WO2017042345A1 - Beleuchtungsvorrichtung für fahrzeuge - Google Patents

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WO2017042345A1
WO2017042345A1 PCT/EP2016/071325 EP2016071325W WO2017042345A1 WO 2017042345 A1 WO2017042345 A1 WO 2017042345A1 EP 2016071325 W EP2016071325 W EP 2016071325W WO 2017042345 A1 WO2017042345 A1 WO 2017042345A1
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hologram
light
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luminous
lighting device
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PCT/EP2016/071325
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Martin Mügge
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Hella Kgaa Hueck & Co.
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    • G03H2222/34—Multiple light sources

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for vehicles with a closed by a transparent cover housing containing a hologram lamp unit with a light source unit and with an optical unit containing a hologram element for generating a hologram illuminated surface.
  • a lighting device for vehicles which has a flat light guide. On a narrow side of the surface light guide light is coupled. Decoupling elements are arranged on a rear flat side of the flat optical waveguide in the main emission direction, so that coupled-in light incident on it is reflected toward a front flat side and decoupled there. As a result, a luminous area is generated for generating a predetermined light distribution.
  • a disadvantage of the known lighting device is that the decoupling elements are produced by printing or formed as an erosion or etching structure, so that they are clearly visible to a viewer, especially in the non-illuminated state of the same. This is perceived as disturbing.
  • the illuminating device has a hologram luminous unit which has, on the one hand, a light source unit and, on the other hand, an optical unit with a hologram element.
  • the hologram element has such a structure that a light beam emitted from the light source unit is diffracted in accordance with a predetermined light distribution.
  • a lighting device for vehicles is known in which the hologram element is applied to a cover of the lighting device.
  • a virtual hologram luminescent surface for generating, for example, a turn signal function runs in the plane of the hologram element.
  • a disadvantage of the known lighting device is that the hologram illuminated surface only causes a flat appearance.
  • planar luminous elements which are designed as OLED elements.
  • OLED elements are surface-mounted LED light sources for generating an arbitrarily shaped, homogeneously luminous light surface.
  • the OLED technology is very complex and therefore expensive.
  • a light function with OLED Elements must be structurally received and held, so that always on at least one side of the OLED element, a holding geometry must be provided, which is visible to a viewer.
  • the appearance of a light function with one or more OLED elements can advantageously be improved and replaced by using a virtual hologram light surface, since this does not require a constructive connection, but appears as a floating luminous surface generated in the space.
  • the invention in connection with the preamble of claim 1, characterized in that the hologram element between the light source unit and the cover is arranged so that it is backlit by means of the light source unit, and in that the hologram element has such a structure that the Hologrammleucht Structure between the hologram element and the cover is arranged to form a distance to the hologram element and the cover.
  • the hologram illumination unit has such a hologram element that a virtual hologram luminescent surface is formed in a region between the hologram element and a cover plate of the illumination device. This results in a floating, virtual luminous surface, which provides a space due to a distance to the cover of a light function generated thereby.
  • the hologram illuminated surface is formed as a diffused light-emitting virtual luminous surface, in which the light is diffused.
  • the viewer perceives them as a uniform, homogeneously luminous surface.
  • the hologram luminous surface may alternatively have a structuring which is visible to the viewer. Due to the distance of the hologram luminous surface to the cover, the light emission surface of the cover can also be increased.
  • the hologram luminous surface extends evenly and / or parallel to the hologram element.
  • the hologram lighting unit advantageously has a simple construction.
  • the hologram element is designed as a volume hologram element.
  • the volume hologram element may be formed as a volume transmission hologram element or as a volume reflection hologram element.
  • Light directing structures of the volume hologram element are almost invisible to the viewer.
  • the light distribution information written in the hologram element includes information about geometric transformations and phase transformations.
  • the volume hologram element is illuminated by a light source, the incident light is diffracted according to the light distribution information stored in the volume hologram element at its lattice structures, so that a light field with a specific spectral geometric intensity distribution function is generated, whereby a desired light radiation, light direction and / or light distribution is achieved .
  • the hologram element which is designed as a defractive optical element, improve the efficiency of the optical unit, because a more precise light control or light distribution is achieved by means of the diffraction structures.
  • the light guidance information of the hologram element is always based on the illumination from a predefined direction, the so-called reference or reconstruction direction.
  • the hologram element When calculating the optics or when writing the hologram element, this preselected reference direction is defined. If the finished hologram element is then illuminated from the reference direction, then the light steering or the deposited functionality is activated and the hologram element diffracts the incident light in the desired manner by means of the diffraction structure inscribed in it.
  • the volume hologram element may be formed as a film and has a nearly transparent appearance.
  • the hologram element is formed as a surface hologram, preferably introduced as a surface structure into an injection mold and as a transmission hologram directly onto a transparent lens or as a reflection hologram on a non-transparent, reflective component.
  • the same hologram element is assigned a plurality of light sources, which are located in different orientation to the hologram element.
  • the hologram element thus has different diffraction information, so that different hologram illuminated areas can be generated depending on the control of the light sources.
  • These hologram luminous areas can be superimposed as partial hologram luminous areas to a given light distribution.
  • the partial hologram luminous surfaces can be arranged on a common plane or with a depth offset to one another on different planes.
  • the hologram luminous surfaces can also be provided as full hologram luminous surfaces, each of which generates a separate predetermined light distribution.
  • this space-saving multiple light distributions can be generated.
  • a separate lighting unit for generating a further light distribution is arranged in the main emission direction of the illumination unit behind the hologram element. Since the hologram element is transparent, thus a light distribution by means of a conventional lighting unit (without hologram element) can be used to save space.
  • a plurality of hologram luminous units are provided, which are arranged in the horizontal and / or vertical direction next to each other and / or overlapping each other. In this way, advantageously, a three-dimensional effect of the light function can be generated.
  • the hologram element is structured in such a way that the hologram luminous surface is polygonal.
  • the hologram Luminous surface thus has an additional spatiality, which leads to an improved depth effect of the hologram lamp unit.
  • FIG. 1 shows a vertical section through a hologram lighting unit after a first
  • Fig. 2 is a vertical section through the hologram lamp unit after a second
  • Fig. 3 is a vertical section through the hologram lamp unit after a third
  • FIG. 4 shows a vertical section through a lighting device with a hologram lighting unit and a conventional lighting unit
  • FIG. 5 is a front view of a lighting device having a plurality of horizontally juxtaposed hologram luminous units, wherein hologram luminous surfaces thereof are overlapped with each other,
  • FIG. 6 shows a front view of the illumination device with hologram luminaire units arranged side by side in a horizontal direction, wherein a plurality of hologram luminaire units each have partial hologram luminous surfaces arranged offset from each other in the main emission direction, and
  • FIG. 7 is a front view of the lighting device with a plurality of
  • Hologram luminaire units each with polygonal hologram light produce.
  • a lighting device serves to generate signal functions, for example a direction indicator, taillight, brake light, position light or daytime running light function. It can be used in the rear or bow area of the vehicle or as another lamp.
  • a hologram lighting unit 2 is arranged within a housing 1.
  • the housing 1 is closed by a transparent cover 3.
  • the hologram light unit 2 includes a light source unit 4 having a light source 4 'and a hologram element 5 disposed on a support 6.
  • the light source 4 ' may be formed as an LED light source or as a laser light source (laser diode) or as a separate semiconductor-based light source.
  • the light source 4 ' is at an acute angle ⁇ obliquely offset from the vertically extending hologram element 5 is arranged.
  • the hologram element 5 is formed as a holographic-optical element belonging to the class of the diffractive optical elements.
  • Defractive optical elements are characterized by significantly smaller optical structures that diffract the light in a limited spectral and / or angular range compared to conventional refractive optical elements.
  • the defractive optical elements may be implemented as a grating, lens or mirror beam splitter and / or as a combination thereof.
  • the hologram element 5 is formed as a volume hologram element, for example in the form of an emulsion or a film.
  • the hologram element 5 is connected to the flat carrier 6 by gluing or by welding and / or ultrasonic welding. Alternatively, the hologram element 5 may also be preformed by deep drawing, so that it is over-molded as an insert in an injection mold with a transparent material which forms the flat and transparent support 6.
  • the carrier 6 is transparent, for example formed as a lens.
  • the hologram element 5 is in Main emission H of the lighting device behind the planar support 6 is arranged.
  • the planar support 6 is fixed, for example, on a holder 7 of the housing 1.
  • the volume hologram element 5 can be designed as a volume transmission hologram element or as a volume reflection hologram element.
  • the hologram element 5 is arranged in a region between the light source 4 'and the cover 3. The hologram element 5 is thus arranged backlit by the light source 4 '.
  • the hologram element 5 may be formed as a surface hologram element.
  • the hologram element 5 has such a structure that a hologram luminescent surface 8 is arranged at a distance a from the hologram element 5 and at a distance b from the cover plate 3 between the hologram element 5 and the cover plate 3.
  • the hologram luminescent surface 8 thus virtually forms a floating, virtual luminous surface.
  • the hologram illuminated surface 8 causes a diffuse emission of a light beam L1 generated by the light source 4 '. The observer thus perceives the laurel luminescent surface 8 as a uniform, uniformly luminous surface.
  • the hologram luminous surface 8 is arranged flat and parallel to the hologram element 5 and substantially to the cover disk 3.
  • the hologram luminous surface 8 can also be arranged at an angle to the hologram element 5 or the cover disk 3.
  • the hologram element 5 may have such a structure that the hologram luminescent surface 8 is designed as a structured luminous surface with a visible structure pattern.
  • an optical element 9 namely a lens, is arranged between the light source 4 'and the hologram element 5.
  • the light or light beam L1 emitted by the light source 4 ' can be focused onto the hologram element 5.
  • Same components or component functions The different embodiments are provided with the same reference numerals.
  • a plurality of light sources 4 ', 4 " can be assigned to the same hologram element 5.
  • the light sources 4' and 4" are arranged or aligned in different directions relative to the hologram element 5.
  • the hologram element 5 in each case has light information assigned to the light source 4 ', 4 ", so that different hologram illuminated surfaces 8, 8' are produced by selectively activating the light sources 4 ', 4".
  • the light beam L1 'emitted by the second light source 4' causes in the hologram element 5 to generate a second partial hologram luminous surface 8 'which, together with the first sub-hologram luminous surface 8, produces the predetermined light distribution, namely a brake light distribution
  • the first light source 4 ' is activated, the luminance is lower, so that a comparatively weaker tail light distribution is produced. It is assumed that both light sources 4', 4 "emit red light color.
  • the hologram element 5 can also be structured in such a way that the hologram luminous surfaces 8, 8 'each serve as full-field illuminated areas for generating a separate light distribution. If, for example, only the first light source 4 'is activated, the first hologram illuminated surface 8 can serve to produce the tail light function. If only the second light source 4 "is activated, the second hologram illuminating surface 8 'can serve to generate a direction-indicating function, provided that the second light source 4 emits" light L1' yellow light color.
  • the light sources 4 ', 4 " can thus be controlled independently of one another for the optional generation of the at least two different hologram illumination surfaces.
  • chen 8, 8 ' which lie in a common plane or have a depth offset from one another.
  • the depth offset preferably runs in the main emission direction, in which the hologram luminous surfaces 8, 8 'can be offset in parallel or can not run parallel to one another at an acute angle.
  • the invention thus enables the space-saving generation of different light distributions with a single hologram element 5.
  • a lighting device which differs from the lighting device according to FIG. 1 in that a separate lighting unit 10 for generating a further light distribution is arranged in the main radiation direction H behind the hologram element 5.
  • the lighting unit 10 consists of a light source 11, which may be formed, for example, as an LED light source, and a reflector 12. By selectively activating the light source 4 'and 11' different light distributions can be generated. Since the hologram element 5 and the carrier 6 are formed transparent, upon non-activation of the light source 4 'and activation of the light source 11 by means of a radiated light L2, a light distribution can be generated, which is exclusively caused by the light unit 10.
  • a plurality of hologram luminaire units 2 shown in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 4 are arranged side by side in the horizontal direction.
  • the hologram luminous units 2 each generate hologram luminous surfaces 8, of which adjacent hologram luminous surfaces 8 are arranged overlapping each other. This creates a three-dimensional appearance of the resulting light function. It is assumed that all the light sources 4 'of the hologram luminaire units 2 are driven simultaneously or the hologram elements 5 are of the same design, so that only a single light function is generated.
  • different hologram light units 2 may be arranged side by side, so that a plurality of light functions can be generated.
  • the hologram luminous units 2 can also be arranged in the vertical direction next to one another or additionally, if appropriate, with the overlap of adjacent hologram luminous surfaces 8.
  • hologram luminaire units 2 can be arranged next to one another in the horizontal direction - as in the embodiment according to FIG. 5.
  • the hologram elements 5 of the hologram luminaire units 2 are structured in such a way that partial hologram luminous surfaces 18, 18
  • the partial hologram luminous surfaces 18, 18 ', 18 "thus run in different planes, which are arranged offset in the main emission direction H relative to one another. This gives the light function an appearance with a reinforced depth impression.
  • a plurality of hologram luminous units 2 are arranged next to one another in the horizontal direction, the hologram elements 5 being structured in such a way that the hologram luminaire units 2 each generate polygonal luminous surfaces 28.
  • the hologram luminous surface 28 has a quasi-three-dimensional structure, wherein a front surface 29 and beveled edge surfaces 30 and a rear surface, not shown, are formed.
  • the hologram luminous surface 28 thus has a three-dimensional design for forming a three-dimensional luminous surface.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossenen Gehäuse enthaltend eine Hologrammleuchteinheit mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer Optikeinheit enthaltend ein Hologrammelement zur Erzeugung einer Hologrammleuchtfläche, wobei das Hologrammelement zwischen der Lichtquelleneinheit und der Abdeckscheibe angeordnet ist, so dass es mittels der Lichtquelleneinheit hinterleuchtbar ist, und dass das Hologrammelement eine solche Struktur aufweist, das die Hologrammleuchtfläche zwischen dem Hologrammelement und der Abdeckscheibe unter Bildung eines Abstandes zu dem Hologrammelement und der Abdeckscheibe angeordnet ist.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossenen Gehäuse enthaltend eine Hologrammleuchteinheit mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer Optikeinheit enthaltend ein Hologrammelement zur Erzeugung einer Hologrammleuchtfläche.
Aus der EP 2 354 637 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die einen flächigen Lichtleiter aufweist. An einer Schmalseite des Flächen lichtleiters wird Licht eingekoppelt. Auf einer in Hauptabstrahlrichtung hinteren Flachseite des flächigen Lichtleiters sind Auskoppelelemente angeordnet, so dass auf sie auftreffendes eingekoppeltes Licht zu einer vorderen Flachseite hin reflektiert und dort ausgekoppelt wird. Hierdurch wird eine Leuchtfläche zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung erzeugt. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass die Auskoppelelemente durch Bedruckung hergestellt oder als eine Erodier- oder Ätzstruktur ausgebildet sind, so dass sie für einen Betrachter deutlich sichtbar sind, vor allem auch im nichtbeleuchteten Zustand derselben. Dies wird als störend empfunden. Solche wahrnehmbaren optischen Strukturen in einer Leuchtfläche sind vermeidbar, wenn die Beleuchtungsvorrichtung eine Hologrammleuchteinheit aufweist, die zum einen eine Lichtquelleneinheit und zum anderen eine Optikeinheit mit einem Hologrammelement aufweist. Das Hologrammelement weist eine solche Struktur auf, dass ein von der Lichtquelleneinheit abgestrahltes Lichtbündel entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung gebeugt wird. Aus der DE 44 21 306 C2 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, bei der das Hologrammelement an einer Abdeckscheibe der Beleuchtungsvorrichtung aufgebracht ist. Eine virtuelle Hologrammleuchtfläche zur Erzeugung beispielsweise einer Fahrtrichtungsanzeigerfunktion verläuft in der Ebene des Hologrammelementes. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass die Hologrammleuchtfläche lediglich ein flächiges Erscheinungsbild hervorruft.
Bekannt sind ebenfalls flächige Leuchtelemente, die als OLED-Elemente ausgeführt sind. OLED-Elemente sind flächig ausgeführte LED-Lichtquellen zur Erzeugung einer beliebig geformten, homogen leuchtenden Lichtfläche. Die OLED-Technologie ist sehr aufwändig und damit kostenintensiv. Bei der Gestaltung einer Lichtfunktion mit OLED- Elementen müssen diese konstruktiv aufgenommen und gehalten werden, so dass immer an mindestens einer Seite des OLED-Elements eine Haltegeometrie vorgesehen sein muss, die für einen Betrachter sichtbar ist. Das Erscheinungsbild einer Lichtfunktion mit einer oder mehreren OLED-Elementen kann vorteilhaft verbessert und ersetzt sein durch Nutzung einer virtuellen Hologrammleuchtfläche, da diese keine konstruktive Anbindung benötigt, sondern als schwebende, im Raum erzeugte Leuchtfläche in Erscheinung tritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Hologrammleuchteinheit derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Variabilität im Erscheinungsbild der Hologrammleuchteinheit geschaffen wird, wobei insbesondere ein räumliches Erscheinungsbild der Hologrammleuchteinheit verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Hologrammelement zwischen der Lichtquelleneinheit und der Abdeckscheibe angeordnet ist, so dass es mittels der Lichtquelleneinheit hinterleuchtbar ist, und dass das Hologrammelement eine solche Struktur aufweist, das die Hologrammleuchtfläche zwischen dem Hologrammelement und der Abdeckscheibe unter Bildung eines Abstandes zu dem Hologrammelement und der Abdeckscheibe angeordnet ist.
Nach der Erfindung weist die Hologrammleuchteinheit ein solches Hologrammelement auf, das eine virtuelle Hologrammleuchtfläche in einem Bereich zwischen dem Hologrammelement und einer Abdeckscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine schwebende, virtuelle Leuchtfläche, die aufgrund eines Abstandes zu der Abdeckscheibe einer damit erzeugten Lichtfunktion eine Räumlichkeit verschafft.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hologrammleuchtfläche als eine diffuses Licht abstrahlende virtuelle Leuchtfläche ausgebildet, bei der das Licht diffus gestreut wird. Der Betrachter nimmt sie als gleichmäßig, homogen leuchtende Fläche wahr. Die Hologrammleuchtfläche kann alternativ eine Strukturierung aufweisen die für den Betrachter sichtbar ist. Aufgrund des Abstandes der Hologrammleuchtfläche zu der Abdeckscheibe kann zudem die Lichtabstrahlfläche der Abdeckscheibe vergrößert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung verläuft die Hologrammleuchtfläche eben und/oder parallel zu dem Hologrammelement. Vorteilhaft weist hierdurch die Hologrammleuchteinheit einen einfachen Aufbau auf.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Hologrammelement als ein Volumenhologrammelement ausgebildet. Das Volumenhologrammelement kann als Volumen- transmissionshologrammelement oder als ein Volumenreflexionshologrammelement ausgebildet sein. Lichtlenkende Strukturen des Volumenhologrammelementes sind nahezu unsichtbar für den Betrachter. Die in dem Hologrammelement eingeschriebenen Lichtverteilungsinformationen schließen Informationen über geometrische Transformationen und Phasentransformationen ein. Wird das Volumenhologrammelement von einer Lichtquelle beleuchtet, wird das eingestrahlte Licht entsprechend dem im Volumenhologrammelement hinterlegten Lichtverteilungsinformationen an dessen Gitterstrukturen gebeugt, so dass ein Lichtfeld mit einer bestimmten spektralen geometrischen Intensitätsverteilungsfunktion erzeugt wird, wobei eine gewünschte Lichtab- strahlung, Lichtrichtung und/oder Lichtverteilung erzielt wird. Vorteilhaft kann das Hologrammelement, das als defraktiv optisches Element ausgebildet ist, die Effizienz der Optikeinheit verbessern, weil eine genauere Lichtlenkung bzw. Lichtverteilung mittels der Beugungsstrukturen erreicht wird. Die Lichtlenkungsinformation des Hologrammelementes ist immer bezogen auf die Beleuchtung aus einer vordefinierten Richtung, der sogenannten Referenz- oder Rekonstruktionsrichtung. Bei der Berechnung der Optik bzw. beim Schreiben des Hologrammelementes ist diese vorgewählte Referenzrichtung definiert. Wird das fertige Hologrammelement dann aus der Referenzrichtung beleuchtet, so wird die Lichtlenkung bzw. die hinterlegte Funktionalität aktiviert und das Hologrammelement beugt mittels der oingoprägton eingeschriebenen Beugungsstruktur das einfallende Licht in der gewünschten Art und Weise. Das Volumenhologrammelement kann als Folie ausgebildet sein und zeigt ein nahezu transparentes Erscheinungsbild. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Hologrammelement als ein Oberflächenhologramm, vorzugsweise eingebracht als eine Oberflächenstruktur in ein Spritzgusswerkzeug und als Transmissionshologramm direkt auf eine transparente Lichtscheibe oder als Reflexionshologramm auf ein nicht transparentes, reflektierendes Bauteil abgeformt, ausgebildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind demselben Hologrammelement mehrere Lichtquellen zugeordnet, die sich in unterschiedlicher Orientierung zu dem Hologrammelement befinden. Das Hologrammelement weist somit unterschiedliche Beugungsinformationen auf, so dass in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Lichtquellen unterschiedliche Hologrammleuchtflächen erzeugt werden können. Diese Hologrammleuchtflächen können als Teil-Hologrammleuchtflächen überlagert werden zu einer vorgegebenen Lichtverteilung. Die Teil-Hologrammleuchtflächen können auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein oder mit einem Tiefenversatz zueinander auf unterschiedlichen Ebenen. Alternativ können die Hologrammleuchtflächen auch als Voll-Hologrammleuchtflächen vorgesehen sein, die jeweils eine gesonderte vorgegebene Lichtverteilung erzeugen. Vorteilhaft können hierdurch platzsparend mehrere Lichtverteilungen erzeugt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit hinter dem Hologrammelement eine gesonderte Leuchteinheit zur Erzeugung einer weiteren Lichtverteilung angeordnet. Da das Hologrammelement transparent ausgebildet ist, kann somit eine Lichtverteilung mittels einer herkömmlichen Leuchteinheit (ohne Hologrammelement) platzsparend genutzt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Hologrammleuchteinheiten vorgesehen, die in horizontaler und/oder vertikaler Richtung nebeneinander und/oder überlappend zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine dreidimensionale Wirkung der Lichtfunktion erzeugt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Hologrammelement derart strukturiert ausgebildet, dass die Hologrammleuchtfläche polygonartig verläuft. Die Hologramm- leuchtfläche weist somit eine zusätzliche Räumlichkeit auf, die zu einer verbesserten Tiefenwirkung der Hologrammleuchteinheit führt.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Hologrammleuchteinheit nach einer ersten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Hologrammleuchteinheit nach einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die Hologrammleuchteinheit nach einer dritten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Hologrammleuchteinheit und einer herkömmlichen Leuchteinheit,
Fig. 5 eine Vorderansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von in horizontaler Richtung nebeneinander angeordneter Hologrammleuchteinheiten, wobei Hologrammleuchtflächen derselben überlappend zueinander angeordnet sind,
Fig. 6 eine Vorderansicht der Beleuchtungsvorrichtung mit in horizontaler Richtung nebeneinander angeordneten Hologrammleuchteinheiten, wobei mehrere Hologrammleuchteinheiten jeweils in Hauptabstrahlrichtung versetzt zueinander angeordnete Teil-Hologrammleuchtflächen aufweisen, und
Fig. 7 eine Vorderansicht der Beleuchtungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von
Hologrammleuchteinheiten, die jeweils polygonartige Hologrammleuchtflä- chen erzeugen.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung dient zur Erzeugung von Signalfunktionen, beispielsweise einer Fahrtrichtungsanzeige-, Schlusslicht-, Bremslicht-, Positionslicht- oder Tagfahrlichtfunktion. Sie kann im Heck- oder Bugbereich des Fahrzeuges oder als sonstige Leuchte eingesetzt werden.
Nach einer ersten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 1 ist innerhalb eines Gehäuses 1 eine Hologrammleuchteinheit 2 angeordnet. Das Gehäuse 1 ist durch eine transparente Abdeckscheibe 3 verschlossen.
Die Hologrammleuchteinheit 2 umfasst eine Lichtquelleneinheit 4 mit einer Lichtquelle 4' und ein Hologrammelement 5, das auf einem Träger 6 angeordnet ist.
Die Lichtquelle 4' kann als eine LED-Lichtquelle oder als eine Laser-Lichtquelle (Laserdiode) oder als eine gesonderte halbleiterbasierte Lichtquelle ausgebildet sein. Die Lichtquelle 4' ist unter einem spitzen Winkel α schräg versetzt zu dem vertikal verlaufenden Hologrammelement 5 angeordnet. Das Hologrammelement 5 ist als ein holographisch-optisches Element ausgebildet, das zur Klasse der defraktiven optischen Elemente gehört. Defraktive optische Elemente zeichnen sich im Vergleich zu herkömmlichen refraktiven optischen Elementen durch deutlich kleinere optische Strukturen aus, die das Licht in einem begrenzten Spektral- und/oder Winkelbereich beugen. Die defraktiv optischen Elemente können als Gitter-, Linsen- oder Spiegelstrahlteiler und/oder als eine Kombination hieraus ausgeführt sein.
Das Hologrammelement 5 ist als ein Volumen hologrammelement ausgebildet, beispielsweise in Form einer Emulsion oder einer Folie. Das Hologrammelement 5 ist mit dem flächig ausgebildeten Träger 6 durch Kleben oder durch Schweißen und/oder Ultraschweißen verbunden. Alternativ kann das Hologrammelement 5 auch durch Tiefziehen vorgeformt sein, so dass es als Einlegeteil in einem Spritzgußwerkzeug mit einem transparenten Material überspritzt wird, das den flächigen und transparenten Träger 6 bildet. Der Träger 6 ist transparent, beispielsweise als eine Lichtscheibe ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Hologrammelement 5 in Hauptabstrahlrichtung H der Beleuchtungsvorrichtung hinter dem flächigen Träger 6 angeordnet. Der flächige Träger 6 ist beispielsweise auf einem Halter 7 des Gehäuses 1 befestigt. Das Volumenhologrammelement 5 kann als ein Volumentransmissionsho- logrammelement oder als ein Volumenreflexionshologrammelement ausgebildet sein.
Das Hologrammelement 5 ist in einem Bereich zwischen der Lichtquelle 4' und der Abdeckscheibe 3 angeordnet. Das Hologrammelement 5 ist somit von der Lichtquelle 4' hinterleuchtbar angeordnet.
Alternativ kann das Hologrammelement 5 als ein Oberflächenhologrammelement ausgebildete sein.
Das Hologrammelement 5 weist eine solche Struktur auf, dass eine Hologrammleuchtfläche 8 in einem Abstand a zu dem Hologrammelement 5 und in einem Abstand b zu der Abdeckscheibe 3 zwischen dem Hologrammelement 5 und der Abdeckscheibe 3 angeordnet ist. Die Hologrammleuchtfläche 8 bildet somit quasi eine schwebende, virtuelle Leuchtfläche. Die Hologrammleuchtfläche 8 bewirkt eine diffuse Abstrahlung eines von der Lichtquelle 4' erzeugten Lichtbündels L1. Der Betrachter nimmt die Ho- logrammleuchtfläche 8 somit als gleichmäßig homogen leuchtende Fläche wahr.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Hologrammleuchtfläche 8 eben und parallel zu dem Hologrammelement 5 und im Wesentlichen zu der Abdeckscheibe 3 angeordnet. Alternativ kann die Hologrammleuchtfläche 8 auch in einem Winkel zu dem Hologrammelement 5 bzw. der Abdeckscheibe 3 angeordnet sein.
Alternativ kann das Hologrammelement 5 eine solche Struktur aufweisen, dass die Hologrammleuchtfläche 8 als strukturierte Leuchtfläche mit einem sichtbaren Strukturmuster ausgebildet ist.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 2 ist im Unterschied zur Beleuchtungsvorrichtung nach Figur 1 ein Optikelement 9, nämlich eine Linse zwischen der Lichtquelle 4' und dem Hologrammelement 5 angeordnet. Hierdurch kann das von der Lichtquelle 4' abgestrahlte Licht bzw. Lichtbündel L1 auf das Hologrammelement 5 gebündelt werden. Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Nach einer dritten Ausführungsform der Hologrammleuchteinheit 2 gemäß Figur 3 können demselben Hologrammelement 5 mehrere, hier zwei, Lichtquellen 4', 4" zugeordnet sein. Die Lichtquellen 4' und 4" sind in unterschiedlichen Richtungen zu dem Hologrammelement 5 angeordnet bzw. ausgerichtet. Das Hologrammelement 5 weist jeweils den Lichtquelle 4', 4" zugeordnete Lichtinformationen auf, so dass durch wahlweises Ansteuern der Lichtquellen 4', 4" unterschiedliche Hologrammleuchtflächen 8, 8' erzeugt werden.
Das von der ersten Lichtquelle 4' abgestrahlte Lichtbündel L1 trifft auf das Hologrammelement 5, so dass die Hologrammleuchtfläche 8 als eine erste Teil- Hologrammleuchtfläche dient. Das von der zweiten Lichtquelle 4" abgestrahlte Lichtbündel L1' bewirkt in dem Hologrammelement 5, dass eine zweite Teil- Hologrammleuchtfläche 8' erzeugt wird, die zusammen mit der ersten Teil- Hologrammleuchtfläche 8 die vorgegebene Lichtverteilung, nämlich eine Bremslichtverteilung, erzeugt. Wenn lediglich die erste Lichtquelle 4' aktiviert ist, ist die Leuchtdichte geringer, so dass eine vergleichsweise schwächere Schlusslichtverteilung erzeugt wird. Es wird davon ausgegangen, dass beide Lichtquellen 4', 4" rote Lichtfarbe abstrahlen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Hologrammelement 5 auch derart strukturiert sein, dass die Hologrammleuchtflächen 8, 8' jeweils als Vollho- logrammleuchtflächen dienen zu Erzeugung einer gesonderten Lichtverteilung. Wenn beispielsweise lediglich die erste Lichtquelle 4' aktiviert ist, kann die erste Hologrammleuchtfläche 8 zur Erzeugung der Schlusslichtfunktion dienen. Wenn lediglich die zweite Lichtquelle 4" aktiviert ist, kann die zweite Hologrammleuchtfläche 8' zur Erzeugung einer Fahrtrichtungsanzeigefunktion dienen. Hierbei sei vorausgesetzt, dass die zweite Lichtquelle 4" Licht L1' gelber Lichtfarbe abstrahlt.
Die Lichtquellen 4', 4" können somit unabhängig voneinander ansteuerbar sein zur wahlweisen Erzeugung der mindestens zwei unterschiedlichen Hologrammleuchtflä- chen 8, 8', die in einer gemeinsamen Ebene liegen oder einen Tiefenversatz zueinander aufweisen. Die Tiefenversatz verläuft vorzugsweise in Hauptabstrahlrichtung, wbei die Hologrammleuchtflächen 8, 8' parallel versetzt oder in einem spitzen Winkel nicht parallel zueinander verlaufen können.
Die Erfindung ermöglicht somit die platzsparende Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen mit einem einzigen Hologrammelement 5.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 4 ist eine Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen, die sich zu der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 1 dadurch unterscheidet, dass in Hauptabstrahlrichtung H hinter dem Hologrammelement 5 eine gesonderte Leuchteinheit 10 zur Erzeugung einer weiteren Lichtverteilung angeordnet ist. Die Leuchteinheit 10 besteht aus einer Lichtquelle 11 , die beispielsweise als eine LED-Lichtquelle ausgebildet sein kann, und einem Reflektor 12. Durch wahlweises Aktivieren der Lichtquelle 4' und 11' können unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugt werden. Da das Hologrammelement 5 und der Träger 6 transparent ausgebildet sind, kann bei Nichtaktivierung der Lichtquelle 4' und Aktivierung der Lichtquelle 11 mittels eines abgestrahlten Lichtes L2 eine Lichtverteilung erzeugt werden, die ausschließlich durch die Leuchteinheit 10 bewirkt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 5 sind mehrere, in den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 4 dargestellte Hologrammleuchteinheiten 2 in horizontaler Richtung nebeneinanderliegend angeordnet. Die Hologrammleuchteinheiten 2 erzeugen jeweils Hologrammleuchtflächen 8, von denen benachbarte Hologrammleuchtflächen 8 überlappend zueinander angeordnet sind. Hierdurch entsteht ein dreidimensionales Erscheinungsbild der damit bewirkten Lichtfunktion. Es wird angenommen, dass alle Lichtquellen 4' der Hologrammleuchteinheiten 2 gleichzeitig angesteuert werden bzw. die Hologrammelemente 5 gleich ausgebildet sind, so dass lediglich eine einzige Lichtfunktion erzeugt wird.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können nebeneinander auch unterschiedliche Hologrammleuchteinheiten 2 angeordnet sein, so dass mehrere Lichtfunktionen erzeugbar sind. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Hologrammleuchteinheiten 2 auch in vertikaler Richtung nebeneinander bzw. zusätzlich gegebenenfalls unter Überlappung benachbarter Hologrammleuchtflächen 8 angeordnet sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 6 können Hologrammleuchteinheiten 2 in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet sein - wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 5. Ein Unterschied besteht darin, dass die Hologrammelemente 5 der Hologrammleuchteinheiten 2 derart strukturiert sind, dass Teil-Hologrammleuchtflächen 18, 18', 18" in Hauptabstrahlrichtung H hintereinander angeordnet bzw. stufig versetzt angeordnet sind. Die Teil-Hologrammleuchtflächen 18, 18', 18" verlaufen somit in unterschiedlichen Ebenen, die in Hauptabstrahlrichtung H versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch erhält die Lichtfunktion ein Erscheinungsbild mit einem verstärkten Tiefeneindruck.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 7 sind mehrere Hologrammleuchteinheiten 2 in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet, wobei die Hologrammelemente 5 derart strukturiert sind, das die Hologrammleuchteinheiten 2 jeweils polygonartige Leuchtflächen 28 erzeugen. Die Hologrammleuchtfläche 28 hat quasi einen dreidimensionalen Aufbau, wobei eine vordere Fläche 29 sowie abgeschrägte Randflächen 30 und eine nicht dargestellte hintere Fläche gebildet werden. Die Hologrammleuchtfläche 28 weist somit eine dreidimensionale Gestaltung auf zur Bildung einer dreidimensionalen Leuchtfläche.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombinationsverbindung Verwendung finden können. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Hologrammelement
3 Abdeckscheibe
4, 4',4" Lichtquellenelement, Lichtquelle
5 Hologrammelement
6 Träger
7 Halter
8, 8' Hologrammleuchtfläche
9 Optikelement
10 Leuchteinheit
11 Lichtquelle
12 Reflektor
18, 18' Teil-Hologrammleuchtfläche
28 Hologrammleuchtfläche
29 vordere Fläche
30 Randfläche
H Hauptabstrahlrichtung
L1 , L1',L2 Lichtbündel

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem durch eine transparente
Abdeckscheibe verschlossenen Gehäuse enthaltend eine Hologrammleuchteinheit (2) mit einer Lichtquelleneinheit (4) und mit einer Optikeinheit enthaltend ein Hologrammelement (5) zur Erzeugung einer Hologrammleuchtfläche (8, 8'; 18, 18', 18"; 28) dadurch gekennzeichnet, dass das Hologrammelement (5) zwischen der Lichtquelleneinheit (4) und der Abdeckscheibe (3) angeordnet ist, so dass es mittels der Lichtquelleneinheit (4) hinterleuchtbar ist, und dass das Hologrammelement (5) eine solche Struktur aufweist, das die Hologrammleuchtfläche (8, 8'; 18, 18', 8"; 28) zwischen dem Hologrammelement (5) und der Abdeckscheibe (3) unter Bildung eines Abstandes (a, b) zu dem Hologrammelement (5) und der Abdeckscheibe (3) angeordnet ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hologrammleuchtfläche (8, 8'; 18, 18', 18"; 28) als eine diffuses Licht abstrahlende virtuelle Leuchtfläche ausgebildet ist, die als homogene Leuchtfläche oder als strukturierte Leuchtfläche mit einem sichtbaren Strukturmuster ausgebildet ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologrammleuchtfläche (8, 8'; 18, 18', 18"; 28) eben und/oder parallel zu dem Hologrammelement (5) und/oder zu der Abdeckscheibe (3) verläuft.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologrammelement (5) als ein Volumenhologrammelement oder als ein Oberflächenhologrammelement ausgebildet ist, mittels dessen ein Lichtbündel (L1 , L1') in einem definierten Winkel und/oder Spektralbereich desselben gebeugt wird.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit (4) mehrere in unterschiedlichen Richtungen zu dem Hologrammelement (5) angeordnete Lichtquellen (4', 4") autweist, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind zur wahlweisen Erzeugung von mindestens zwei unterschiedlichen Hologrammleuchtflächen (8, 8'), die in einer gemeinsamen Ebene liegen oder einen Tiefenversatz zueinander aufweisen.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologrammleuchtflächen (8, 8') als Teil- Hologrammleuchtflächen ausgebildet sind, die durch Überlagerung derselben die vorgegebene Lichtverteilung erzeugen.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologrammleuchtflächen (8, 8') als Vollhologramm- leuchtflächen ausgebildet sind, die jeweils zur Erzeugung einer gesonderten Lichtverteilung dienen.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Hauptabstrahlrichtung (H) dem Hologrammelement (5) eine gesonderte Leuchteinheit (10) zur Erzeugung einer anderen Lichtverteilung angeordnet ist, und dass die Lichtquelle (11) der Hologrammleuchteinheit (2) seitlich zu der Leuchteinheit (10) angeordnet ist, so dass der von der Lichtquelle (4', 4") der Hologrammleuchteinheit (2) abgestrahltes Licht (L1 , L1') und das von der gesonderten Leuchteinheit (10) abgestrahltes Licht (L2) direkt auf das Hologrammelement (5) trifft.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hologrammleuchteinheiten ( 8, 18', 18"; 28) vorgesehen sind, so dass mehrere Hologrammleuchtflächen (18, 8', 18"; 28) in horizontaler und/oder vertikaler Richtung nebeneinander und/oder überlappend zueinander angeordnet sind.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologrammelement (5) der Hologrammleuchteinhei- te (2) derart strukturiert ist, dass die Hologrammleuchtfläche (28) polygonartig verläuft zur Bildung einer dreidimensionalen Leuchtfläche.
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