DE102007005779A1

DE102007005779A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug und Scheinwerfer mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102007005779A1
Application number: DE102007005779A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Gebauer; Norbert Möller
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (1) für ein Fahrzeug (40) mit mindestens einem Leuchtmittel (7, 8) und zumindest einem mit seiner Lichteinkoppelfläche (4, 6) im Lichtabstrahlbereich des Leuchtmittels (7, 8) angeordneten langgestreckten Lichtleiter (2) mit einem beliebigen räumlichen Verlauf. Dieser weist mehrere in Erstreckungsrichtung des Lichtleiters (2) zueinander versetzte optische Auskoppelelemente (9) auf, an denen innerhalb des Lichtleiters (2) darauf auftreffendes Licht derart reflektiert wird, dass es an einem dem betreffenden Auskoppelelement (9) gegenüberliegenden Umfangsbereich (10) des Lichtleiters (29) aus diesem austritt. Um möglichst homogenes Licht aus der Beleuchtungseinrichtung (1) aussenden zu können, wird Licht von zwei Stirnseiten (4, 6) des Lichtleiters eingekoppelt und ist ein zusätzliches optisches Element (20) vor dem Umfangsbereich (10) angeordnet, welches aus dem Lichtleiter (2) austretende und auf das optische Element (20) auftreffende Lichtstrahlen (11) im Wesentlichen in Fahrtrichtung (14) ablenkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Leuchtmittel und zumindest einem mit seiner Lichteinkoppelfläche im Lichtabstrahlbereich des Leuchtmittels angeordneten langgestreckten Lichtleiter mit beliebigem räumlichen Verlauf. Der Lichtleiter weist mehrere in Längserstreckungsrichtung des Lichtleiters zueinander versetzte optische Auskoppelelemente auf, an denen innerhalb des Lichtleiters darauf auftreffendes Licht derart reflektiert wird, dass es an einem dem betreffenden Auskoppelelement gegenüberliegenden Umfangsbereich des Lichtleiters in einer Auskoppelrichtung aus diesem austritt.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Leuchtmodul zur Erzeugung mindestens einer definierten Leuchtfunktion.
Eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 103 28 216 A1 bekannt. Ein Scheinwerfer der genannten Art kann beispielsweise der DE 10 2004 010 305 A1 bekannt.
Nachteilig bei der bekannten Beleuchtungseinrichtung ist es, dass sie Licht nicht über die gesamte Länge des Lichtleiters hinweg mit einer möglichst homogenen Lichtverteilung aussenden. Bei relativ stark gebogenen Lichtleitern ist es sogar physikalisch unmöglich dass Licht in Fahrtrichtung homogen ausgesandt werden kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde die bekannte Beleuchtungseinrichtung dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass sie selbst bei einem relativ langen und relativ stark gebogenen Lichtleiter über die gesamte Länge des Lichtleiters hinweg Licht möglichst homogen in Fahrtrichtung aussenden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein außerhalb des Lichtleiters angeordnetes optisches Element, das derart relativ zu dem Umfangsbereich des Lichtleiters, über den das auf die Auskoppelelemente auftreffende und von diesen reflektierte Licht austritt, angeordnet und ausgerichtet ist, dass das optische Element das aus dem Lichtleiter ausgekoppelte Licht aus der Auskoppelrichtung in eine von der Auskoppelrichtung abweichende Richtung umlenkt.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung hat den Vorteil, dass Licht aus dem Lichtleiter in einer beliebigen Auskoppelrichtung ausgekoppelt werden kann und dass das ausgekoppelte Licht dann in die gewünschte Richtung umgelenkt wird. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Flexibilität bei Auslegung und Design neuer Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge. Zudem kann in den Fällen, bei denen eine direkte Auskopplung des Lichts in der gewünschten Austrittsrichtung des Lichts aus der Beleuchtungseinrichtung aus optischen bzw. physikalischen Gründen nicht möglich ist (die Auskoppelrichtung kann die gewünschte Austrittsrichtung nicht erreichen), das Licht zumindest mittelbar über das optische Element in die gewünschte Austrittsrichtung umgelenkt werden.
Erfindungsgemäß wird also eine Beleuchtungseinrichtung vorgeschlagen, die selbst bei relativ langen und relativ stark gebogenen Lichtleitern Licht ohne übermäßige Farbverschiebungen und mit einer möglichst homogenen Lichtverteilung mit einem hohen Wirkungsgrad aussenden kann.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beansprucht. Vorteilhafterweise lenkt das optische Element die Lichtstrahlen derart um, dass sie die Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen parallel zueinander verlassen. Die von der Auskoppelrichtung abweichende Austrittsrichtung entspricht vorzugsweise der Richtung einer optischen Achse des Gesamtsystems (d. h. der Beleuchtungseinrichtung). Insbesondere entspricht die Richtung der optischen Achse der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, in dem die Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist.
Vorteilhafterweise wiest der mindestens eine Lichtleiter eine Biegung und an den Stirnseiten jeweils mindestens eine Lichteinkoppelfläche auf. Dann sollte die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Leuchtmittel aufweisen, wobei jeweils mindestens ein Leuchtmittel im Bereich einer der Lichteinkoppelflächen angeordnet ist. Vorzugsweise weist der mindestens eine Lichtleiter eine Biegung auf, wobei der Lichtleiter so stark gebogen ist, dass eine erste Längsachse an einem Ende des Lichtleiters in einem Winkel von größer 15° zu einer zweiten Längsachse am gegenüberliegenden Ende des Lichtleiters verläuft.
Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung hat zunächst einmal den Vorteil, dass von beiden Stirnseiten her Licht eingekoppelt wird. Das ist insbesondere bei relativ langen Lichtleitern erforderlich, um die Effekte der spektralen Absorption so gering wie möglich zu halten. Ansonsten verschiebt sich die Farbe des aus dem Lichtleiter austretenden Lichts entlang des Lichtleiters.
Die Einkopplung von Licht an beiden Stirnseiten des Lichtleiters macht es aber erforderlich, dass zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, damit die ausgekoppelten Lichtstrahlen die Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen parallel zu einander und in der gewünschten Austrittsrichtung (z. B. in Fahrtrichtung des Fahrzeugs) verlassen. Dies ist deshalb von Bedeutung, da es bei beidseitig einkoppelnden, relativ stark gebogenen Lichtleitern vorkommen kann, dass der aufgrund optischer und/oder physikalischer Gesetzmäßigkeiten erzielbare beschränkte Auskoppelwinkel einen Austritt des Lichts aus der Beleuchtungseinrichtung in der gewünschten bzw. vorgeschriebenen Austrittsrichtung nicht zulässt. Hier kann die Anordnung des optischen Elements gegenüber dem Umfangsbereich des Lichtleiters, aus dem das Licht ausgekoppelt wird, Abhilfe schaffen. Das optische Element ist derart ausgebildet und relativ zu dem Lichtleiter angeordnet und ausgerichtet, dass die im Umfangsbereich in der Auskoppelrichtung aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtstrahlen in eine von der Auskoppelrichtung abweichende Austrittsrichtung umgelenkt werden.
Die Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise als eine Begrenzungsleuchte oder eine Signalleuchte ausgebildet. Sie kann Bestandteil eines Fahrzeugscheinwerfers sein, indem sie in diesen integriert oder von außen daran befestigt ist. Aufgrund der relativ großen Länge und Biegung des Lichtleiters ist dieser besonders gut geeignet, um den Rand des Scheinwerfers, insbesondere einer Abdeckscheibe des Scheinwerfers, und/oder den Rand eines Leuchtmoduls, insbesondere einen Rand eines Reflektors des Leuchtmoduls, zu begrenzen. Die Beleuchtungseinrichtung kann entlang des gesamten oder aber nur eines Teils des Randes des Leuchtmoduls bzw. des Scheinwerfers verlaufen. Des weiteren ist es denkbar, dass die Beleuchtungseinrichtung völlig unabhängig von einem Scheinwerfer des Fahrzeugs vorne, seitlich oder hinten von außen gut sichtbar an dem Fahrzeug angeordnet ist.
Eine weitere Verbesserung der Homogenisierung des aus der Beleuchtungseinrichtung austretenden Lichts kann dadurch erzielt werden, dass das Licht vor oder beim Austritt aus der Beleuchtungseinrichtung durch eine Streuscheibe geleitet wird. Die Streuscheibe kann Teil einer transparenten Abdeckung der Beleuchtungseinrichtung sein. Die Streuscheibe weist vorzugsweise eine matte Beschichtung oder ein mattes Volumen auf. Alternativ oder zusätzlich könnte auch die reflektierende Fläche des zusätzlichen optischen Elements mattiert sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einer Ansicht von oben;
2 eine Darstellung der Beleuchtungseinrichtung aus 1 in einer perspektivischen Ansicht;
3 eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung aus 1 in einer Ansicht im Schnitt mit Strahlenverläufen;
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer Ansicht im Schnitt;
5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform in einer Ansicht von oben;
6 eine Darstellung der Beleuchtungseinrichtung aus 5 in einer perspektivischen Ansicht;
7 eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung aus 5 in einer Ansicht im Schnitt mit Strahlenverläufen;
8 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinrichtung in einer Ansicht von oben;
9 eine schematische Darstellung der direkten Auskopplung (Vorwärtsauskopplung) von Licht aus einem Lichtleiter;
10 eine schematische Darstellung der indirekten Auskopplung (Rückwärtsauskopplung) von Licht aus einem Lichtleiter;
11 eine Farbverschiebung entlang eines Lichtleiters aufgrund der spektralen Absorption im Lichtleiter bei einseitiger Einkopplung von Licht; und
12 ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
In 8 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Einrichtung 1 umfasst einen langgestreckten Lichtleiter 2 mit einer relativ großen Längserstreckung. Die Längserstreckung des Lichtleiters 2 ist insbesondere so groß, dass es bei Einkopplung von Licht lediglich von einer Stirnseite her (einseitige Einkopplung) zu einer Farbverschiebung entlang der Längserstreckung des Lichtleiters 2 aufgrund der spektralen Absorption kommen kann. Beispielsweise ist die Länge des Lichtleiters 10 Mal größer, vorzugsweise mindestens 20 Mal größer, als sein Durchmesser. Der Lichtleiter 2 ist relativ stark gebogen, so dass er eine sog. Pfeilung von α größer 15° aufweist. Das bedeutet, dass bei einer Projektion des Verlaufs des Lichtleiters 2 auf eine Ebene (vgl. bspw. 8) eine erste Längsachse 4a im Bereich einer ersten Stirnseite 4 des Lichtleiters 2 in einem Winkel α von größer 15° relativ zu einer zweiten Längsachse 6a im Bereich der zweiten Stirnseite 6 des Lichtleiters 2 verläuft. Man kann in diesem Fall auch davon sprechen, dass der Lichtleiter 2 einen Knick hat. Die Pfeilung bzw. ein Knick des Lichtleiters 2 und damit der Beleuchtungseinrichtung 1 tritt insbesondere dann auf, wenn die Beleuchtungseinrichtung 1 der Außenkontur des Fahrzeugscheinwerfers bzw. der Fahrzeugkarosserie folgt.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 umfasst zwei Leuchtmittel 7, 8, wobei an jeder Stirnseite 4, 6 ein Leuchtmittel 7, 8 angeordnet ist. Die Leuchtmittel 7, 8 umfassen vorzugsweise jeweils mindestens eine Lumineszenzdiode (LED; Light Emitting Diode) oder ein Array von mehreren in einer Reihe oder matrixartig angeordneten LEDs. Die Leuchtmittel 7, 8 können darüber hinaus auch optische Mittel, z. B. in Form einer Linse oder eines Zusatzreflektors, aufweisen, um das von den LEDs erzeugte Licht besonders wirkungsvoll und effizient in die Einkoppelflächen an den Stirnseiten 4, 6 des Lichtleiters 2 einzukoppeln. Bei dem dargestellten Lichtleiter 2 wird an beiden Enden Licht eingekoppelt, um die Auswirkungen der spektralen Absorption so gering wie möglich zu halten. Ansonsten würde sich die Farbe des aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelten Lichts entlang des Lichtleiters 2 verschieben (vgl. 11). Dieser Effekt ist unerwünscht und wird deshalb durch die zweiseitige Einkopplung von Licht in den Lichtleiter 2 so weit wie möglich verhindert.
Die zweiseitige Einkopplung von Licht in den Lichtleiter 2 bringt aber andere Probleme mit sich. Das Prinzip der Lichtauskopplung aus einem Lichtleiter basiert generell auf der Totalreflexion an Auskoppelelementen. Diese sind bei dem in 8 dargestellten Lichtleiter 2 als Auskoppelprismen 9 ausgebildet, die an der Rückseite des Lichtleiters 2 angeordnet sind. An den Auskoppelelementen 9 wird normalerweise das ankommende Licht im Lichtleiter 2 totalreflektiert und kann dann den Lichtleiter 2 über einen gegenüberliegenden Umfangsbereich 10 verlassen. Dies ist beispielsweise in 9 dargestellt. Dort ist der betrachtete Lichtstrahl mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet und der Winkelbereich, in dem der an dem Auskoppelelement 9 totalreflektierte Lichtstrahl 11 den Lichtleiter 2 über den Umfangsbereich 10 verlassen kann, ist mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet. Trifft das Licht auf kein Auskoppelelement 9, kann es den Lichtleiter 2 auch nicht verlassen.
Die in 9 dargestellte Art der Auskopplung wird als direkte Auskopplung oder Vorwärtsauskopplung bezeichnet. Dabei können Lichtstrahlen 11 aber nur nach vorne umgelenkt werden, das heißt der einfallende und der ausfallende Strahl bilden einen stumpfen Winkel (β > 90°). Eine weitere Art der Auskopplung ist in 10 dargestellt und wird als indirekte Auskopplung oder Rückwärtsauskopplung bezeichnet. Dabei verlassen die Lichtstrahlen 11 das Optikelement 9 nach hinten, treten in das darauf folgende Optikelement 9 wieder ein und werden dann von diesem totalreflektiert und verlassen den Lichtleiter 2. Hierbei können die Lichtstrahlen 11 nahe 90° nach vorne und auch nach hinten umgelenkt werden, das heißt der einfallende und der ausfallende Lichtstrahl 11 können einen spitzen Winkel (γ < 90°) bilden. Der Winkelbereich, in dem der an dem Auskoppelelement 9 totalreflektierte Lichtstrahl 11 bei der indirekten Auskopplung den Lichtleiter 2 über den Umfangsbereich 10 verlassen kann, ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Der spitze Winkel liegt nahe bei 90°. Würde er noch spitzer werden, könnte keine Totalreflexion mehr stattfinden.
Viele Scheinwerfer neuerer Bauart sind aus gestalterischen Gründen stark gepfeilt ausgebildet, das heißt sie weisen zur Seite des Fahrzeugs hin eine starke Wölbung auf und weisen zudem eine zur Fahrzeugseite hin ansteigende Kontur auf. In den Scheinwerfern angeordnete Lichtleiter von Beleuchtungseinrichtungen müssen zwangsläufig ebenfalls eine gepfeilte Form aufweisen. Aufgrund der großen Länge der Lichtleiter wird Licht an beiden Enden des Lichtleiters 2 eingekoppelt. Das geht aber nur, wenn das eingekoppelte Licht von beiden Seiten her kommend auch wieder in Fahrtrichtung 14 (entspricht der Blickrichtung des Fahrers) ausgekoppelt werden kann. Dies ist schon bei einer relativ geringen Pfeilung (α > 15°) eines Lichtleiters 2 physikalisch nicht mehr möglich. So ist es beispielsweise bei der in 8 dargestellten Beleuchtungseinrichtung 1 nicht möglich, den von dem Leuchtmittel 8 eingekoppelten Lichtstrahl 11 an den Auskoppelelementen 9 derart totalzureflektieren, dass er als Lichtstrahl 15 ausgekoppelt wird. Aus diesem Grund ist der Lichtstrahl 15 durchgestrichen. Statt dessen wird der Lichtstrahl 11 im wesentlichen senkrecht zu dem Lichtleiter 2 ausgekoppelt. Das führt aber zu einer inhomogenen Lichtverteilung des aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelten Lichts. Für eine homogene Lichtverteilung müssten alle Lichtstrahlen 11 die Beleuchtungseinrichtung 1 im wesentlich parallel zueinander verlassen. Das ist bei der bekannten Beleuchtungseinrichtung 1 jedoch nicht möglich.
Aus diesem Grund wird eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 1 vorgeschlagen, wie sie beispielsweise in den 1 bis 7 in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt und nachfolgend im Detail beschrieben ist.
In 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung dargestellt, bei der wie gehabt Licht von zwei Leuchtmitteln 7, 8 von beiden Enden 4, 6 her in den langgestreckten Lichtleiter 2 eingekoppelt wird. Der Lichtleiter 2 hat einen beliebigen räumlichen Verlauf, das heißt die Leitkurve des Lichtleiters verläuft beliebig im dreidimensionalen Raum. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Lichtleiter 2 eine Pfeilung von größer 15°. Selbstverständlich ist jeder andere Verlauf im dreidimensionalen Raum denkbar, insbesondere dass die Pfeilung kleiner oder gleich 15° ist oder dass der Lichtleiter 2 zwei oder mehr Biegungen (Pfeilungen) aufweist. Der Querschnitt des Lichtleiters 2 ist vorzugsweise kreisförmig, wobei er im Bereich der Auskoppelelemente 9 eine entlang der Längserstreckung des Lichtleiters 2 verlaufende Abflachung aufweist (vgl. 2 und 3). Selbstverständlich ist auch jede andere Querschnittsform, bspw. dreieckig, rechteckig, mehreckig, ellipsenförmig, etc, denkbar.
Der Lichtleiter 2 ist derart ausgebildet und ausgerichtet, dass die Lichtstrahlen 11 nach oben (also aus der Zeichnungsebene heraus) aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelt werden. Dementsprechend sind die Auskoppelelemente 9 in der Zeichenebene gesehen an der Unterseite des Lichtleiters 2 angeordnet. Die Auskoppelelemente 9 sind vorzugsweise derart angeordnet und ausgeformt, dass die Lichtstrahlen 11 im wesentlichen senkrecht aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelt werden.
Die aus dem Lichtleiter 2 in Auskoppelrichtung 22 ausgekoppelten Lichtstrahlen 11 treffen dann auf ein oberhalb des Lichtleiters 2 gegenüber dem Umfangsbereich 10 angeordnetes zusätzliches optisches Element 20, welches die ausgekoppelten Lichtstrahlen 11 in eine von der Auskoppelrichtung 22 abweichende Richtung umlenkt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Lichtstrahlen 11 in Fahrtrichtung 14 des Fahrzeugs umgelenkt. Zudem werden die Lichtstrahlen 11 durch das optische Element 20 im wesentlichen parallel zueinander umgelenkt. Das parallele Umlenken der Lichtstrahlen bezieht sich weniger auf einen Querschnitt der Beleuchtungseinrichtung 1 (vgl. 3), sondern ist eher auf die Längserstreckung des Lichtleiters 1 bezogen (vgl. 1). In 1 ist deutlich zu erkennen, dass die aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelten und von dem optischen Element 20 umgelenkten eingezeichneten Lichtstrahlen 11 die Beleuchtungseinrichtung 1 beide in Fahrtrichtung 14, also parallel zueinander, verlassen, obwohl die Neigung des Lichtleiters 2 zu der Richtung, in der die Lichtstrahlen 11 die Beleuchtungseinrichtung 1 verlassen (Fahrtrichtung 14) in der Zeichenebene betrachtet bei dem linken Lichtstrahl 11 wesentlich größer ist als bei dem rechten Lichtstrahl 11. Während bei dem linken Lichtstrahl 11 der Winkel zwischen der Leitkurve des Lichtleiters 2 und der Austrittsrichtung aus der Beleuchtungseinrichtung (Fahrtrichtung 14) ein stumpfer Winkel im Bereich von etwa 160° ist, ist der Winkel bei dem rechten Lichtstrahl 11 ein spitzer Winkel im Bereich von etwa 60°. Der Auskoppelwinkel bzw. die Auskoppelrichtung 22 der Lichtstrahlen 11 aus dem Lichtleiter 2 kann jedoch immer den gegebenen Bedingungen entsprechend optimal (das heißt einfach realisierbar und mit besonders hohem Wirkungsgrad) gewählt werden, die gewünschte Abstrahlrichtung der Lichtstrahlen 11 aus der Beleuchtungseinrichtung 1 wird dann von dem optischen Element 20 erzielt.
Es ist ein gemeinsames optisches Element 20 für die gesamte Länge des Lichtleiters 2 vorgesehen. Alternativ können aber auch mehrere separate, vorzugsweise nebeneinander angeordnete optische Elemente 20 vorgesehen sein. Das optische Element 20 kann beispielsweise als ein Prisma (insbesondere wenn das ausgekoppelte Licht um 90° umgelenkt wird) zur Realisierung einer Totalreflexion oder als ein Zusatzreflektor zur Realisierung einer herkömmlichen Reflexion ausgebildet sein. In dem Ausführungsbeispiel aus 1 ist das optische Element 20 als ein Reflektor ausgebildet, der eine Vielzahl nebeneinander angeordneter und zueinander versetzter Facetten 20 aufweist. Jede Facette 20' kann ein separates Teil oder integraler Bestandteil des Reflektors 20 sein und weist für sich betrachtet eine im wesentlichen ebene Reflexionsfläche auf. Abmessungen, Form, Anordnung und Lage der Facetten 20' ist derart gewählt, dass jede Facette 20' das aus dem ihr zugeordneten Umfangsbereich 10 des Lichtleiters 2 ausgekoppelte Licht im wesentlichen parallel und in Fahrtrichtung 14 reflektiert. Insgesamt weist der Reflektor 20 eine der Form des Lichtleiters 2 entsprechende Wölbung auf, wie in 2 deutlich zu erkennen ist.
Selbstverständlich können die Auskoppelelemente 9 auch an der Oberseite des Lichtleiters 2 ausgebildet sein, wobei dann der Umfangsbereich 10, aus dem die Lichtstrahlen 11 ausgekoppelt werden, an der Unterseite des Lichtleiters 2 angeordnet wäre. Dementsprechend wäre das zusätzliche optische Element 20 unterhalb des Lichtleiters 2 angeordnet, so dass die senkrecht ausgekoppelten Lichtstrahlen 11 darauf treffen können. Ebenso ist es denkbar, die Beleuchtungseinrichtung 1 beliebig zu drehen, so dass sie beispielsweise im wesentlichen senkrecht angeordnet ist.
Der Verlauf der Lichtstrahlen 11 bei der Beleuchtungseinrichtung 1 aus 1 ist in 3 anhand eines Querschnitts durch die Beleuchtungseinrichtung 1 dargestellt. An der Unterseite des Lichtleiters 2 sind die Auskoppelelemente 9 zu erkennen. Ein Großteil der an den Auskoppelelementen 9 reflektierten Lichtstrahlen tritt über den Umfangsbereich 10 an der Oberseite des Lichtleiters 2 aus diesem aus. Diese Strahlen treffen auf den zusätzlichen Reflektor 20 und werden von diesem im wesentlichen parallel zueinander und in Fahrtrichtung 14 umgelenkt. Die Austrittsfläche der Lichtstrahlen aus der Beleuchtungseinrichtung 1 wird durch eine transparente Abdeckung 21 gebildet. Um die Homogenität der austretenden Lichtstrahlen zu erhöhen, ist es denkbar, die Reflexionsfläche des Reflektors 20 und/oder die transparente Abdeckung 21 zumindest bereichsweise zu mattieren.
Eine alternative Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung 1 aus 1 ist in 4 im Querschnitt dargestellt. Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Reflexionsfläche des Reflektors 20 eben ausgebildet ist, also im Querschnitt eine Gerade ist, weist sie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 im Querschnitt einen Parabelform auf. Darüber hinaus kann die Reflexionsfläche des Reflektors 20 im Querschnitt auch die Form einer Ellipse, einer Hyperbel oder eines beliebig anderen Splines (Freiform) aufweisen.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 dargestellt. Sie unterscheidet sich von der aus 1 beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass die Auskoppelelemente 9 vorne am Lichtleiter 2 ausgebildet sind und dementsprechend der Umfangsbereich 10, über den die Lichtstrahlen 11 ausgekoppelt werden, an der Rückseite des Lichtleiters 2 ausgebildet ist. Hinter dem Umfangsbereich 10 ist dann der zusätzliche Reflektor 20 angeordnet, der die im wesentlichen senkrecht aus dem Lichtleiter 2 ausgekoppelten Lichtstrahlen 11 im wesentlichen parallel und in Fahrtrichtung 14 reflektiert. Eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungseinrichtung 1 aus 5 ist in 6 dargestellt.
Der Verlauf der Lichtstrahlen 11 bei der Beleuchtungseinrichtung 1 aus 5 ist in 7 anhand eines Querschnitts durch die Beleuchtungseinrichtung 1 dargestellt. An der Vorderseite des Lichtleiters 2 sind die Auskoppelelemente 9 zu erkennen. Ein Großteil der an den Auskoppelelementen 9 reflektierten Lichtstrahlen tritt über den Umfangsbereich 10 an der Rückseite des Lichtleiters 2 aus diesem aus. Diese Strahlen treffen auf den zusätzlichen Reflektor 20 und werden von diesem im wesentlichen parallel zueinander und in Fahrtrichtung 14 umgelenkt. Die im Bereich der Auskoppelelemente 9 direkt nach vorne ausgekoppelten Lichtstrahlen werden deutlich stärker gestreut als die an dem Reflektor 20 nach vorne reflektierten Lichtstrahlen. Die Austrittsfläche der Lichtstrahlen aus der Beleuchtungseinrichtung 1 kann auch bei dieser Ausführungsform durch eine transparente Abdeckung 21 gebildet sein. Um die Homogenität der austretenden Lichtstrahlen zu erhöhen, ist es auch hier denkbar, die Reflexionsfläche des Reflektors 20 und/oder die transparente Abdeckung 21 zumindest bereichsweise zu mattieren.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 kann in einen Fahrzeugscheinwerfer integriert sein, wie er beispielsweise in 12 dargestellt und dort in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist. Der Scheinwerfer 30 ist im vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs 40 angeordnet, dessen Kotflügel mit dem Bezugszeichen 41, dessen Stoßstange mit 42 und dessen Motorhaube mit 43 bezeichnet ist. Der Scheinwerfer 30 ist seitlich pfeilförmig weit nach hinten in Richtung Kotflügel 41 gezogen. Die Pfeilform des Scheinwerfers 30 ist in 12 deutlich zu erkennen Der Scheinwerfer 30 weist mindestens ein Leuchtmodul auf, das als ein Reflexionsmodul mit Reflektor und Lichtquelle oder als ein Projektionsmodul mit Reflektor, Lichtquelle, Blende und Projektionslinse ausgebildet sein kann. Das Leuchtmodul dient zur Erzeugung mindestens einer Leuchtfunktion, bspw. von Abblendlicht und Fernlicht. Andere Leuchtfunktionen, die durch das mindestens eine Leuchtmodul erzeugt werden können, sind zum Beispiel Nebellicht, statisches und/oder dynamisches Kurvenlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht, Stadtlicht, Regen- oder Schneelicht, Tagfahrlicht, Standlicht, Begrenzungslicht und/oder Positionslicht.
Der dargestellte Scheinwerfer 30 umfasst ein erstes Leuchtmodul 31 zur Erzeugung von Abblendlicht und ein zweites Leuchtmodul 32 Fernlicht. Beide Leuchtmodule 31, 32 sind nach dem Reflexionsprinzip ausgebildet und umfassen einen Reflektor 33, 34 und eine Lichtquelle 35, 36. Selbstverständlich kann auch eines oder können beide Lichtmodule 31, 32 nach dem Projektionsprinzip ausgebildet sein. Des weiteren ist in dem Scheinwerfer 30 ein seitlich angeordnetes Blinklichtlichtmodul 37 vorgesehen. Nach vorne ist eine Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers 30 durch eine lichtdurchlässige Abdeckscheibe 38 verschlossen, die als eine Klarglasscheibe ohne optische Elemente ausgebildet ist. Oberhalb der Leuchtmodule 31, 32, 37 ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 1 angeordnet, die beispielsweise als eine Signalleuchte zum Erzeugen von Standlicht, Parklicht, Positionslicht und/oder Tagfahrlicht ausgebildet sein kann. Selbstverständlich kann die Beleuchtungseinrichtung 1 auch andere Lichtfunktionen erfüllen.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 ist integraler Bestandteil des Scheinwerfers 30 und verläuft entlang des oberen Rands des Scheinwerfers 30. Selbstverständlich kann die Beleuchtungseinrichtung 1 auch an einer beliebig anderen Stelle im Scheinwerfer 30 angeordnet sein. Denkbar ist beispielsweise ein Anordnen der Beleuchtungseinrichtung an einem anderen Rand des Scheinwerfers 30 als dem oberen Rand und/oder entlang zumindest eines Teils eines Rands von einem oder mehreren der Leuchtmodule 31, 32, 37. Insbesondere ist denkbar, dass eine oder mehrere Beleuchtungseinrichtungen 1 um den vorderen Rand der Reflektoren 33, 34 der Leuchtmodule 31, 32 angeordnet sind.
Des weiteren ist es denkbar, dass die Beleuchtungseinrichtung 1 an einer beliebigen Stelle im vorderen Bereich des Fahrzeugs 40 oder in einem seitlichen Bereich des Fahrzeugs 40 getrennt von dem Scheinwerfer 30 angeordnet ist. Denkbar ist beispielsweise eine Anordnung zumindest um einen Teil eines Kühlergrills des Fahrzeugs 40 oder um einem Teil von Lufteinlässen im Bereich der Stoßstange 42 oder darunter.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10328216 A1 [0003]
- DE 102004010305 A1 [0003]

Claims

Beleuchtungseinrichtung (1) für ein Fahrzeug (40) mit mindestens einem Leuchtmittel (7, 8) und zumindest einem mit seiner Lichteinkoppelfläche (4, 6) im Lichtabstrahlbereich des Leuchtmittels (7, 8) angeordneten langgestreckten Lichtleiter (2) mit beliebigem räumlichen Verlauf, der mehrere in Längserstreckungsrichtung des Lichtleiters (2) zueinander versetzte optische Auskoppelelemente (9) aufweist, an denen innerhalb des Lichtleiters (2) darauf auftreffendes Licht derart reflektiert wird, dass es an einem dem betreffenden Auskoppelelement (9) gegenüberliegenden Umfangsbereich (10) des Lichtleiters (2) in einer Auskoppelrichtung aus diesem austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) mindestens ein außerhalb des Lichtleiters (2) angeordnetes optisches Element (20), das derart relativ zu dem Umfangsbereich (10) des Lichtleiters (2), über den das auf die Auskoppelelemente (9) auftreffende und von diesen reflektierte Licht austritt, angeordnet und ausgerichtet ist, dass das optische Element (20) das aus dem Lichtleiter (2) ausgekoppelte Licht aus der Auskoppelrichtung in eine von der Auskoppelrichtung abweichende Richtung umlenkt.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Auskoppelrichtung abweichende Richtung die Richtung einer optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung (1) ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der optischen Achse einer Fahrtrichtung (14) des Fahrzeugs entspricht.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein optisches Element vorgesehen ist, das sich entlang der gesamten Länge des Umfangsbereichs des Lichtleiters, aus dem das auf die Auskoppelelemente auftreffende und von diesen reflektierte Licht austritt, erstreckt.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (20) als ein Reflektor ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (20) im Querschnitt die Form einer Geraden, einer Parabel, einer Ellipse, einer Hyperbel oder eines beliebig anderen Splines aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (20) entlang seiner Längserstreckung mehrere nebeneinander angeordnete Facetten (20') mit unterschiedlichen Abmessungen, Formen und Ausrichtungen aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (20') relativ zur Senkrechten seiner Längserstreckung des Lichtleiters (2) um einen Winkel geneigt sind.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (20) eine matte und/oder streuende Oberfläche aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (20) derart ausgestaltet ist, dass das aus dem Lichtleiter (2) ausgekoppelte Licht vor dem Auftreffen auf den Reflektor (20) eine von der Farbe des von dem Reflektor (20) reflektierten Lichts abweichende Farbe aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsbereich des Lichtleiters, aus dem das auf die Auskoppelelemente auftreffende und von diesen reflektierte Licht austritt, in der im Fahrzeug eingebauten Beleuchtungseinrichtung in etwa nach oben und/oder nach unten gerichtet ist, und dass der Reflektor oberhalb bzw. unterhalb des Lichtleiters angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsbereich des Lichtleiters, aus dem das auf die Auskoppelelemente auftreffende und von diesen reflektierte Licht austritt, in der im Fahrzeug eingebauten Beleuchtungseinrichtung in etwa nach hinten gerichtet ist, und dass der Reflektor hinter dem Lichtleiter angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) mindestens zwei Leuchtmittel (7, 8) und mindestens zwei an den Stirnseiten des Lichtleiters (2) angeordnete Lichteinkoppelflächen (4, 6) aufweist, wobei jeweils mindestens ein Leuchtmittel (7; 8) im Bereich einer der Lichteinkoppelflächen (4; 6) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtleiter (2) eine Biegung aufweist, wobei der Lichtleiter (2) so stark gebogen ist, dass eine erste Längsachse (4a) an einem Ende (4) des Lichtleiters (2) in einem Winkel (α) von größer 15° zu einer zweiten Längsachse (6a) am gegenüberliegenden Ende (6) des Lichtleiters (2) verläuft.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (7, 8) mindestens eine Lumineszenzdiode umfassen.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) als eine Signalleuchte für ein Kraftfahrzeug (40) ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Lichtaustrittsrichtung nach dem optischen Element (20) mindestens ein weiteres optisches Element angeordnet ist, welches das aus dem ersten optischen Element (20) austretende Licht streut bzw. in seiner Lichtverteilung beeinflusst und/oder farblich verändert.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) innerhalb oder unmittelbar neben einem Scheinwerfer (30) des Fahrzeugs (40) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) unabhängig von einem Scheinwerfer (30) des Fahrzeugs (40), insbesondere im vorderen Bereich des Fahrzeugs (40), angeordnet ist.
Scheinwerfer (30) für ein Fahrzeug (40), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Leuchtmodul (31, 32) zur Erzeugung mindestens einer definierten Leuchtfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (30) eine Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist.
Scheinwerfer (30) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) entlang mindestens eines Randes des Scheinwerfers (30) innerhalb oder außerhalb des Scheinwerfers (30) angeordnet ist.
Scheinwerfer (30) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) entlang mindestens eines Randes des Leuchtmoduls (31, 32), insbesondere entlang eines Randes eines Reflektors (33, 34) des Leuchtmoduls (31, 32), angeordnet ist.