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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugleuchte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Leuchte ist aus der
DE 693 24 575 T2 bekannt, die primär ein optisches System für Licht emittierende Dioden betrifft. Das optische System der
DE 693 24 575 T2 dient zur Bündelung des Lichtes der Licht emittierenden Diode und ist insoweit ein Bauteil, wie es im Folgenden als Vorsatzoptik bezeichnet wird. Das bekannte optische System wird in der
DE 693 24 575 T2 als zur Verwendung in Anzeigefeldern für verschiedene Verkehrsinformationen und in Anzeigen von Motorfahrzeugen geeignet beschrieben. Es weist zwei Brennpunkte auf, die um einen Betrag getrennt sind, der im Wesentlichen gleich der geometrischen Positionstoleranz der Anordnung der Diode in Längsrichtung innerhalb der Vorsatzoptik ist. Der eine Brennpunkt ist dabei der Brennpunkt einer lichtbrechenden Lichtaustrittsfläche und der andere Brennpunkt ist der Brennpunkt einer Seitenfläche, an der interne Totalreflexionen erfolgen.
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Aus der
DE 100 11 843 A1 ist eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer Vielzahl von Leuchtdioden bekannt, bei der verschiedene Signalisierungen, insbesondere Blinken, Bremsen und Rücklicht, durch eine Änderung von Parametern der Leuchtfläche, wie Größe, Form und Platzierung innerhalb der von der Leuchte definierten Fläche einstellbar sind. Die
DE 100 11 843 A1 zeigt damit insbesondere eine Kraftfahrzeugleuchte mit mehreren Einzelleuchten, die zur Erzielung einer Gesamtlichtverteilung zusammenwirken, wobei die Einzelleuchten eine Lichtquelle in Form einer LED und jede der LEDs eine zugeordnete Vorsatzoptik aufweisen.
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Die Verwendung von LEDs als Lichtquellen liefert dabei die Vorteile einer guten Lebensdauer sowie einer geringen Leistungsaufnahme und damit einhergehend den Vorteil eines geringen zusätzlichen Treibstoffverbrauchs und geringen CO2-Ausstoß eines Kraftfahrzeugs, in das eine entsprechende Leuchte eingebaut ist, sowie den Vorteil eines sehr kleinen Bauraumbedarfs im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen.
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Vorsatzoptiken werden in diesem Zusammenhang dazu verwendet, die Lichtverteilung aus der LED heraus in gewünschter Weise zu beeinflussen.
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Durch die Diskussion der Vorsehung von Tagfahrleuchten hat die Verwendung von LEDs im Rahmen von Scheinwerfern und der damit einhergehende Kraftstoffverbrauch bei dauernder Beleuchtung des Kraftfahrzeugs an Relevanz gewonnen.
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Die Erfindung stellt sich nun ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik die Aufgabe, eine Kraftfahrzeugleuchte der vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, die ein möglichst homogenes Erscheinungsbild aufweist und dabei gleichzeitig möglichst wenige LEDs benötigt. Darüber hinaus sollen die Vorsatzoptiken verschiedene Abmessungen und/oder Formen aufweisen können, insbesondere hinsichtlich der Lichtaustrittsfläche, so dass weitere Gestaltungsmöglichkeiten gegeben sind.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
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Eine derartige Gestaltung mit einer mehrfokalen Optik bietet den Vorteil, zum einen für verschiedene Brennweiten lediglich eine Lichtquelle einsetzen zu müssen und gleichzeitig im Fernfeld ein homogenes Erscheinungsbild bereitstellen zu können. Dabei wird insbesondere durch jede Einzelleuchte die gesamte Lichtverteilung in der Beleuchtungsstärke skaliert, um die reziproke Anzahl an Einzelsystemen zu erzeugen. Anders als im Stand der Technik ergänzen sich somit nicht die Lichtverteilungen der Einzelleuchten zu einer Gesamtlichtverteilung, sondern jede der Einzelleuchten erzeugt bereits die Gesamtverteilung lediglich in der Beleuchtungsstärke verringert, abhängig von der Anzahl der vorhandenen Einzelleuchten.
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Die Homogenisierung des Erscheinungsbildes erfolgt insbesondere durch die Verwendung eines multifokalen, wenigstens bifokalen Aufsatzes in Form einer Vorsatzoptik vor jeder LED.
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Darüber hinaus weist die Vorsatzoptik eine Lichtaustrittsfläche auf, die in aller Regel der Lichteintrittsfläche gegenüberliegt. Ferner sind mehrere Lichtumlenkflächen an den Einzelkorpern vorgesehen, die den verschiedenen Brennweiten zugeordnet sind. Die Lichtumlenkung an den Lichtumlenkflächen erfolgt dabei mittels Totalreflexion.
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Dadurch, dass die Vorsatzoptiken verschiedene Abmessungen und/oder Formen aufweisen können, insbesondere hinsichtlich der Lichtaustrittsflache, ergeben sich weitere Gestaltungsmöglichkeiten. So kann zum Beispiel eine dreieckige oder trapezformige Kraftfahrzeugleuchte gestaltet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Vorsatzoptik ein dreidimensionaler Körper, insbesondere ein Freiformkörper, ist. Die Form der Vorsatzoptik kann hinsichtlich ihrer lichtumlenkenden Flächen an die Gestaltung eines Reflektors für herkömmliche Systeme in Kraftfahrzeugscheinwerfern angelehnt sein. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Freiformkörper der Vorsatzoptik aus mehreren Einzelkörpern zusammengesetzt ist, die jeweils an die Gestaltung hinsichtlich der lichtumlenkenden Flächen an die reflektierenden Flächen von herkömmlichen Kraftfahrzeugreflektoren angelehnt sein können, wobei jeder Einzelkorper der Erzeugung einer Brennweite dient. Die Einzelkörper sind dann zur Bildung der Vorsatzoptik miteinander einstückig verbunden und/oder verschnitten, ohne dass optisch wirksame Grenzflächen entstehen. Allerdings bestehen zwischen den Einzelkörpern dann nicht erkennbare Schnittflächen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Vorsatzoptik eine Lichteintrittsfläche aufweist, die mit der LED zusammenwirkt und insbesondere kann eine Vertiefung vorgesehen sein, in die der Korper der LED eingesetzt ist, um moglichst geringe Lichtverluste zwischen LED und Vorsatzoptik in Kauf nehmen zu müssen.
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Darüber hinaus weist die Vorsatzoptik eine Lichtaustrittsfläche auf, die in aller Regel der Lichteintrittsfläche gegenuberliegt. Ferner sind mehrere Lichtumlenkflächen an den Einzelkörpern vorgesehen, die den verschiedenen Brennweiten zugeordnet sind.
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Die Lichtumlenkung an den Lichtumlenkflächen kann dabei mittels Totalreflexion erfolgen.
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Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die Lichtumlenkflächen beschichtet oder verspiegelt sind, was jedoch je nach Material der Vorsatzoptik nicht erforderlich sein kann.
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Die Vorsatzoptik kann dabei aus einem transparenten Kunststoffmaterial gebildet sein, insbesondere aus einem Polycarbonatderivat und kann im Spritzgussverfahren hergestellt werden, wobei die Vorsatzoptik insbesondere an die LEDs angespritzt werden kann.
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Die Lichtaustrittsflache der Einzelleuchten kann dabei rechteckig sein. Die Lichtaustrittsfläche der Kraftfahrzeugleuchte ergibt sich dann aus der Anzahl der Lichtaustrittsflächen der Einzelleuchten. Dabei konnen die Lichtaustrittsflächen ebenso wie die Einzelleuchten beliebig zueinander angeordnet sein, insbesondere zur Bildung einer Leuchtfläche. Die Anordnung kann in einer Ebene (zweidimensional) oder frei im Raum (dreidimensional) erfolgen. Die Einzelleuchten können jedoch auch in einer Ebene so angeordnet sein, dass sie in der Ebene eine bandförmige Leuchte ergeben und so insbesondere eine kurvenformige Leuchte mittels der Einzelleuchten realisiert werden kann.
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Zusatzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Vorsatzoptiken verschiedene Abmessungen und/oder Formen aufweisen, insbesondere hinsichtlich der Lichtaustrittsflache, so dass weitere Gestaltungsmoglichkeiten gegeben sind, indem z. B. eine dreieckige bzw. trapezformige Kraftfahrzeugleuchte gestaltet wird beginnend mit Einzelleuchten mit der größeren rechteckigen Lichtaustrittsfläche bis hin zu Einzelleuchten mit der kleinsten Lichtaustrittsfläche, die jedoch ebenfalls noch eine Rechteckform aufweist. Auch andere Gestaltungen sind möglich.
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Sofern die Einzelkörper der Vorsatzoptik miteinander verschnitten sind, ergeben sich Schnittflächen zwischen den Einzelkörpern, die in verschiedenen Winkeln zur Hauptlichtabstrahlrichtung der Einzelleuchte bzw. der Kraftfahrzeugleuchte liegen konnen. Insbesondere können diese Schnittflächen parallel, quer oder in einem definierten Winkel zur Hauptlichtabstrahlrichtung liegen. Auf diese Weise können verschiedene optische Eindrücke der Vorsatzoptiken für einen Betrachter erzielt werden und die Lichtverteilung, die durch die Vorsatzoptiken eingestellt wird, kann variiert werden.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sämtliche LEDs auf einer gemeinsamen Platine bzw. Leiterplatte, die starr oder flexibel gestaltet werden kann, angeordnet sind. Auf diese Weise konnen samtliche LEDs uber eine gemeinsame Steuer- und Regelungseinrichtung angesteuert werden.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Kraftfahrzeugleuchte als Blinkleuchte, Begrenzungsleuchte oder Tagfahrleuchte dient. Die Begrenzungsleuchte kann durch Dimmen der Tagfahrleuchte realisiert werden. Auf diese Weise kann eine Tagfahrleuchte bzw. Begrenzungsleuchte bereitgestellt werden, deren Farbe eine gute Übereinstimmung mit einem Xenon-System bietet und zum anderen kann auch bei langdauerndem Gebrauch der zusatzlich erforderliche Kraftstoffverbrauch und damit der zusätzliche CO2-Ausstoß in einem kosten- und umweltverträglichen Rahmen gehalten werden, im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Anmeldungsunterlagen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Kraftfahrzeugleuchte in zwei Darstellungen;
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2 und 3 weitere Kraftfahrzeugleuchten; und
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4 bis 6 Vorsatzoptiken.
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1 zeigt in der oberen Darstellung eine Kraftfahrzeugleuchte in einer Blickrichtung entgegen der Hauptlichtabstrahlrichtung der Kraftfahrzeugleuchte. Diese Blickrichtung ist die Blickrichtung, aus der ein Betrachter eines Kraftfahrzeuges eine Kraftfahrzeugleuchte normalerweise wahrnimmt.
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Die Kraftfahrzeugleuchte ist hierbei in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Kraftfahrzeugleuchte 10 weist einen geschwungenen Verlauf auf. Dabei umfasst die Kraftfahrzeugleuchte 10 mehrere Einzelleuchten, die mit dem Bezugszeichen 12 versehen sind. Die Einzelleuchten 12 weisen für einen Betrachter aus der entsprechenden Blickrichtung eine näherungsweise rechteckige sichtbare Oberfläche auf, die der Lichtaustrittsfläche 18 der Einzelleuchten 12 entspricht. Die Einzelleuchten 12 umfassen hierbei, wie der unteren Darstellung von 1 entnommen werden kann, eine LED 14 sowie eine jeder LED 14 zugeordnete Vorsatzoptik 16, deren Lichtaustrittsflache 18 die rechteckige sichtbare Flache in der oberen Darstellung von 1 bildet. Sämtliche LEDs 14 sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 15 angeordnet. Durch die relative Anordnung der Einzelleuchten 12 zueinander kann nun eine beliebig ausgeformte Kraftfahrzeugleuchte 10 gebildet werden. Dabei weist jede der Einzelleuchten 12 die gleiche Beleuchtungscharakteristik auf, wie die Kraftfahrzeugleuchte 10, jedoch stellt jeder der Einzelleuchten 12 lediglich einen Bruchteil der Gesamtbeleuchtungsstärke zur Verfügung.
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2 zeigt nun eine weitere Anordnung, wobei hier anstelle des geschwungenen Verlaufs der Kraftfahrzeugleuchte 10 eine Kraftfahrzeugleuchte 10 gebildet ist, die insgesamt ein rechteckiges Erscheinungsbild aufweist. Möglich sind jedoch auch trapezformige Kraftfahrzeugleuchten 10, wie sie in 3 gezeigt sind, wobei hier die Vorsatzoptiken 16 der Einzelleuchten 12 eine verschiedene Ausdehnung in der sichtbaren Fläche besitzen können, so dass durch die verschiedenen Größen der Lichtaustrittsflache 18 der Vorsatzoptiken 16 besondere gestalterische Möglichkeiten eroffnet werden. In allen Fällen kann die Anordnung zwei- bzw. auch dreidimensional sein.
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Die 4 bis 6 zeigen nun die Ausgestaltung der Vorsatzoptik, die als mehrfokale, nämlich als bifokale, Optik in 4 oder als multifokale Optik in den 5 und 6 ausgebildet sein kann.
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Auf diese Weise wird eine möglichst homogene Lichtverteilung jeder Einzelleuchte 12 ermöglicht. Hierbei umfasst die Vorsatzoptik 16 eine Lichtaustrittsfläche, die mit 18 gekennzeichnet ist, sowie eine Lichteintrittsflache 20.
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Die Vorsatzoptik 16 ist darüber hinaus als Freiformkörper 22 gebildet, der aus Einzelkorpern 24 bzw. 26 aufgebaut ist, wobei der Körper 24 der Bereitstellung einer ersten Brennweite dient und der Körper 26, der aus zwei Teilabschnitten eines Korpers gebildet ist, der Bereitstellung einer weiteren Brennweite. Des Weiteren umfassen die Einzelkörper 24, 26 Lichtumlenkflächen 28 bzw. 30, an denen das Licht über Totalreflexion in eine Lichtabstrahlrichtung 32 umgelenkt wird. Die gesamte Vorsatzoptik ergibt sich, indem die verschiedenen Einzelkörper 24 und 26 miteinander zur Bildung eines Gesamtkörpers verschnitten werden. Hierbei können die Schnittflächen zwischen den einzelnen Einzelkörpern 24, 26 z. B. wie in 4 gezeigt zur Hauptlichtabstrahlrichtung 32 parallel verlaufen und sich insbesondere unter einem vorgegebenen Winkel zwischen 0 und 90° schneiden. Die Schnittflachen besitzen jedoch keine optische Wirksamkeit und sind auch nicht erkennbar.
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Licht, das nun von einer LED 14 über die Lichteintrittsfläche 20 in der Vorsatzoptik 16 eingekoppelt wird, wird an den lichtumlenkenden Flächen 28 bzw. 30 mittels Totalreflexion in Lichtabstrahlrichtung 32 unter verschiedenen Brennweiten reflektiert und erzeugt so eine in der Beleuchtungsstärke skalierte Lichtverteilung vor der Einzelleuchte 12, die dann in der Summe die Beleuchtung der Leuchte 10 des Kraftfahrzeugs ergibt.
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5 zeigt eine weitere Vorsatzoptik 16, die als multifokale Optik ausgebildet ist, mit einer Lichtaustrittsfläche 18 sowie verschiedenen reflektierenden Flächen 28 bzw. 30 zur Lichtumlenkung für verschiedene Brennweiten.
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Insgesamt können mit einer Vorsatzoptik gemaß 5 vier Brennweiten erzeugt werden, so dass bei einer gegebenen Anzahl an Einzelsystemen die Leuchte ein insgesamt noch gleichmäßigeres und homogeneres Erscheinungsbild aufweist als bei einer Verwendung der Vorsatzoptik 16 gemaß 4.
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In 5 sind, wie auch in 4, die Schnittflachen zwischen den miteinander verschnittenen Einzelkörpern so angeordnet, dass diese parallel, also unter einem Winkel von 0°, zur Hauptlichtabstrahlrichtung 32 verlaufen.
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6 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung einer multifokalen Vorsatzoptik 16, wobei hier die Schnittflächen der miteinander verschnittenen Einzelkörper senkrecht zur Lichtabstrahlrichtung 32 verlaufen. Mit einer Vorsatzoptik 16 gemäß 6 können ansonsten ebenfalls vier verschiedene Brennweiten erzielt werden.
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Der Einsatz einer entsprechenden Kraftfahrzeugleuchte 10 bietet sich insbesondere bei Blink- oder Tagfahrleuchten oder Begrenzungsleuchten an, wobei auf diese Weise neben einem homogenen Erscheinungsbild die Vorteile des LED-Einsatzes, nämlich geringer Bauraum sowie geringe Leistungsaufnahme und lange Lebensdauer, realisiert werden können.
