte auftreten, die z.B. bei im Kraftfahrzeugbereich eingesetzten Leuchten unbedingt zu vermeiden sind. Hingegen kann bei einer von einem Reflektor umgebenen Leuchtdiode nur das nach hinten und seitlich abgestrahlte Licht entsprechend reflektiert werden, während das nach vorne abgestrahlte Licht von dem Reflektor unbeeinflußt weiterhin unter einem verhältnismäßig großen Raumwinkel nach vorne austritt .
Bei einer im Heckfenster oder im hinteren Außenbereich eines Kraftfahrzeugs als zusätzliche Bremsleuchte vorgesehenen Mittelbremsleuchte sind mehrere Leuchtdioden nebeneinander, vorzugsweise in einer Reihe, zur Erzeugung eines flächigen Leuchtbilds angeordnet, wobei aufgrund der immer größer werdenden Helligkeit von Leuchtdioden für eine bestimmte Leuchtstärke der Mittelbremsleuchte immer weniger Leuchtdioden und in immer größeren Abständen erforderlich sind. Bei größeren Abständen zwischen in der Bremsleuchte benachbart angeordneten Leuchtdioden sind die einzelnen Leuchtdioden vom Betrachter jedoch als punktförmige Lichtquellen zu erkennen, so daß sich insgesamt kein zusammenhängendes Leucht- bild bzw. -band ergibt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vorsatz, insbesondere für eine Leuchtdiode, zu schaffen, der möglichst viel von dem von der Leuchtdiode nach vorne abgestrahlten Licht erfaßt und auf einer möglichst großen Aus- trittsflache flächig abstrahlen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen die optische Achse des Vorsatzes umgebenden inneren Linsenbereich für von der Lichtquelle abgestrahlte innere Lichtstrahlen und durch einen den inneren Linsenbereich ringförmig umgebenden äußeren Reflektorbereich für äußere Lichtstrahlen der Lichtquelle.
Bei diesem erfindungsgemäßen Vorsatz werden nur die nahe der optischen Achse des Vorsatzes verlaufenden, inneren Lichtstrahlen über den Linsenabschnitt zu einem z.B. als paralleles Licht aus der Linse austretenden Lichtstrahl abgelenkt . Die äußeren Lichtstrahlen werden dagegen innerhalb des Reflexionsbereichs durch Reflexion z.B. ebenfalls zu parallel aus dem Vorsatz austretenden Lichtstrahlen abgelenkt. Durch diese Kombination von Brechung im inneren Linsenbereich und Reflexion im äußeren Reflektorbereich können die Abmessungen des Vorsatzes relativ gering gehalten werden, und kann im Vergleich zu einer Linse oder einem Reflektor jeweils mehr Licht erfaßt und die punktförmige Leuchtdiode austrittsseitig als großflächige Leuchterscheinung abgebildet werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich der äußere Reflektorbereich unmittelbar an den inneren Linsenbereich an, wobei der gedachte Lichtstrahl, der sowohl in den inneren Linsenbereich als auch in den äußeren Reflektorbereich eintritt, die beiden Bereiche trennt und die Geometrieverhältnisse der beiden Bereiche zueinander bestimmt.
Damit alle inneren Lichtstrahlen der Lichtquelle unter möglichst geringen Streuwinkeln bzw. möglichst parallel zur optischen Achse aus dem Vorsatz austreten, ist der innere Lin- senbereich bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung als Sammellinse ausgebildet. Dazu kann der innere Linsenbereich z.B. eine konkave Linsenoberfläche aufweisen.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der innere Linsenbereich als Fresnelsche Stufenlinse ausgebildet, bei der die ansonsten große Dicke einer Sammellinse durch einen stufenartigen Aufbau der Linse reduziert ist. Die Krümmungsradien der einzelnen Zonenbereiche der Fresnelschen Linse sind unterschiedlich und so gewählt, daß die Brennpunkte aller Zonen zusammenfallen.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist eine zur Lichtquelle hin offene Einspeisungsöffnung vor dem inneren Linsenbereich vorgesehen, über deren Innenum- fangswandung die äußeren Strahlen der Lichtquelle in den äußeren Reflektorbereich eingespeist werden. Diese Innenum- fangswandung ist vorzugsweise eine koaxial zur optischen Achse verlaufende Zylinderfläche. Entsprechend den Brechzahlen des Vorsatzes und des ihn umgebenden Mediums, z.B. Luft, wird das Licht beim Eintreten in die Innenumfangswandung zu oder fort von der optischen Achse gebrochen. Eine solche Einspeisungöffnung erlaubt das Erfassen eines großen Raumwinkels des abgestrahlten Licht, und insbesondere kann die Lichtquelle auch innerhalb der Einspeisungsöffnung angeordnet sein, wodurch sich auch ein Teil des von einer Lichtquelle nach hinten abgestrahlten Lichts erfassen läßt.
Um die äußeren Lichtstrahlen innerhalb des äußeren Reflektorbereichs nach vorne, möglichst parallel zur optischen Achse, zu richten, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dazu eine die in den äußeren Reflektorbereich eingespeisten äußeren Lichtstrahlen nach vor- ne reflektierende Außenumfangsflache des Vorsatzes vorgesehen.
Dabei kann als vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform die Außenumfangsflache des äußeren Reflektorbereichs bezüglich der optischen Achse des Vorsatzes zumindest abschnittsweise parabelförmig oder aus Geradensegmenten bestehend ausgebildet sein. Diese Geometrie hat den wesentlichen Vorteil, daß alle von der Außenumfangsflache zurück reflektierten äußeren Strahlen parallel zur optischen Achse abgelenkt werden und als paralleles Licht aus dem Vorsatz austreten können.
Bei ganz besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind alle durch die optische Achse verlaufenden Axial - querschnitte des Vorsatzes bis auf eine Skalierung bezüglich dem vorderen Brennpunkt des Vorsatzes einander im wesentlichen gleich. Da bei einem zur optischen Achse rotationssymmetrischen Vorsatzquerschnitt alle Axialquerschnitte identisch sind, ist dann auch die von dem Vorsatz abgestrahlte Leuchtintensität nur eine Funktion des Radius (d.i. der Abstand zur optischen Achse) , d.h. , die Leuchtverteilung eines rotationssymmetrischen Vorsatzes ist auf einem Kreis um die optische Achse gleich. Bei nichtrotationssymmetrischer Austrittsfläche, z.B. bei einem quadratischen oder rechteckigen Austrittsflächenquerschnitt, würde ohne Skalierung die Leuchtverteilung am Außenrand des Vorsatzes in den Ecken der Austrittsfläche jeweils geringer sein als dazwischen. Insbesondere bei unmittelbar nebeneinander angeordneten Vorsätzen würden sich unterschiedliche Leuchtintensitäten in den Ecken umso stärker bemerkbar machen. Erfindungsgemäß kann durch den bezüglich eines zwischen den Ecken liegenden Axialquerschnitts hochskalierten Axialquerschnitt im Eckbereich die- ser Leuchtintensitätsverlust in den Ecken reduziert und im Idealfall ganz verhindert werden.
Um die Lichtverluste bei z.B. quadratischem oder rechteckigem Austrittsquerschnitt des Vorsatzes möglichst gering zu halten, ist vorzugsweise die Skalierung der einzelnen Axialabschnitte zueinander jeweils entsprechend ihrer größten radialen Erstreckung in der jeweiligen Schnittebene gewählt. Dadurch erstreckt sich die gewünschte Wirkung des Vorsatzes auch bis in die Ecken seines Austrittsquerschnitts. So kann z.B. eine punktförmige Leuchtdiode auf der quadratischen Austrittsfläche des Vorsatzes mit überall nahezu gleicher Leuchtintensität abgebildet werden, d.h., es ergibt sich im Idealfall eine nahezu homogene Leuchtfläche.
In einer Weiterbildung ist dabei vorgesehen, daß der Vorsatz im Querschnitt in einzelne Winkelsektoren bezüglich der optischen Achse unterteilt ist und daß alle Axialschnitte innerhalb eines Winkelsektors identisch sind. Die Axialquerschnitte benachbarter Winkelsektoren unterscheiden sich dann entsprechend dem Verhältnis ihrer jeweiligen Skalierungen und sind daher jeweils durch Stufen voneinander getrennt.
Um insbesondere bei im Spritzvorgang hergestellten Vorsätzen aus Kunststoff eine während des Abkühlens des Spritzteils auftretende Schrumpfung und dadurch entstehende Oberflächenverformungen zu vermeiden, weist der Vorsatz eine auf der Lichtaustrittsseite befindliche zentrale Öffnung auf .
Durch einen im inneren Linsenbereich befindlichen, koaxial zur optischen Achse verlaufenden Mittelzylinder des Vorsatzes läßt sich die Herstellung des Vorsatzes im Spritzverfahren erheblich vereinfachen. Die durch den Mittelzylinder verlaufenden Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle nahezu parallel zur optischen Achse abgestrahlt werden, werden dadurch nicht beeinträchtigt.
Die Erfindung betrifft auch eine Bremsleuchte, insbesondere Bremsmittelleuchte, für ein Fahrzeug mit mehreren, vorzugsweise in einer Reihe, nebeneinander angeordneten Lichtquellen, vorzugsweise Leuchtdiode (LED) , mit ihnen jeweils vorangestellten Vorsätzen, wie sie oben beschrieben sind.
Mit dieser erfindungsgemäßen Bremsleuchte läßt sich ein optisches Leuchtband mit auf seiner Leuchtfläche für den Betrachter im wesentlichen gleichen Leuchtintensität ausbilden. Die lichtaustrittsseitigen wirksamen Querschnitte der Vorsätze ergänzen sich vorzugsweise jeweils zu einem voll- flächigen Gesamtquerschnitt ohne dazwischenliegende Lücken. Bevorzugt ist dazu der lichtaustrittsseitige wirksame Querschnitt eines Vorsatzes rechteckig bzw. quadratisch.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 in einem vereinfachten Längsschnitt gemäß I-I in
Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorsatzes mit einem als Sammellinse ausgebildeten inneren Linsenabschnitt und mit schematisch angedeutetem Strahlengang durch den Vorsatz ;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf die Lichteintrittsseite des Vorsatzes nach Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Lichteintrittsseite des Vorsatzes nach Fig. 1 ;
Fig. 4 in einem vereinfachten Längsschnitt gemäß IV- IV in Fig. 6 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorsatzes mit einem als Fresnelsche Stufenlinse ausgebildeten inneren Linsenabschnitt und mit schematisch angedeutetem Strahlengang durch den Vorsatz;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf die Lichteintrittsseite des Vorsatzes nach Fig. 4 ;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Lichteintrittsseite des Vo- satzes nach Fig. 4 ;
Fig. 7 eine Draufsicht auf die Lichtaustrittsseite des Vorsatzes nach Fig. 4; und
Fig. 8 in einem Längsschnitt gemäß VIII -VIII in Fig. 6 den Vorsatz nach Fig. 4. Die Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand teilweise stark schematisiert und sind nicht notwendigerweise maßstäblich zu verstehen.
In den Fign. 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Vorsatzes 10, in dessen vorderem Brennpunkt 11 eine Leuchtdiode (LED) 12 angeordnet ist, gezeigt. Der Vorsatz 10 dient dazu, die von der punktförmigen Leuchtdiode 12 nach vorne abgestrahlten Lichtstrahlen lichtaustrittsseitig großflächig abzustrahlen, und kann z.B. ein aus Acrylglas, insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) , gefertigtes Spritzgußteil sein.
Dazu weist der Vorsatz 10 einen seine optische Achse 13 umgebenden inneren Linsenbereich 14 für die von der Leuchtdiode 12 in einen inneren Raumwinkel abgestrahlte inneren Lichtstrahlen 15 und einen diesen inneren Linsenbereich 14 ringförmig umgebenden äußeren Reflektorbereich 16 für die äußeren Lichtstrahlen 17 auf. Der äußere Reflektorbereich 16 schließt sich dabei unmittelbar an den inneren Linsenbereich 14 an.
Auf der Lichteintrittsseite des Vorsatzes 10 ist vor dem inneren Linsenbereich 14 stirnseitig eine zum vorderen Brennpunkt 11 hin offene Einspeisungsöffnung 18 vorgesehen, deren Boden als Sammellinse mit konkaver Oberfläche 19 ausgebildet ist. Die von der Leuchtdiode 12 abgestrahlten, auf diese konkave Oberfläche 18 auftreffenden Lichtstrahlen sind die inneren Lichtstrahlen 15, die entsprechend der konkaven Oberfläche 18 weiter zur optischen Achse 13 gebrochen werden und dann stirnseitig aus dem Vorsatz 10 austreten. Die äußeren Lichtstrahlen 17, die nicht auf die konkave Oberfläche 19 auftreffen, treten über die zur optischen Achse 13 zentrierte zylinderförmige Innenumfangswandung 20 in den äußeren Linsenbereich 16 seitlich ein. Dabei werden sie an der Innenumfangswandung 20 entsprechend dem Brechungsverhältnis von Luft zum Material des Vorsatzes 10 fort von der optischen Achse 13 abgelenkt und treffen auf die Außenum- fangsflache 21 des Vorsatzes 10 auf, die die äußeren Lichtstrahlen 17 in Richtung auf einen stirnseitigen Austritt aus dem Vorsatz 10 reflektiert. Die Kontur der Außenumfangsflache 21 kann entweder so gewählt sein, daß die auf sie auf- reffenden äußeren Lichtstrahlen 17 aufgrund von Totalreflexion reflektiert werden, oder die Außenumfangsflache 21 kann von außen verspiegelt sein.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Außenkontur der Außenumfangsflache 21 derart parabelförmig gewählt, daß alle über die Innenumfangswandung 20 in den äußeren Reflexionsbereich 16 einfallenden äußeren Lichtstrahlen 17 möglichst parallel zur optischen Achse 13 aus dem Vorsatz 10 austreten.
Durch eine lichtaustrittsseitig vorgesehene zentrale Öffnung 22 in dem Vorsatz 10 sowie durch die Einspeisungsöffnung 18 weist der Vorsatz 10 nur geringe Wandstärken auf, so daß im Vergleich zu einer massiven Ausführungsform die beim Spritz - Vorgang auftretenden Schrumpfungen wesentlich geringer sind. Von der konkaven Oberfläche 19 des inneren Linsenbereichs 14 steht ein zum vorderen Brennpunkt 11 gerichteter Mittelzylinder 23 vor, der die Fertigung des Vorsatzes 10 im Spritzverfahren erleichtert und den Strahlengang der inneren Lichtstrahlen 15 nicht beeinträchtigt. X CQ t-* ω H er CQ tö P. M ι-3 P. tr td CQ rt P. er CQ Hi < ti X P. ≤ P. N CQ N d φ Φ P- P- ω Φ rt Φ P- P- Φ Φ Φ φ PJ 0 Φ Φ Ω φ 0 d ti φ P- P- φ rt Φ H-,
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be'lstücke oder durch Kombination von Parabel- und Geradenstücken gebildet sein kann.
Aus dem in Fig. 4 dargestellten Strahlenverlauf ist zu ersehen, daß die inneren Lichtstrahlen 15' beim Eintritt in den inneren Linsenbereich 14' zur optischen Achse 13' hin gebrochen werden und dann durch die Stufen 18' parallel zur optischen Achse 13' abgelenkt werden. Dabei sind die Abmessungen der Fresnelschen Stufenlinse und die Dicke des inneren Reflektorbereichs 14' derart gewählt, daß auch der äußerste der inneren Lichtstrahlen 15' nach Durchlaufen des inneren Linsenbereichs 14 ' durch die äußerste der Stufen 18 ' noch parallel abgelenkt wird.' Mit diesem Vorsatz 10' kann entsprechend dem Strahlengang nach Fig. 4 das gesamte nach vorne abgestrahlte Licht einer Leuchtdiode 12 zu parallelem Licht großflächig abgelenkt werden.
Die Ansichten nach den Fign. 5 bis 7 zeigen, daß auch der Vorsatz 10' im Querschnitt in einzelne Sektoren 25' bezüglich der optischen Achse 13' unterteilt ist. Dabei sind die Axialquerschnitte innerhalb eines Sektors 25' jeweils identisch, während die Axialquerschnitte zweier Sektoren bis auf eine Skalierung bezüglich dem vorderen Brennpunkt 11 ' des Vorsatzes 10' einander gleich sind. Die Skalierung ist für jeden Sektor 25' derart gewählt, daß das eingespeiste Licht auch aus den Eckbereichen der stirnseitigen Lichtaustrittsfläche der Linse 10' austritt. Da die Skalierung bezüglich dem vorderen Brennpunkt 11' erfolgt, sind auch die Stufen 18' der jeweiligen Sektoren 25' der Fresnelschen Stufenlinse zueinander in Richtung der optischen Achse 13 ' versetzt (Fig. 8) . Die in Fig. 8 oberste Stufenreihe verläuft in Richtung der Diagonalen der Lichtaustrittsfläche des Vorsatzes 10 ' . Ein Vorsatz 10 für eine Lichtquelle, insbesondere für eine Leuchtdiode 12, weist einen die optische Achse 13 des Vorsatzes 10 umgebenden inneren Linsenbereich 14 für von der Lichtquelle abgestrahlte innere Lichtstrahlen 15 und einen den inneren Linsenbereich 14 ringförmig umgebenden äußeren Reflektorbereich 16 für äußere Lichtstrahlen 17 der Lichtquelle auf. Durch diese Kombination von Brechung im inneren Linsenbereich und Reflexion im äußeren Reflektorbereich können die Abmessungen des Vorsatzes relativ gering gehalten werden, und kann im Vergleich zu einer Linse oder einem Reflektor jeweils mehr Licht erfaßt und die punktförmige Leuchtdiode austrittsseitig als großflächige Leuchterscheinung abgebildet werden.

Claims

Patentansprüche
Vorsatz (10; 10') für eine Lichtquelle, insbesondere für eine Leuchtdiode (12) , gekennzeichnet durch einen die optische Achse (13; 13') des Vorsatzes (10; 10') umgebenden inneren Linsenbereich (14; 14') für von der Lichtquelle abgestrahlte innere Lichtstrahlen (15; 15') und durch einen den inneren Linsenbereich (14; 14') ringförmig umgebenden äußeren Reflektorbereich (16; 16') für äußere Lichtstrahlen (17; 17') der Lichtquelle.
Vorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der äußere Reflektorbereich (16; 16') unmittelbar an den inneren Linsenbereich (14; 14') anschließt.
Vorsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Linsenbereich (14; 14') als Sammellinse ausgebildet ist .
Vorsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Linsenbereich (14') als Fresnelsche Stufenlinse ausgebildet ist.
Vorsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur Lichtquelle hin offene Einspeisungsöffnung (18; 18') vor dem inneren Linsenbereich (14; 14'), über deren Innenumfangswandung (20; 20') die äußeren Strahlen (17; 17') der Lichtquelle in den äußeren Reflektorbereich (16; 16') eingespeist werden.
6. Vorsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die in den äußeren Reflektorbereich (16; 16') eingespeisten äußeren Lichtstrahlen (17; 17') nach vorne reflektierende Außenumfangsflache (21; 21') des Vorsatzes (10; 10').
7. Vorsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsflache (21; 21') des äußeren Reflektorbereichs (16; 16') bezüglich der optischen Achse (13; 13') des Vorsatzes (10; 10') zumindest abschnittsweise parabelförmig oder aus Geradensegmenten bestehend ausgebildet ist.
8. Vorsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle durch die optische Achse
(13; 13') verlaufenden Axialquerschnitte des Vorsatzes (10; 10') bis auf eine Skalierung bezüglich dem vorderen Brennpunkt (11; 11') des Vorsatzes (10; 10') einander im wesentlichen' gleich sind.
9. Vorsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalierungen der einzelnen Axialquerschnitte zueinander jeweils entsprechend der größten radialen Erstreckung des Vorsatzes (10; 10') in der jeweiligen Schnittebene gewählt ist .
10. Vorsatz nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsatz (10; 10') im Querschnitt in einzelne Winkelsektoren (25, 25a, 25b; 25', 25a', 25b') bezüglich der optischen Achse (13; 13') unterteilt ist und daß alle Axialquerschnitte innnerhalb eines Winkelsektors (25, 25a, 25b; 25', 25a', 25b') identisch sind.
IT. Vorsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf der Lichtaustrittsseite befindliche zentrale Öffnung (22; 22') in dem Vorsatz (10; 10' ) .
12. Vorsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im inneren Linsenbereich (14; 14') befindlichen, koaxial zur optischen Achse (13; 13') verlaufenden Mittelzylinder (23; 23').
13. Bremsleuchte, insbesondere Bremsmittelleuchte, für ein Fahrzeug mit mehreren, vorzugsweise in einer Reihe, nebeneinander angeordneten Lichtquellen, vorzugsweise Leuchdioden (12), mit ihnen jeweils vorangestellten Vorsätzen (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
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