DE60131434T2

DE60131434T2 - Leuchtensystem mit faseroptischer Frontplatte

Info

Publication number: DE60131434T2
Application number: DE60131434T
Authority: DE
Inventors: Nick E. Windsor SEVASTIAN
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2021-07-14
Also published as: US6579000B2; CN1441916A; BR0112103A; US20020126508A1; AU2002222957A1; WO2002006870A1; EP1325362A4; EP1325362A1; ATE378218T1; ES2294038T3; EP1325362B1; MXPA03001324A; CA2414318C; JP2004504692A; CA2414318A1; CN1287171C; CA2353001A1; US6920269B1; DE60131434D1

Description

Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Beleuchtungssysteme und insbesondere Signalbeleuchtungssysteme mit einem Bündel einander benachbarter Lichtübertragungselemente.
Hintergrund der Erfindung
Es sind Lichtübertragungselemente, einschließlich Faseroptikkabel, für verschiedene Einsatzzwecke bekannt. Ihre charakteristische Eigenschaft ist die Fähigkeit zum Übertragen von Licht mit minimalen Verlusten über kurze oder lange Distanzen von einer Quelle zu einem Emitter.
Ferner sind für verschiedene Fahrzeuge unter anderem Markierungslichter oder Scheinwerfer erforderlich, um sie in den Abendstunden sichtbar zu machen und andere über Richtungsänderungen und andere Fahrzeugbewegungen zu informieren.
Markierungslicht- und Scheinwerfersysteme werden seit vielen Jahren für die Fahrzeugbeleuchtung verwendet. Die Beleuchtungssysteme weisen generell eine Linse aus einem transparenten Kunststoff- oder Glasmaterial mit einer Tönung oder Farbe auf, je nachdem, was für die Anwendung erforderlich ist. Die Linse färbt dann das emittierte Licht und schützt die Glühbirne. Dem Stand der Technik entsprechende Linsen weisen ferner mehrere einander benachbarte konvexe Linsen auf, die bei Betrieb dem Markierungslicht das Aussehen einer Punktmatrix verleihen.
Bei einer dem Stand der Technik entsprechenden Verwendung des Faseroptikkabels wird der Fokus primär auf das Übertragen von Licht von einer Quelle zu einem Emitter gelegt, ohne dass ein Vorteil aus anderen einzigartigen Merkmalen des Kabels, beispielsweise der Lichtübertragungseffizienz über kurze Distanzen und der numerischen Apertur, gezogen wird. Ferner bildet die Kunststofflinse ein bemerkenswertes Merkmal auf einer Fahrzeugfläche, und zwar unabhängig von ihrem Betriebszustand.
Das US-Patent Nr. 5,826,966 (1998) von Schwing ist für den Stand der Technik repräsentativ und beschreibt eine beleuchtete Stoßstangenführung, bei der ein Faseroptikglühfaden verwendet wird, der von einer Lichtquelle absteht und es dem Fahrer ermöglicht, den Endpunkt oder die Enden der Stoßstange eines Fahrzeugs zu erkennen.
Ferner ist das US-Patent Nr. 5,384,881 (1995) von Miller für den Stand der Technik repräsentativ, in dem eine mehrere Linsen aufweisende Leuchte mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Makrogehäuse beschrieben ist, das mehrere im Wesentlichen rohrförmige Mikrogehäuse enthält, von denen jedes einen faseroptischen Lichtleiter hält, der Licht von einer entfernt angeordneten Lichtquelle emittiert.
Der Stand der Technik lehrt nicht die Verwendung kurzer Faseroptickabelleiter in einem Array, das als Linse mit einer Lichtquelle verwendet wird. Der Stand der Technik lehrt nicht das Ausrichten der faseroptischen Leiter in einer Einzellinse zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen Lichtquellen. Ferner lehrt der Stand der Technik nicht die Verwendung einander benachbarter Lichtübertragungselemente in einem Array. Der Stand der Technik lehrt nicht die Verwendung von mit einer Fahrzeugfläche koordinierten faseroptischen Leitern derart, dass eine Markierungslinse nicht sichtbar ist, wenn sie nicht in Betrieb ist.
Es besteht Bedarf an einer Linse mit einem Bündel von faseroptischen Leitern, die in einem Winkel zu einer Lichtquelle geneigt sind. Es besteht Be darf an einer Linse mit einem Bündel von faseroptischen Leitern. Es besteht Bedarf an einer Linse mit einem Bündel von faseroptischen Leitern, die zwischen unterschiedlichen Lichtquellen unterscheiden. Es besteht Bedarf an einer Linse mit einem Bündel aus faseroptischen Leitern, die derart mit einer Fahrzeugfläche koordiniert sind, dass die Markierungslinse nicht sichtbar ist, wenn sie nicht in Betrieb ist. Die vorliegenden Erfindung erfüllt diesen Bedarf.
Die aus US 5321789 bekannten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind im Oberbegriff des beiliegenden Anspruchs 1 aufgeführt.
Zusammenfassender Überblick über die Erfindung
Der primäre Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung eines Beleuchtungssystems mit einer Linse, die aus einem Array von Lichtübertragungselementen, beispielsweise faseroptischen Leitern, gebildet ist. Die faseroptischen Leiter sind in einem Winkel zu der Kontur der Linse geneigt.
Weitere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung und der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem nach Anspruch 1. Der Lichtübertragungsteil des Beleuchtungssystems weist mehrere Lichtübertragungselemente auf, die in einen Array parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sind. Die Lichtübertragungselemente sind ferner in einem Winkel zu der Kontur der Linse geneigt. Dadurch wird eine direkte Reflexion aus dem Inneren des Beleuchtungssystems verhindert, wodurch die Linsenoberfläche praktisch unsichtbar ist, wenn die Linse nicht in Betrieb ist. Dadurch wird es ferner möglich, dass die Linse die Farbe einer hinter der Linse angeordneten Reflexionsplatte durchlässt. Bei Betrieb bei leuchtender Lichtquelle wird die Linse dann beleuchtet und zeigt die Farbe der Lichtquelle oder die Farbe der Lichtübertragungselemente oder beides. Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Leiter derart angeordnet, dass unterschiedliche Gruppen von Leitern jeweils auf eine Lichtquelle oder einer Gruppe von Lichtquellen in einem Array von Lichtquellen fokussiert sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingearbeitet sind und Teil der Beschreibung bilden, zeigen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt eine Seitenansicht des Stands der Technik.
2 zeigt eine Seitenansicht des in Betrieb befindlichen erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems.
3 zeigt eine gedrehte Schnittansicht des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem.
4 zeigt eine Draufsicht der Lichtübertragungselemente.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt eine Seitenansicht des Stands der Technik. Die dem Stand der Technik entsprechende Linse A ist an einer vertikal verlaufenden Stoßstange gezeigt. Das Beleuchtungssystem ist auf der Fläche des Stoßdämpfers sofort zu sehen.
2 zeigt eine Seitenansicht des in Betrieb befindlichen erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems. Die Linse 100 ist in der gleichen Position gezeigt wie die dem Stand der Technik entsprechende Linse. Die Oberfläche der Linse 100 ist bündig mit der Außenfläche des Stoßdämpfers. Die Linse ist in tegraler Bestandteil der Stoßdämpferstruktur, und somit ist kein Oberflächenmerkmal der Linse vorhanden, wie z. B. Rippen oder Vertiefungen.
3 zeigt eine gedrehte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Linse. Mehrere faseroptische Leiter oder Lichtübertragungselemente 10, die ein Array oder Bündel bilden, sind parallel zueinander und nebeneinander angeordnet. Die Leiter umfassen die auf dem Sachgebiet bekannten Leiter mit einem Kern und einer Ummantelung mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Die Leiter sind in das Material des Stoßdämpfers 11 oder eines anderen Fahrzeugbauteils eingebettet oder eingeformt.
Die gebündelten faseroptischen Leiter bilden eine im Wesentlichen planare Fläche. Es ist für einen Fachmann jedoch offensichtlich, dass die Leiter auch derart angeordnet sein können, dass sich die Form der Linse einer beliebigen, von einem Konstrukteur gewünschten Kontur anpasst. Die Achse der faseroptischen Leiter in der Linse ist in einem Winkel α zu der Normalen der Fläche 15 geneigt. Der Winkel α liegt typischerweise im Bereich von 0° bis 45°. Der optimale Winkel wird durch die Position der Hauptachse jedes Leiters im Vergleich zu der Position der Lichtquelle 13 festgelegt. Weiter entfernt befindliche Leiter können stärker in Richtung auf die Lichtquelle geneigt sein. Der Lichtquelle benachbarte Leiter sind weniger stark geneigt.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Leiter derart angeordnet, dass die Achse jedes Leiters mit einer einzelnen Lichtquelle in einem Array von Lichtquellen ausgerichtet ist. Dadurch wird eine maximale Lichtaufnahme durch jeden Leiter als Funktion des Lichtaufnahmewinkels der Optikfaser sichergestellt. Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass unterschiedliche Teile der Linse Leiter aufweisen können, die je nach Anzahl und Position der Lichtquellen in Richtung auf unterschiedliche Lichtquellen ausgerichtet sein können.
Die Enden 16 der faseroptischen Leiter sind bündig mit der Außenfläche 15 des Stoßdämpfers oder einer anderen Struktur. Die Außenfläche 15 ist im Wesentlichen transparent, obwohl eine Tönung vorgesehen sein kann, wenn dies von einem Benutzer gewünscht ist. Die Außenfläche 15 kann ferner eine Dicke in der Größenordnung von 0,5 mm aufweisen, so dass kein Strukturmerkmal der Linse auf der ansonsten kontinuierlichen Außenfläche des Stoßdämpfers oder eines anderen Bauteils vorhanden ist.
Eine Reflexionsfläche 12 ist im Wesentlichen parallel zu und auf einer Seite der planaren Fläche oder Schicht der faseroptischen Leiter gegenüber der Außenfläche 15 angeordnet. Eine Lichtquelle 13 ist zwischen der Reflexionsfläche und der planaren Fläche platziert. Ein von der Lichtquelle emittierter Lichtstrahl 14 wird typischerweise von der Reflexionsfläche reflektiert. Er wird von einem Ende 17 eines faseroptischen Leiters empfangen. Der Lichtstrahl wird von dem faseroptische Leiter übertragen und von dem Ende 16 emittiert. Die Reflexionsfläche kann ferner eine Reihe von Reflexionsrippen aufweisen, die die Lichtstrahlen effizienter reflektieren und dadurch von der Lichtquelle in Richtung auf die Enden 17 leiten. Die Form jeder Rippe ist von der Position jedes Leiters in dem Array abhängig. Die Form und die Anordnung der Rippen sind ferner eine Funktion der numerischen Apertur der Leiter und verstärken die Einkopplung des von der Lichtquelle kommenden Lichts in die Leiter.
Ferner kann je nach Bedarf eines Benutzers eine Vielzahl oder ein Array von Lichtquellen vorgesehen sein. Beispielsweise können eine gelbe Lichtquelle und eine rote Lichtquelle für ein Richtungsänderungssignal (gelb) und ein Bremssignal (rot) verwendet werden. Die Lichtquelle kann eine RBG-LED oder eine andere auf dem Sachgebiet bekannte Lichtquelle aufweisen. Jede Lichtquelle kann ferner den Anschluss eines von einer entfernt angeordneten Lichtquelle kommenden Faseroptikkabels aufweisen.
Bei einer alternativen Ausführungsform können mehrere faseroptische Lichtquellen jeweils mit den Enden 17 jedes Leiters verbunden sein. Jede faseroptische Lichtquelle ist dann einzeln steuerbar, wodurch das Erscheinungsbild der Linse bei Betrieb auf den Kundenwunsch zugeschnitten sein kann. Die Linse kann gemäß den Wünschen eines Benutzers bei Anwendung bekannter Lichtquellensteuerungsverfahren und -vorrichtungen eine Vielzahl von Farben oder Texten anzeigen, beispielsweise "STOPP".
Der Durchmesser der faseroptischen Leiter liegt im Bereich von 10 μm bis 1 cm. Die Dicke t der Faseroptikbündelschicht wird entsprechend den Auslegungswünschen des Benutzers eingestellt.
4 zeigt eine Draufsicht von Lichtübertragungselementen. Die Leiter 10 weisen jeweils einen Durchmesser d₁ auf. Die Figur zeigt zwar einen Satz von drei Leitern, die Beziehung ist jedoch auf jede beliebige Anzahl von Leitern anwendbar. Das Verbinden von Tangentenpunkten an jedem benachbarten Leiter führt zur Bildung eines Dreiecks. Generell handelt es sich dabei um ein gleichseitiges Dreieck. Eine von einem Tangentenpunkt zu dem Zentrum einer gegenüberliegenden Linie gezogene Linie weist eine Länge d₂ auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist d₂ < d₁. Die Intensität des von der Linse durchgelassenen Lichts ist eine Funktion dieser Beziehung. Ein Vergrößern von d₁ bei konstanter d₂ führt zu einer Verstärkung der Intensität des emittierten Lichts. Im Gegensatz dazu führt ein Verkleinern von d₁ bei konstanter d₂ zu einer Reduzierung des emittierten Lichts bei gleichzeitiger Verstärkung des Chamäleoneffekts, bei dem die Position und das Erscheinungsbild der Linse für einen Betrachter nicht detektierbar sind, wenn die Lichtquelle nicht leuchtet.
Obwohl hier nur eine einzige Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist es für Fachleute offensichtlich, dass Variationen an der Konstruktion und der Beziehung der Teile zueinander möglich sind, ohne dass dadurch von Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beiliegenden Patentansprüchen definiert ist, abgewichen wird.

Claims

Beleuchtungssystem mit: einer Lichtquelle (13); einer Reflexionsfläche (12); mehreren faseroptischen Leitern (10), von denen jeder zwei Enden und eine Mittelachse aufweist und in der Lage ist, Licht derart in Richtung der Mittelachse zu leiten, dass Licht, das an einem Ende in den faseroptischen Leiter (10) eintritt, an dem anderen Ende austritt, wobei die am weitesten von der Lichtquelle (13) entfernten Enden zusammen eine Kontur bilden; und wobei die Lichtquelle (13) im Inneren des Beleuchtungssystems zwischen der Reflexionsfläche (12) und den faseroptischen Leitern (10) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die mehreren faseroptischen Leiter (10) derart einander benachbart angeordnet sind, dass die Mittelachsen einander benachbarter faseroptischer Leiter (10) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und in einem Winkel zu der Kontur geneigt sind, um eine direkte Reflexion von von außen kommendem Licht von dem Inneren des Beleuchtungssystems abzuweisen.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Mittelachsen der faseroptischen Leiter (10) jeweils in einem Winkel von mehr als 0 und weniger als oder gleich 45° zu der Kontur geneigt sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit mehreren Lichtquellen (13).
Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Richtung des von jeder Lichtquelle (13) ausgestrahlten Lichts mit der Mittelachse mindestens eines faseroptischen Leiters (10) ausgerichtet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontur eine planare Fläche ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: die faseroptischen Leiter (10) in einem Muster aus gleichseitigen Dreiecken angeordnet sind; wobei, wenn eine erste Linie zwischen einander benachbarten faseroptischen Leitern (10) gezogen wird und von einer von einem Tangentenpunkt an einem dritten faseroptischen Leiter, der den beiden faseroptischen Leitern (10) benachbart ist, zwischen denen die erste Linie gezogen ist, senkrecht zu der ersten Linie verlaufenden zweiten Linie halbiert wird, die zweite Linie eine Länge d2 hat; die faseroptischen Leiter (10) jeweils einen Durchmesser d1 haben; und d2 < d1 ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: die mehreren faseroptischen Leiter (10) benachbart und parallel zueinander angeordnet sind, um ein eine im Wesentlichen planare Schicht darstellendes Bündel zu bilden.