WO2002068861A1 - Beleuchtungs- und signalvorrichtungen für fahr- oder flugzeuge - Google Patents

Beleuchtungs- und signalvorrichtungen für fahr- oder flugzeuge Download PDF

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Stefan Uhl
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Daimlerchrysler Ag
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    • G02B6/001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/63—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates
    • F21S41/64—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices
    • F21S41/645—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices by electro-optic means, e.g. liquid crystal or electrochromic devices

Definitions

  • the invention relates to a lighting and signaling device for vehicles or aircraft according to the generic features of claim 1.
  • a generic lighting and signaling device is known from DE 196 13 211 AI.
  • This device has a light source, the light of which is focused into an optical rod.
  • reflective facets couple light from the rod and guide it to the desired lighting field via optical lenses.
  • the longitudinal axis of the light guide forms an acute angle to the facets, the inclination of the facets being dimensioned such that total reflection occurs on the facets.
  • the unpublished DE 199 31 008 discloses how changes in the light distribution can be achieved.
  • the light transmission controllable elements are conceivable, which are attached, for example, between the light source and rod or in front of the respective lens.
  • the light is deflected or passed through, so that the light distribution area on the street is changed in this way.
  • the light-controlling element is inserted at an oblique angle in the part of the light guide that illuminates the facet.
  • the light-controlling element interrupts the light guide rod by gaps with a small distance.
  • a new facet is formed, at which the light is directed in a different direction by total reflection.
  • the column is closed by attaching the element to the light guide rod on both sides. Since that light-controlling element has an optical density similar to that of the light guide, interface reflection no longer occurs. The light can pass through the element undiminished and illuminate the original facet.
  • a disadvantage of this type of signal and lighting device is that it is difficult to make an optical contact.
  • a connecting medium is usually required, which connects the two light guides so closely that an optical contact arises.
  • the light guide rods are made of elastic material so that they can be pressed against each other easily and thus an optical contact is created.
  • the object of the invention is to improve a compact headlamp with variable light distribution so that the light distribution is easy to implement.
  • the object is characterized by the features of
  • Claim 1 solved. Advantageous training and further education of the
  • a major advantage of these configurations is that in a headlamp with light guide technology, a variable ⁇ light distribution is achieved in a simple manner, with light being decoupled from one light guide rod and recoupling into another light guide rod and thus a variable light distribution of the headlight light is realized.
  • the light intensity and the color can also be changed by suitable arrangements.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a vehicle lamp unit with a light guide system
  • 2 shows a section of an optical light guide rod with a translationally connectable light guide rod
  • Fig. 3 shows a detail of an optical light guide rod with a translationally movable coupling element.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a vehicle lamp unit 1 with a light guide system, in particular for a headlight of a vehicle or aircraft, the vehicle lamp device 1 having a light source 6 which couples the light into an optical rod 2.
  • the light is passed on from the optical rod 2 constructed from light guides 7, is reflected on the facets 3, the facets interacting with optical lenses 15, which are arranged at the exit of a light guide 7 in the path of the elementary light bundles reflected by the facets 3, and then emerges from the light guides 7.
  • the light-controlling elements 5 can be integrated in the light guide 7 and / or connect directly on or to the facet 3. Depending on the switching state of the light-controlling element 5, light is deflected or passed through, so that the light distribution area on the street is changed in this way.
  • the various light distribution areas form the headlight.
  • a coupling element can be inserted into the beam path of the decoupled beam to recouple the beam. With the correct wiring, different headlight settings can be realized.
  • This control mechanism enables situation-based light distribution control on the street. A cornering light that adapts to the road in accordance with the curve or a headlight control system that uses location information from satellite navigation systems can thus be implemented simply and precisely.
  • a control unit is provided to control the headlight light, which controls the light transmittance and light absorption or reflection controls the light-controlling elements so that a predetermined light distribution on the street is created.
  • the 2 shows a section of an optical light guide rod 7 with a translationally connectable light guide rod 5.
  • the two light guide rods 5, 7 have boundary surfaces which do not have optical coupling of the light guide rod 7 into the second light guide rod 5 via an optical contact between the two light guide rods 5.7 is done.
  • the two light guide rods 5, 7 do not touch.
  • the light passes through translatory parallel displacement of one of the two light guide rods 5, 7 as a coupling element in the beam path of the beam coupled out from the other light guide rod.
  • the light couples out of the first light guide rod 7 and enters the air or the medium surrounding the light guide rod 7 before it hits the second light guide rod 5 again and couples it into the second light guide rod 5.
  • the light passes through the first light guide rod 7 until it meets the inclination that has the angle of total reflection. At this inclination, the light is deflected downward in the z direction and, after passing through the light guide, leaves the first light guide rod 7 and enters the medium surrounding the light guide rod 7. The light moves in this medium until it strikes the second light guide rod 5, into which it couples and is reflected again at an inclination that has the angle of total reflection in the desired direction of propagation in which it spreads.
  • the second light guide rod 5 is arranged spatially offset and is moved translationally under or next to the first light guide rod 7 until the light coupled out of the first light guide rod 7 can be coupled back into the first light guide rod 7. The second light guide rod 5 then transmits light.
  • the light intensity is adjusted by the size of the overlapping areas.
  • 3 shows a section of an optical light guide rod 7 with a coupling element 11 which can be moved in translation.
  • the two light guide rods 5, 7 are arranged in a fixed position, the light coupled out of the light guide rod 7 being reflected by a coupling element 11 and being coupled into the light guide rod 5, whereby the light passes through translatory parallel displacement of the coupling element 11.
  • the two light guide rods 5, 7 are fixedly arranged at a suitable distance from one another.
  • the coupling element 11 can be moved into the light path in such a way that the light coupled out of the first light guide rod 7 is reflected via the coupling element 11 into the second light guide rod 5.
  • the first light guide rod 7 has an inclined surface which reflects the light downwards where the light leaves the light guide rod 7. If the coupling element 11 is located in this beam path, the light is coupled into the coupling element 11 and reflected so that the light emerges again at another point and can be coupled into the second light guide rod 5. In the second light guide rod 5, the light is still reflected in the desired direction of propagation and then passed on.
  • At least two light guide rods 5, 7 and at least one coupling element 11 are provided here. However, more coupling elements can also be provided along the two light guide rods, or more than two light guide rods and several coupling elements 11 are provided.
  • a change in the color of the headlight light can be achieved by coloring the second light guide rod.
  • the second light guide rod is then colored in accordance with the desired light color.

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Abstract

Die Erfinding betrifft eine Beleuchtungs- und Signalvorrichtung (1) für Fahr- oder Flugzeuge, mit einer Lichtquelle (6) und Mitteln zum Konzentrieren der Strahlung dieser Quelle auf das Eintrittsende eines durchsichtigen Stabes (2), wobei sich der Stab (2) entlang einer Längsachse A erstreckt und schräg zu der Längsachse mehrere reflektierende Facetten (3) aufweist, an welchen Licht mit einer bestimmten Intensität austritt, wobei die Facetten optisch mit optischen Linsen (15) zusammenwirken, die am Austritt eines Lichtleitstabes (2) im Weg der von den Facetten (3) reflektierten elementaren Lichtbündel angeordnet sind, wobei lichtsteuernde Elemente (5) vorgesehen sind, die durch Änderung der Reflexion an der Facette (3) eine Lichtumlenkung oder einen Lichtdurchtritt ermöglichen. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass zum Lichtdurchtritt in den Strahlengang des ausgekoppelten Strahles zum Wiedereinkoppeln des Strahles ein Einkoppelelement einschiebbar ist.

Description

Beleuchtungs- und Signalvorrichtungen für Fahr- oder Flugzeuge
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungs- und Signalvorrichtung für Fahr- oder Flugzeuge gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Beleuchtungs- und Signalvorrichtung ist aus der DE 196 13 211 AI bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Lichtquelle auf, deren Licht in einen optischen Stab fokussiert wird. Durch reflektierende Facetten wird an bestimmten Stellen Licht aus dem Stab ausgekoppelt und über optische Linsen auf das gewünschte Beleuchtungsfeld geleitet. Die Längsachse des Lichtleiters bildet zu den Facetten einen spitzen Winkel, wobei die Neigung der Facetten so bemessen ist, daß an den Facetten Totalrefllexion auftritt. In der nichtvorveröffentlichten DE 199 31 008 wird offenbart, wie Änderungen in der Lichtverteilung erzielbar sind. Um die Lichtverteilung zu beeinflussen sind die Lichttransmission steuerbare Elemente denkbar, die beispielsweise zwischen Lichtquelle und Stab oder vor der jeweiligen Linse angebracht werden. Je nach Schaltzustand des lichtsteuernden Elementes erfolgt eine Lichtumlenkung oder ein Lichtdurchtritt, so daß auf diese Art eine Änderung der Lichtverteilungsfläche auf der Straße erfolgt. Das lichtsteuernde Element ist unter schrägem Winkel in den Teil des Lichtleiters eingefügt, der die Facette beleuchtet. Das lichtsteuernde Element unterbricht den Lichtleiterstab durch Spalte mit geringem Abstand. An der ersten Trennstelle wird eine neue Facette gebildet, an der das Licht durch Totalreflexion in eine andere Richtung gelenkt wird. Durch beidseitiges Anfügen des Elements an den Lichtleiterstab werden die Spalte geschlossen. Da das lichtsteuernde Element eine ähnliche optische Dichte wie der Lichtleiter aufweist, tritt keine Grenzflächenreflexion mehr auf. Das Licht kann den Stab durch das Element hindurch unvermindert passieren und die ursprüngliche Facette beleuchten.
Bei dieser Art einer Signal- und Beleuchtungsvorrichtung ist von Nachteil, daß die Herstellung eines optischen Kontaktes schwierig ist. Um einen optischen Kontakt herzustellen, wird gewöhnlich ein Verbindungsmedium benötigt, das die beiden Lichtleiter so eng zusammenfügt, daß ein optischer Kontakt entsteht. Eine andere Möglichkeit ist, daß die Lichtleitstäbe aus elastischem Material bestehen, damit sie leicht aneinander gedrückt werden können und so ein optischer Kontakt entsteht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es einen kompakten Scheinwerfer mit variabler Lichtverteilung so zu verbessern, daß die Lichtverteilung einfach zu realisieren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des
Erfindungsgegenstandes sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltungen liegt darin, daß bei einem Scheinwerfer mit Lichtleittechnik auf einfache Weise eine variable ι Lichtverteilung erzielt wird, wobei eine Lichtauskopplung aus einem Lichtleitstab und die Wiedereinkopplung in einen anderen Lichtleitstab erfolgt und damit eine variable Lichtverteilung des Scheinwerferlichts realisiert wird. Durch geeignete Anordnungen kann auch die Lichtintensität, sowie die Farbe verändert werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit Figurenbeschreibungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugleuchten einheit mit einem Lichtleitersystem, Fig. 2 ein Ausschnitt aus einem optischen Lichtleitstab mit einem translatorisch ankoppelbaren Lichtleitstab,
Fig. 3 ein Aussschnitt aus einem optischen Lichtleitstab mit einem translatorisch bewegbaren Kopplungselement.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit 1 mit einem Lichtleitersystem, insbesondere für einen Scheinwerfer eines Fahrzeuges oder Flugzeuges, wobei die Fahrzeugleuchtvorrichtung 1 eine Leuchtquelle 6 aufweist, die das Licht in einen optischen Stab 2 einkoppelt. Das Licht wird von dem aus Lichtleitern 7 aufgebauten optischen Stab 2 weitergeleitet, wird an den Facetten 3 reflektiert, wobei die Facetten mit optischen Linsen 15 zusammenwirken, die am Austritt eines Lichtleiters 7 im Weg der von den Facetten 3 reflektierten elementaren Lichtbündel angeordnet sind, und tritt anschließend aus den Lichtleitern 7 aus. Die lichtsteuernden Elemente 5 können in den Lichtleiter 7 integriert sein und/oder unmittelbar auf oder an der Facette 3 anschließen. Je nach Schaltzustand des lichtsteuernden Elementes 5 erfolgt eine Lichtumlenkung oder ein Lichtdurchtritt, so daß auf diese Art eine Änderung der Lichtverteilungsfläche auf der Straße erfolgt. Die verschiedenen Lichtverteilungsflächen bilden das Scheinwerferlicht. Zum Lichtdurchtritt ist in den Strahlengang des ausgekoppelten Strahles zum Wiedereinkoppeln des Strahles ein Einkoppelelement einschiebbar. So können durch die richtige Beschaltung verschiedene Scheinwerfereinstellungen realisiert werden. Über diesen Steuerungsmechanismus ist eine situationsgerechte Lichtverteilungssteuerung auf der Straße möglich. Ein Kurvenlicht, das sich an die Straße entsprechend der Kurve anpaßt oder auch eine Scheinwerfersteuerung, die Ortsinformationen aus Satellitennavigationssystemen verwendet, kann dadurch einfach und genau realisiert werden. Zur Steuerung des Scheinwerferlichtes ist eine Steuereinheit vorgesehen, die die Lichtdurchlässigkeit und Lichtabsorption oder -reflektion der lichtsteuernden Elemente so steuert, daß eine vorgegebene Lichtverteilung auf der Straße entsteht.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem optischen Lichtleitstab 7 mit einem translatorisch ankoppelbaren Lichtleitstab 5. Die beiden Lichtleitstäbe 5,7 weisen Grenzflächen auf, die um eine Lichteinkopplung aus dem ersten Lichtleitstab 7 in den zweiten Lichtleitstab 5 nicht über einen optischen Kontakt der beiden Lichtleitstäbe 5,7 erfolgt. Die beiden Lichtleitstäbe 5,7 berühren sich nicht. Der Lichtdurchtritt erfolgt durch translatorische Parallelverschiebung eines der beiden Lichtleitstäbe 5,7 als Einkoppelelement in den Strahlengang des aus dem anderen Lichtleitstab ausgekoppelten Strahles. Das Licht koppelt aus dem ersten Lichtleitstab 7 aus und tritt in die Luft oder das den Lichtleitstab 7 umgebende Medium ein bevor es wieder auf den zweiten Lichtleitstab 5 trifft und in den zweiten Lichtleitstab 5 einkoppelt. Das Licht durchläuft den ersten Lichtleitstab 7 bis es an die Neigung trifft, die den Winkel der Totalreflektion aufweist. An dieser Neigung wird das Licht nach unten in -z-Richtung abgelenkt und verläßt nach Durchlaufen des Lichtleiters den ersten Lichtleitstab 7 und tritt in das den Lichtleitstab 7 umgebende Medium ein. In diesem Medium bewegt sich das Licht bis es auf den zweiten Lichtleitstab 5 trifft, in den es einkoppelt und wieder an einer Neigung, die den Winkel der Totalreflektion aufweist, in die gewünschte Ausbreitungsrichtung reflektiert wird, in welcher es sich ausbreitet. Der zweite Lichtleitstab 5 ist räumlich versetzt angeordnet und wird translatorisch unter oder neben den ersten Lichtleitstab 7 bewegt bis das aus dem ersten Lichtleitstab 7 ausgekoppelte Licht wieder in den ersten Lichtleitstab 7 eingekoppelt werden kann. Es erfolgt dann eine Lichtweiterleitung durch den zweiten Lichtleitstab 5. Je größer der Überlappungsbereich der beiden Lichtleitstäbe 5,7 ist, desto größer ist die Menge an Licht, die weitergeleitet wird. Durch die Größe des Überlappungsbereiche erfolgt eine Einstellung der Lichtintensität. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem optischen Lichtleitstab 7 mit einem translatorisch bewegbaren Kopplungselement 11. Die beiden Lichtleitstäbe 5,7 sind ortsfest angeordnet, wobei das aus dem Lichtleitstab 7 ausgekoppelte Licht von einem Einkoppelelement 11 reflektiert und in den Lichtleitstab 5 eingekoppelt wird, wobei der Lichtdurchtritt durch translatorische Parallelverschiebung des Kopplungselementes 11 erfolgt. Die beiden Lichtleitstäbe 5,7 sind in einem geeigneten Abstand zueinander fest angeordnet. Das Kopplungselement 11 kann in den Lichtweg so hineinbewegt werden, daß das aus dem ersten Lichtleitstab 7 ausgekoppelte Licht über das Kopplungselement 11 in den zweiten Lichtleitstab 5 hineinreflektiert wird. Der erste Lichtleitstab 7 besitzt eine geneigte Fläche, die das Licht nach unten reflektiert, wo das Licht den Lichtleitstab 7 verläßt. Befindet sich das Kopplungselement 11 in diesem Strahlengang wird das Licht in das Kopplungselement 11 eingekoppelt und so reflektiert, daß das Licht an einer anderen Stelle wieder austritt und in den zweiten Lichtleitstab 5 eingekoppelt werden kann. Im zweiten Lichtleitstab 5 wird das Licht noch in die gewünschte Ausbreitungsrichtung reflektiert und dann weitergeleitet. Es sind hierbei wenigstens zwei Lichtleitstäbe 5,7 und wenigstens ein Einkoppelelement 11 vorgesehen. Es können aber auch mehr Einkoppelelemente entlang der beiden Lichtleitstäbe vorgesehen sein oder aber es sind mehr als zwei Lichtleitstäbe und mehrere Einkoppelelemente 11 vorgesehen.
Bei den Anordnungen der Fig. 2 und Fig. 3 kann eine Farbveränderung des Scheinwerferlichtes erreicht werden, indem der zweite Lichtleitstab eingefärbt ist. Der zweite Lichtleitstab ist dann entsprechend der gewünschten Lichtfarbe eingefärbt.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungs- und Signalvorrichtung für Fahr- oder Flugzeuge, mit einer Lichtquelle (6) und Mitteln zum Konzentrieren der Strahlung dieser Quelle auf das Eintrittsende eines durchsichtigen Stabes (2) , wobei sich der Stab (2) entlang einer Längsachse A erstreckt und schräg zu der Längsachse (A) mehrere reflektierende Facetten (3) aufweist, an welchen Licht mit einer bestimmten Intensität austritt, wobei die Facetten (3) optisch mit optischen Linsen (15) zusammenwirken, die am Austritt eines Lichtleitstabes (7) im Weg der von den Facetten (3) reflektierten elementaren Lichtbündel angeordnet sind, wobei lichtsteuernde Elemente (5) vorgesehen sind, die durch Änderung der Reflexion an der Facette (3) eine Lichtumlenkung oder einen Lichtdurchtritt ermöglichen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Lichtdurchtritt in den Strahlengang des ausgekoppelten Strahles zum Wiedereinkoppeln des Strahles ein Einkoppelelement (11) einschiebbar ist.
2. Beleuchtungs- und Signalvorrichtung für Fahr- oder Flugzeuge nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lichtdurchtritt durch translatorische Verschiebung eines der beiden Lichtleitstäbe (5,7) als Einkoppelelement (11) in den Strahlengang des aus dem anderen Lichtleitstab ausgekoppelten Strahles erfolgt.
3. Beleuchtungs- und Signalvorrichtung für Fahr- oder Flugzeuge nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Lichtleitstäbe (5,7) ortsfest angeordnet sind, wobei das aus dem Lichtleitstab (7) ausgekoppelte Licht von einem Einkoppelelement (11) reflektiert und in den Lichtleitstab (5) eingekoppelt wird, wobei der Lichtdurchtritt durch translatorische Parallelverschiebung des Einkoppelelementes (11) erfolgt.
4. Beleuchtungs- und Signalvorrichtung für Fahr- oder Flugzeuge nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtintensität über die Größe des Überlappungsbereiches erfolgt.
5. Beleuchtungs- und Signalvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Farbänderung des Lichts der Lichtleitstab (5) , in den das Licht eingekoppelt wird, in der Farbe des gewünschten Lichts eingefärbt ist.
6. Beleuchtungs- und Signalvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens zwei Lichtleitstäbe (5,7) und wenigstens ein Einkoppelelement (11) vorgesehen ist.
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