DE10162105A1

DE10162105A1 - Leuchte für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10162105A1
Application number: DE10162105A
Authority: DE
Inventors: Matthias Gebauer
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-03
Also published as: ES2229871B2; ES2229871A1; FR2833688A1; FR2833688B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Lichtquelle und mindestens einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtleiteranordnung zur Führung des von der Lichtquelle abgestrahlten und in die Lichtleiteranordnung eingekoppelten Lichts in einer vorgegebenen Richtung zu einer Auskopplungsstelle (14a, 14b) sowie einer Lichtumlenkeirichtung in der Lichtleiteranordnung (10) zur Umlenkung und Aufspaltung des Lichts (16) aus der Abstrahlrichtung, wobei die Lichtumlenkeinrichtung als Ausnehmung in der Lichtleiteranordnung (10) ausgebildet ist und die Umlenkung durch Reflexion des Lichts (16) an den Seitenflächen (18) der Ausnehmung erfolgt, wobei die Seitenflächen der Ausnehmung einen Winkel alpha zwischen sich einschließen und der Winkel alpha kleiner 25 DEG ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einer Lichtquelle und mindestens einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtleiteranordnung zur Führung des von der Lichtquelle abgestrahlten und in die Lichtleiteranordnung eingekoppelten Lichts in einer vorgegebenen Richtung zu einer Auskopplungsstelle sowie einer Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung zur Umlenkung und Aufspaltung des Lichts aus der Abstrahlrichtung, wobei die Lichtumlenkeinrichtung als Ausnehmung in der Lichtleiteranordnung ausgebildet ist und die Umlenkung durch Reflexion des Lichts an den Seitenflächen der Ausnehmung erfolgt, wobei die Seitenflächen der Ausnehmung einen Winkel α zwischen sich einschließen.
Eine derartige Leuchte ist bereits aus der DE 197 39 173 A1 bekannt, die eine Signalleuchte für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge offenbart, mit einem Gehäuse, in dem mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist, mit einem Lichtleiter, in dem das Licht in Richtung einer vorgegebenen Lichtaustrittsöffnung geführt ist, wobei dem Lichtauskopplungselement ein Lichtumlenkelement zugeordnet ist, das an seiner Vorderseite eine Vertiefung zur Umlenkung um ca. 90° und Aufteilung in zwei Schenkel des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts aufweist, wobei die Vertiefung als Kerbe mit Kerbflächen ausgebildet ist und die Kerbflächen zwischen sich einen Winkeln α einschließen.
Insbesondere besteht die bekannte Anordnung aus einem Lichtleiter, in den Licht über eine Lichtquelle eingekoppelt wird, wobei der Lichtleiter einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt und wobei eine seiner Stirnseiten eine Kerbe aufweist. An den Seitenflächen des Lichtleiters, der hier als Lichtumlenkelement dient, sind im Bereich der Kerbe Lichtauskopplungselemente angebracht, die ebenfalls aus Lichtleitern bestehen, in die das Licht nach Auftreffen auf die Kerbflächen umgelenkt wird. Die Lichtauskoppelungselemente sind der sichtbare Teil der Leuchte.
Nachteilig bei derartigen Gestaltungen ist, dass hierbei an den Kerbflächen Licht verloren geht. Insbesondere bei Verwendung von sogenannten Prismen als Kerbflächen kann nicht alles Licht unter Totalreflexion umgelenkt werden. Vielmehr werden meistens nur noch 50% der Lichtausbeute nach der Umlenkung erzielt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Leuchte bereitzustellen, bei der der Lichtverlust bei der Umlenkung weitestgehend vermieden ist und das Licht dennoch um 90° umgelenkt und gleichzeitig aufgespalten werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei die Seitenflächen der Ausnehmung einen Winkel α zwischen sich einschließen und der Winkel α ≤ 25° ist.
Durch diesen besonders kleinen Winkel wird erreicht, dass annähernd alles Licht durch Totalreflektion umgelenkt wird.
Insbesondere soll vorgesehen sein, dass der Winkel ≤ 20° und insbesondere dass α ≤ 15° ist. Insbesondere durch einen Winkel ≤ 15° kann die Lichtausbeute nach der Umlenkung und Aufspaltung auf annähernd 100% gesteigert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtleiteranordnung zwei Arme umfasst, die die Lichtauskopplungsstellen beinhalten, die sich unter Einschluss des Winkels α und unter Ausbildung der Seitenflächen der Ausnehmung zu einem Arm vereinigen. In diesem Fall laufen die zwei Arme durch eine Biegung aufeinander zu, wobei die beiden Arme einen spitzen Winkel zwischen sich einschließen und dann zu einem einzigen Arm vereint werden. Insbesondere können die Arme tangential ineinander laufen bzw. tangentiell in einen Arm übergehen.
Auf diese Weise kann das Licht durch Totalreflexion umgelenkt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass als Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung ein optisch dichtes, aber transparentes Material dient. Insbesondere kann das Material im Spritzgussverfahren verarbeitet werden.
Insbesondere kann als Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung ein Beamsplitter dienen.
Die Arme der Lichtleiteranordnung können sich hierbei zu einem Ring vereinigen, über den die Lichtabstrahlung erfolgen kann.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass über den Beamsplitter die Lichteinkopplung "von hinten erfolgt", sodass die Lichteinkopplungsstelle bei einem Kfz- Scheinwerfer, bei dem sich die beiden Arme, die der Lichtauskopplung dienen, beispielsweise um einen Reflektor eines Abblendlichts oder um eine Linse eines PES- Scheinwerfers erstrecken und dort als Ring zu sehen sind, nicht gesehen werden kann. Die Lichteinkopplung in den Lichtleiter kann dann im Inneren des Scheinwerfers erfolgen, sodass der ohnehin knappe Bauraum in einem Scheinwerfer besser ausgenutzt werden kann.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die beiden Arme der Lichtumlenkeinrichtung mit einer Krümmung aufeinander zulaufen, d. h., dass die Seitenflächen der Ausnehmung eine Krümmung aufweisen und keine geraden Flächen bilden. Die Seiten- also Umlenkflächen können jedoch auch konkex oder gerade statt konvav ausgebildet sein. Die Arme können dann insbesondere tangential ineinander laufen und sich insbesondere vereinigen.
Die Lichtleiter können grundsätzlich verschiedene Querschnitte aufweisen. So können sie einen runden, einen ovalen oder auch einen beliebig eckigen Querschnitt aufweisen, wie beispielsweise einen rechteckigen oder fünfeckigen Querschnitt.
Die Auskopplung aus dem Lichtleiter des umgelenkten Lichts erfolgt über Auskopplungselemente, insbesondere Prismen, die beispielsweise in den beiden Armen, in jedem Fall jedoch im Bereich der Auskopplungsstelle der Lichtleiteranordnung angeordnet sind, wobei die Auskopplungselemente auf der Seite gegenüber der tatsächlichen Lichtaustrittsseite vorliegen. Das Licht wird dabei an den Prismen reflektiert bzw. unter Totalreflexion derart umgelenkt, dass es aus dem Lichtleiter austritt. Die Prismen zur Auskopplung können je nach Abstrahlcharakteristik einen verschiedenen Prismenwinkel und/oder eine unterschiedliche Prismenform, wie beispielsweise konkav, konvex oder eine Freiformfläche besitzen.
Die Lichteinkopplung kann hierbei über alle möglichen Lampen bzw. lichterzeugenden Einheiten erzielt werden, beispielsweise über Glühlampen, Halogenlampen, LEDs, EL- Folie oder Gasentladungslampen.
Die Lichteinkopplung kann dabei über einen Reflektor in einen Glas- oder Kunststofflichtleiter ausgeführt werden. Die Kunststofffaser wird dann an den eigentlichen Lichtleiter angekoppelt. In Fällen, in denen die Lichteinkopplung direkt in den Lichtleiter erfolgen soll, kann ein Infrarotfilter vorgesehen sein, um den Lichtleiter vor der Wärmestrahlung, die von dem Lichtelement ausgeht, zu schützen.
Es kann dabei vorgesehen, dass der Lichtquelle ein Reflektor zugeordnet ist, wobei der Focus des Reflektors im Wesentlichen an der Einkopplungsstelle in den Lichtleiter bzw. in die davor geschaltete Glasfaser liegt, um einen möglichst großen Lichtanteil der Lichtquelle in den Lichtleiter überführen zu können.
Auf den Infrarotfilter bzw. die Vorschaltung einer geeigneten Glasfaser kann verzichtet werden, wenn die Lichtquelle so gestaltet ist, dass sie den Lichtleiter nicht zerstört. Hierzu eignen sich insbesondere LEDs. Die LED kann dabei direkt an das Ende eines Lichtleiters angesetzt werden, es kann jedoch auch, um die Einkopplungseffizienz zu verbessern, vorgesehen sein, dass man einen kleinen Reflektor auf die LED setzt, der mit dem Lichtleiter abschließt und die LED gegenüber der Umgebung abschirmt. Hierdurch wird sichergestellt, dass annähernd alles von der LED abgestrahlte Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird.
Der aus transparentem Material bestehende Lichtleiter leitet dabei das Licht, sofern keine Auskopplungselemente vorgesehen sind, möglichst verlustfrei weiter. Mit Hilfe eines derartigen Lichtleiters können insbesondere beliebige langgestreckte Formen verwirklicht werden, die sich darüber hinaus beliebig innerhalb eines Scheinwerfers positionieren lassen. Die Verwendung von Lichtleiteranordnungen bietet daher ein ganz neues Spektrum an Designmöglichkeiten für die Gestaltung von Leuchten und insbesondere Kfz- Scheinwerfern.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Lichtleiter um den Scheinwerferreflektor bzw. die Projektionslinse bei PES-Modulen herumpositioniert sein können. Hierdurch wird eine interessante und ansprechende Optik bei Kraftfahrzeugen erreicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Anmeldungsunterlagen. Die Merkmale können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander für die Erfindung wesentlich sein.
Dabei zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Lichtumlenkeinrichtung
Fig. 2 einen Lichtleitring mit einer entsprechenden Lichtumlenkeinrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Lichtumlenkeinrichtung einer Lichtleiteranordnung, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Die Lichtumlenkeinrichtung besteht dabei aus einem Lichteinkoppelelement 12 sowie zwei Lichtauskoppelelementen 14a und 14b, die sich zu einem Ring schließen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.
Bei dem Lichtumlenkelement handelt es sich um einen sogenannten "Beamsplitter", der aus einem optisch dichten, aber transparenten Material realisiert ist.
Eine derartige Lichtumlenkeinrichtung kann für Leuchten eingesetzt werden, die als Begrenzungs- bzw. Blinklichtleuchten mit kreisförmigem, elliptischem Aussehen bzw. länglichem Aussehen realisiert werden sollen.
Der sogenannte Beamsplitter besteht aus den zwei Auskopplungsarmen oder -elementen 14a und 14b, die sich unter Einschluss eines Winkels α, der ≤ 15° ist, zu einem einzigem Arm, dem Lichteinkopplungselement 12, vereinigen.
Ein Lichtstrahl, der mit 16 gekennzeichnet ist, kann mittels des Beamsplitters annähernd ohne Lichtverlust um 90° umbelenkt werden, wobei der Lichtstrahl 16 zunächst auf die Seitenflächen 18 der Ausnehmung auftrifft, die durch die Aufspaltung der Lichtleiteranordnung 10 in die zwei Arme 14a und 14b gebildet werden. Die Seitenflächen 18 besitzen dabei eine konkave Krümmung aus Sicht des Lichtstrahls. Die beiden Arme 14a, b vereinigen sich dabei tangential. Der Lichtleiter sowie seine einzelnen Bestandteile wie Lichtein- und -auskopplungselemente besitzt einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.
Im Gegensatz zu einem Prisma mit einem Winkel von ca. 45° können bei der gezeigten Anordnung nicht lediglich 50% der Lichtausbeute weitergeleitet werden, sondern annähernd 100%. Der Strahl, der auf die Seitenflächen 18 auftrifft, wird dort unter Totalreflexion weitergeleitet und trifft dann auf eine der Wände der Auskopplungselemente 14a bzw. 14b, wo er wiederum unter Totalreflexion weitergeleitet wird.
Auf diese Weise kann eine Lichteinkopplung von hinten erfolgen, da lediglich die beiden Arme 14a und 14b durch eine Abdeckscheibe eines Scheinwerfers von Betrachter ersehen werden können. Die spätere Blickrichtung auf einen Scheinwerfer ist durch den Pfeil 20 angedeutet.
Auf diese Weise kann eine Lichteinkopplung in den Lichtleiter 10 unabhängig von der Lichtabstrahlstelle erfolgen.
Der Bauraum in einem Kfz-Scheinwerfer kann dann optimaler ausgenutzt werden und es wird insbesondere für die Lichteinleitung kein Platz im Reflektor des Hauptscheinwerfers benötigt, wodurch die Lichtausbeute und das Design des Hauptscheinwerfers beeinträchtigt werden.
Fig. 2 zeigt nun eine Lichtleiteranordnung bestehend aus dem geschlossenen Ring, bei dem die beiden Lichtauskopplungselemente 14a und 14b zu einem einzigen Ring vereinigt sind und ebenfalls wiederum an der Stelle 22 in das Lichteinkopplungselement 12 übergehen.
Das Licht kann dann bei derartigen beispielsweise Begrenzungsleuchte unabhängig vom Ort der Lichtauskopplung über das Lichteinkopplungselement in die Lichtumlenkeinrichtung eingelenkt werden, wobei je nach Entfernung von der Lichtauskoppelungsstelle das Lichteinkopplungselement beliebig lang gewählt sein kann, da die Lichtleitung annähernd verlustfrei erfolgt.
Der Lichtstrahl 16 wird dann über Reflexion an den Seitenflächen 18 umgelenkt und wird in die Lichtauskopplungselemente 14a bzw. 14b eingeleitet. In den Lichtauskopplungselementen 14a und 14b läuft er dann im Wesentlichen verlustfrei um, bis er auf ein Lichtauskopplungselememt, das beispielsweise in Form eines Prismas gestaltet sein kann und an der der Lichtauskopplungsseite gegenüberliegenden Seite des Lichtauskopplungselements 14a, b angeordnet ist, auftrifft. Unter Reflexion durch das Prisma tritt der Lichtstrahl 16 dann aus der Lichtauskopplungsseite, die der Sichtseite des Scheinwerfers entspricht, aus der Lichtleiteranordnung aus.
Auf diese Weise können besonders ansprechende Begrenzungs- oder Blinkleuchten verwirklicht werden, die beispielsweise eine beliebige langgestreckte oder auch ringförmig geschlosssene Form aufweisen können.

Claims

1. Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Lichtquelle und mindestens einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtleiteranordnung zur Führung des von der Lichtquelle abgestrahlten und in die Lichtleiteranordnung eingekoppelten Lichts in einer vorgegebenen Richtung zu einer Auskopplungsstelle (14a, 14b) sowie einer Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung (10) zur Umlenkung und/oder Aufspaltung des Lichts (16) aus der Abstrahlrichtung, wobei die Lichtumlenkeinrichtung als Ausnehmung in der Lichtleiteranordnung (10) ausgebildet ist, und die Umlenkung durch Reflexion des Lichts (16) an den Seitenflächen (18) der Ausnehmung erfolgt, wobei die Seitenflächen der Ausnehmung einen Winkel α zwischen sich einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α kleiner 25° ist.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α kleiner 20° ist.

3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α kleiner 15° ist.

4. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiteranordnung (10) zwei Lichtauskopplungselemente (14a, 14b) umfasst, die sich unter Einschluss des Winkels α zu einem Arm (12) vereinigen, insbesondere tangential ineinander laufen bzw. in einen Arm übergehen.

5. Leuchte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung (10) ein optisch dichtes, aber transparentes Material dient.

6. Leuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung (10) ein Beamsplitter dient.

7. Leuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lichtauskopplungselemente (14a, 14b) zu einem Ring schließen.