-
Die
Erfindung betrifft eine Lichtleiterstruktur für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
oder eine Kraftfahrzeugleuchte, wobei die Lichtleiterstruktur mindestens
einen Aufteilungsabschnitt zur Aufteilung von in die Lichtleiterstruktur
eingekoppeltem Licht auf mehrere Auskoppelzweige umfasst, wobei
sich mindestens zwei Auskoppelzweige im Aufteilungsabschnitt zumindest
abschnittsweise berühren
und die beiden Auskoppelzweige sich an einer Verzweigungsstelle
des Aufteilungsabschnitts verzweigen. Die beiden Auskoppelzweige
sind innerhalb des Aufteilungsabschnitts zumindest an der Verzweigungsstelle
versetzt zueinander angeordnet.
-
Eine
derartige Lichtleiterstruktur ist aus der
DE 101 62 105 A1 sowie
aus der
US 5,931,576
A bekannt. Die dort beschriebenen Lichtleiterstrukturen weisen
jeweils einen Einkoppelast zum Einkoppeln von Licht in die Lichtleiterstruktur
und einen Aufteilungsabschnitt auf, durch den das eingekoppelte Licht
auf zwei abragende Auskoppelzweige aufgeteilt wird. Der Aufteilungsabschnitt
ist zum Einkoppelast hin durch eine Ebene begrenzt, an welcher Querschnittsflächen am
Anfang der Auskoppelzweige nebeneinander angeordnet sind und einer
Querschnittsfläche
am Ende des Einkoppelastes gegenüberliegen.
Hierbei berühren
sich die besagten Querschnittsflächen
der Auskoppelzweige lediglich in besagter Ebene.
-
An
einem Berührungspunkt
der beiden besagten Querschnittsflächen der Auskoppelzweige in der
Ebene sind die beiden Auskoppelzweige in einem besonders spitzen
Winkel zueinander angeordnet. Zwischen den beiden Auskoppelzweigen
ist also eine konkave Kante vorhanden, deren Winkel derart spitz zuläuft, dass
er zur Spitze hin mit einem üblicherweise
zur Herstellung der Lichtleiterstruktur verwendeten Spritzgießwerkzeug
nicht wirtschaftlich realisiert werden kann. Denn zur exakten Herstellung
der konkaven Kante im Spritzgießverfahren
würde ein Spritzgusswerkzeug
(Spritzgussform) benötigt,
das eine entsprechende konvexe Kante aufweist. Im Bereich dieser
konvexen Kante, insbesondere im Bereich des spitz zulaufenden Winkels,
müsste
das Werkzeug einen sehr dünnwandigen
Abschnitt aufweisen. Ein solches Spritzgusswerkzeug wäre nicht für ein Spritzgießen mit
reproduzierbaren Ergebnissen, innerhalb akzeptabler Toleranzen in
der Massenfertigung geeignet, da die Gefahr bestünde, dass das Spritzgusswerkzeug
im Bereich seiner konvexen Kante bereits nach wenigen Spritzgießvorgängen deformiert
würde.
Ein deformiertes Spritzgusswerkzeug muss auf aufwändige Weise
repariert werden. Nach wenigen (typischerweise drei) Reparaturen
ist eine erneute Reparatur nicht mehr möglich, und das Spritzgusswerkzeug
müsste
komplett ersetzt werden.
-
Spritzgusswerkzeuge,
die üblicherweise
zur Herstellung derartiger Lichtleiterstrukturen in der Massenfertigung
verwendet werden, sollten daher Wandstärken aufweisen, die nicht geringer
sind als etwa 0,5 mm. Um diesem Erfordernis Rechnung zu tragen,
ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das Spritzgusswerkzeug
im Bereich der spitz zulaufenden Kanten zwischen den Auskoppelzweigen
einfach nur bis zu der minimal möglichen
Wandstärke
zu verjüngen
und dann das Werkzeug abrupt enden zu lassen. Beim Spritzgießen führt dies
zu einer Ansammlung an Lichtleitermaterial im Bereich der Spitze
des spitz zulaufenden Winkels zwischen den Auskoppelzeigen. An diesem
Bereich der Materialansammlung tritt beim Betrieb der Lichtleiterstruktur Licht
aus; es kommt zu störenden
Lichtverlusten, das heißt
eine aus den Auskoppelzweigen ausgekoppelte Lichtleistung ist deutlich
geringer als eine in den Einkoppelast eingekoppelte Lichtleistung.
-
Die
Lichtverluste können
dazu führen,
dass aus einem Kraftfahrzeugscheinwerfer oder einer Kraftfahrzeugleuchte
mit einer solchen Lichtleiterstruktur parasitäres Licht im Bereich der Materialansammlung
aus der Lichtleiterstruktur austritt. Das leuchtende Erscheinungsbild
des Kraftfahrzeugscheinwerfers bzw. der Kraftfahrzeugleuchte weist also
unerwünschte
helle Bereiche in Form so genannter „Hot-Spots” auf. Weiterhin muss der Lichtverlust,
der typischerweise im Bereich von etwa 20% bis 30% einer in die
Lichtleiterstruktur eingekoppelten Lichtleistung liegt, durch den
Einsatz entsprechend stärker
dimensionierter Lichtquellen kompensiert werden.
-
Eine
wichtige Anwendung der bekannten Lichtleiterstrukturen besteht darin,
Lichtleiteranordnungen zum Erzeugen eines linienartigen, bspw. kreisförmigen,
leuchtenden Erscheinungsbildes eines Kraftfahrzeugscheinwerfers
oder einer Kraftfahrzeugleuchte mit Licht zu beaufschlagen.
-
Insbesondere
kann eine solche Lichtleiterstruktur zur Einkopplung von Licht in
die beiden Enden eines sogenannten Lichtleitrings zum Erzeugen eines
runden, leuchtenden Erscheinungsbildes eines Kraftfahrzeugscheinwerfers
oder einer Kraftfahrzeugleuchte verwendet werden, bspw. für ein Tagfahrlicht,
ein Positionslicht oder ein Begrenzungslicht. Ein solcher Lichtleitring
kann auch wie in der
DE 10
2005 038 830 A1 gezeigt durch zwei separate Lichtleitelemente
gebildet sein.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtleiterstruktur zur
Aufteilung von in die Lichtleiterstruktur eingekoppeltem Licht zu
schaffen, bei deren Betrieb geringe Lichtverluste auftreten und
die besonders einfach und kostengünstig vorzugsweise mittels
eines Spritzgießverfahrens
herzustellen ist.
-
Zur
Lösung
der Aufgabe wird eine Lichtleiterstruktur der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lichtleiterstruktur
einstückig
ausgebildet ist und die beiden Auskoppelzweige innerhalb des Aufteilungsabschnitts
zumindest an der Verzweigungsstelle derart relativ zueinander versetzt
angeordnet sind, dass sich ihre Querschnittsflächen nur an einem Punkt berühren. Die
erfindungsgemäße Lichtleiterstruktur weist
aufgrund der versetzten Anordnung der Auskoppelzweige keine spitzwinklige
konkave Kante zwischen den Auskoppelzweigen und zudem einen geringen
Lichtverlust auf. Ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung der Lichtleiterstruktur
braucht somit keine entsprechende konvexe spitzwinklige Gegenkante
mit einem dünnwandigen
Abschnitt aufzuweisen. Die Form der Lichtleiterstruktur kann also
mittels des Spritzgießverfahrens
weitgehend exakt realisiert werden. Der Verschleiß eines
Spritzgusswerkzeuges ist vergleichsweise gering, sodass nur selten
Reparaturen am Spritzgusswerkzeug vorgenommen werden müssen und
eine besonders hohe Anzahl an Lichtleiterstrukturen mit einem Werkzeug
bis zu dessen irreparablen Deformierung hergestellt werden kann.
-
Die
beiden Auskoppelzweige sind vorzugsweise derart geschränkt nebeneinander
angeordnet, dass im Aufteilungsabschnitt eine erste Flanke eines ersten
Auskoppelzweigs und eine zweite Flanke eines zweiten Auskoppelzweigs
eine gemeinsame Berührungsfläche aufweisen.
Die Berührungsfläche verläuft vorzugsweise
insgesamt parallel zu einer Längsachse
der Lichtleiterstruktur.
-
Unter
der geschränkten
Anordnung des ersten und des zweiten Auskoppelzweiges ist zu verstehen,
dass der erste und der zweite Auskoppelzweig zumindest an der gemeinsamen
Ebene nebeneinander angeordnet sind und der erste und der zweite Auskoppelzweig
im Aufteilungsabschnitt entlang einer zur Berührungsfläche parallelen Richtung (Krümmungsrichtung)
von einer Längsachse
der Lichtleiterstruktur abragen. Jeder quer verlaufenden Strecke eines
gekrümmten
Abschnitts einer Oberfläche
eines jeden Auskoppelzweiges kann ein Krümmungsradius zugeordnet werden,
der die Krümmung
des gekrümmten
Abschnitts an der quer verlaufenden Strecke charakterisiert. Eine
diesem Krümmungsradius entsprechende
Drehachse verläuft
orthogonal zu einer Ebene, in der die Berührungsfläche liegt.
-
Um
geringe Lichtverluste nicht nur beim Aufteilen des Lichts an der
gemeinsamen Ebene sondern auch innerhalb der Auskoppelzweige zu
erzielen, ist bevorzugt, dass die Berührungsfläche des Aufteilungsabschnitts
eben ist und/oder dass die Berührungsfläche des
Aufteilungsabschnitts parallel zu einer Längsachse der Lichtleiterstruktur
verläuft.
Dadurch wird ein zumindest im Wesentlichen paralleler Verlauf von
Seitenflächen
der Auskoppelzweige erreicht, was zu einer besonders geringen Gefahr
einer Brechung des Lichts an den Seitenflächen und einem damit einhergehenden
unerwünschten
Lichtaustritt aus den Seitenflächen
in die Umgebung der Lichtleiterstruktur führt. Anstelle der ebenen Berührungsfläche kann
auch eine gekrümmte
Berührungsfläche vorgesehen
werden.
-
Beispielsweise
kann die Berührungsfläche als „Schmiegefläche” ausgebildet
sein, welche eine Form eines Ausschnitts einer Oberfläche eines
Zylindermantels aufweist.
-
Es
ist besonders bevorzugt, dass die Lichtleiterstruktur einen Einkoppelast
mit einem Lichtaustrittsquerschnitt aufweist, wobei die Lichteintrittsquerschnitte
der Auskoppelzweige den Lichtaustrittsquerschnitt zumindest abschnittweise
berühren.
Mit Hilfe des Einkoppelastes kann auch Licht einer etwas von dem
Aufteilungsabschnitt entfernt liegenden Lichtquelle in die Lichtleiterstruktur
eingekoppelt werden. Da jeder der Lichteintrittsquerschnitte der
Auskoppelzweige einen Bereich des Lichtaustrittsquerschnitt des
Einkoppelastes berührt,
werden alle Lichteintrittsquerschnitte von aus dem Lichtaustrittsquerschnitt
des Einkoppelastes austretendem Licht bestrahlt, und die Auskoppelzweige
leiten mittels ihrer Lichtleitungsbereiche das Licht weiter. Berühren die Lichteintrittsquerschnitte
zusammen den gesamten Lichtaustrittsquerschnitt, dann wird das gesamte
aus dem Einkoppelast austretende Licht in die Lichteintrittsquerschnitte
der Auskoppelzweige eingeleitet, was zu sehr geringen Lichtverlusten
führt oder
diese sogar ganz eliminiert.
-
Um
eine gleichmäßige Aufteilung
des in den Einkoppelast der Lichtleiterstruktur eingekoppelten Lichts
auf die einzelnen Auskoppelzweige zu erreichen, kann vorgesehen
werden, dass alle Lichteintrittsquerschnitte denselben Flächeninhalt aufweisen.
Berühren
die Lichteintrittsquerschnitte zusammen den gesamten Lichtaustrittsquerschnitt,
so entspricht ein Flächeninhalt
des Lichtaustrittsquerschnitts der Summe von Flächeninhalten der Lichteintrittsquerschnitte.
-
In
Kraftfahrzeugscheinwerfern oder Kraftfahrzeugleuchten wird häufig wenigstens
eine Lichtleiteranordnung eingesetzt, die zwei Eingänge zum Einkoppeln
von Licht in die Lichtleiteranordnung aufweist. Deshalb weist die
Lichtleiterstruktur vorzugsweise zwei Auskoppelzweige auf. Diese
können dann
mit den zwei Eingängen
der Lichtleiteranordnung verbunden werden.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann vorgesehen werden, dass der Lichtaustrittsquerschnitt des Einkoppelastes
rechteckig ist und die Lichteintrittsquerschnitte der Auskoppelzweige
quadratisch sind. Eine solche Lichtleiterstruktur lässt sich
besonders einfach herstellen, und wenn die quadratischen Querschnitte
der Lichteintrittsquerschnitte der Auskoppelzweige einen identischen
Flächeninhalt
aufweisen, dann wird das Licht zudem gleichmäßig auf die Auskoppelzweige
aufgeteilt.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann vorgesehen werden, dass der Lichtaustrittsquerschnitt des Einkoppelastes
kreisförmig
ist und die Lichteintrittsquerschnitte der Auskoppelzweige halbkreisförmig sind.
Eine solche Bauweise ist vorteilhaft, da zumindest der Einkoppelast
sich in seiner Form von bekannten runden Lichtleiterstrukturen höchstens
unwesentlich unterscheidet, so dass die Lichtleiterstruktur mit
bereits existierenden Bauteilen verbunden werden kann, ohne dass
diese in ihrer Konstruktion verändert
werden müssten.
-
Ferner
ist bevorzugt, dass an der Auskoppelfläche mindestens eines der Auskoppelzweige
der Lichtleiterstruktur ein Lichtleitring zum Erzeugen eines zumindest
annähernd
kreisringförmigen
leuchtenden Erscheinungsbildes eines Kraftfahrzeugscheinwerfers
oder einer Kraftfahrzeugleuchte angeordnet ist. In Verbindung mit
der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur
können
auf diese Weise besonders verlustarme Anordnungen zur Erzeugung
des annähernd
kreisringförmigen
leuchtenden Erscheinungsbildes bereitgestellt werden, so dass störende Hot-Spots
vermieden werden und eine Lichtquelle mit einer verhältnismäßig geringen
Leistung zum Betreiben der Anordnung ausreicht. Die Verwendung einer
Lichtquelle mit verhältnismäßig geringer
Leistung führt
zu einer Anordnung zum Erzeugen des annähernd kreisringförmigen leuchtenden
Erscheinungsbildes, die besonders kostengünstig herstellbar ist und energiesparend
arbeitet. Unter dem leuchtenden Erscheinungsbild, das gelegentlich
auch als „Signalbild” bezeichnet
wird, soll der optische Eindruck verstanden werden, der die in Betrieb
befindliche Anordnung zur Erzeugung des Signalbildes bei einem Betrachter
hervorruft, der sich einen entsprechenden Kraftfahrzeugscheinwerfer
oder eine entsprechende Kraftfahrzeugleuchte ansieht.
-
Um
eine Lichtleiterstruktur zu erhalten, die ein geringes Gewicht aufweist,
zuverlässig
arbeitet und dennoch kostengünstig
herstellbar ist, kann vorgesehen werden, dass die Lichtleiterstruktur
aus einem lichtdurchlässigen
Kunststoff und/oder einstückig
vorzugsweise als Spritzgussteil gebildet ist. Das Material, aus
dem die Lichtleiterstruktur gebildet ist, muss eine höhere optische
Dichte aufweisen, als die Umgebung der Lichtleiterstruktur, um besonders
gute Lichtleitungseigenschaften zu erhalten.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in welcher besonders bevorzugte exemplarische Ausführungsformen
anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Lichtleiterstruktur gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform;
-
2 eine
Seitenansicht der Darstellung aus 1;
-
3 eine
geschnittene Draufsicht der Darstellung aus 2;
-
4 eine
weitere geschnittene Draufsicht der Darstellung aus 2;
-
5 eine
geschnittene Draufsicht ähnlich 3 gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform;
-
6 eine
geschnittene Draufsicht ähnlich 4 gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform;
-
7 eine
Seitenansicht einer Lichtleiterstruktur gemäß einer dritten bevorzugten
Ausführungsform;
-
8 die
Lichtleiterstruktur aus 1 mit einem Lichtleitring;
-
9 eine
Vorderansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Lichtleiterstruktur;
und
-
10 geschnittene
Seitenansicht der bekannten Lichtleiterstruktur aus 9.
-
Die 9 und 10 zeigen
eine Lichtleiterstruktur 10, die aus dem Stand der Technik
bekannt ist. Die bekannte Lichtleiterstruktur 10 weist
einen Einkoppelast 13 mit einer Einkoppelfläche 15 auf,
die einen Lichtleitungsbereich 16 des Einkoppelastes 13 bezogen
auf die Darstellung von 9 nach unten begrenzt. Nach
oben ist der Einkoppelast 13 von einer Ebene 17 begrenzt,
an welcher sich außerdem untere
Enden eines ersten Auskoppelzweiges 21 und eines zweiten
Auskoppelzweiges 22 befinden. An seinem unteren Ende weist
jeder Auskoppelzweig 21, 22 einen Lichteintrittsquerschnitt 29 auf,
der einen Lichtleitungsbereich 35 des entsprechenden Auskoppelzweiges 21, 22 begrenzt.
Auf der Ebene 17 ist zwischen den beiden Auskoppelzweigen 21, 22 ein
ebener Bereich 38 vorhanden. Die beiden Lichteintrittsquerschnitte 29 der
Auskoppelzweige 21, 22 sind somit voneinander
beabstandet. Die beiden Auskoppelzweige 21, 22 berühren sich
an einer zu einer Längsachse 25 der
bekannten Lichtleiterstruktur 10 parallel verlaufenden
Berührungsfläche 41.
-
Man
erkennt, dass einer orthogonal zur Zeichenebene verlaufenden Strecke 47 eines
gekrümmten
Abschnitts des ersten Auskoppelzweiges 21 eine entsprechende
ebenfalls orthogonal zur Zeichenebene verlaufende Drehachse 49 zugeordnet
werden kann, wobei ein Abstand zwischen der Strecke 47 und
der Drehachse 49 einem Krümmungsradius entspricht, der
die Krümmung
des gekrümmten
Abschnitts an der Strecke 47 charakterisiert. Derartige Drehachsen 49 können jeder
Strecke 47 eines jeden gekrümmten Abschnitts beider Auskoppelzweige 21, 22 zugeordnet
werden. Die Drehachse 49 verläuft parallel zu einer Ebene
der Berührungsfläche 41.
-
Die
beiden Auskoppelzweige 21, 22 sind in der gezeigten
Seitenansicht nach links bzw. nach rechts gekrümmt. Die Krümmungsrichtungen der beiden
Auskoppelzweige sind somit nicht parallel zur Ebene der Berührungsfläche 41.
Außerdem
ist insbesondere aus der Seitenansicht der 10 ersichtlich,
dass die beiden fluchtend, das heißt ohne Versatz, nebeneinander
angeordneten Auskoppelzweige 21, 22 eine gemeinsame
Mittelebene 53 aufweisen.
-
Beim
Betrieb der bekannten Lichtleiterstruktur 10 wird Licht 40 über die
Einkoppelfläche 15 in den
Lichtleitungsbereich 16 des Einkoppelastes 13 eingekoppelt.
An der Ebene 17 verlässt
das Licht 40 den Einkoppelast 13 und tritt über die
Lichteintrittsquerschnitte 29 in die Auskoppelzweige 21, 22 ein. Allerdings
fällt dabei
auch ein Teil des Lichts 40 auf den ebenen Bereich 38,
wird bei einem von Null verschiedenen Einfallswinkel gebrochen und
verlässt schließlich die
Lichtleiterstruktur 10 am ebenen Bereich 38, wodurch
Lichtverluste auftreten.
-
Wird
anstelle des ebenen Bereichs 38 eine spitz zulaufende konkave
Kante 42 vorgesehen, dann können die Lichtverluste vermieden
werden. Allerdings kann eine solche Lichtleiterstruktur 10 mittels
eines Spritzgießverfahrens
nicht wirtschaftlich hergestellt werden, weil ein entsprechendes
Spritzgusswerkzeug aufgrund einer in diesem vorhandenen zur konkaven
Kante 42 komplementären
konvexen Kante mit einem dünnwandigen
Abschnitt mechanisch nicht ausreichend stabil wäre.
-
Die 1 und 2 zeigen
eine erfindungsgemäße Lichtleiterstruktur,
die insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist. Die
Lichtleiterstruktur 11 weist den Einkoppelast 13,
der einen rechteckförmigen
Querschnitt aufweist, mit der Einkoppelfläche 15 auf. Die Einkoppelfläche 15 begrenzt
den Lichtleitungsbereich 16 des Einkoppelastes 13.
An einer von der Einkoppelfläche 15 abgewandten
Seite ist der Einkoppelast 13 von der Ebene 17 begrenzt. An
den Einkoppelast 13 grenzt ein Aufteilungsabschnitt 19 der
Lichtleiterstruktur 11 an, der in der Darstellung von 2 oberhalb
der Ebene 17 angeordnet ist. An der Ebene 17 beginnen
der erste Auskoppelzweig 21 und der zweite Auskoppelzweig 22.
An ihren von der Ebene 17 abgewandten Enden weisen die
Auskoppelzweige 21, 22 jeweils eine Auskoppelfläche 27 auf.
-
Wie
aus 3 ersichtlich weist jeder Auskoppelzweig 21, 22 den
Lichteintrittsquerschnitt 29 auf. Die Lichteintrittsquerschnitte 29 sind
innerhalb der Ebene 17 entlang einer ersten Querachse 31 so nebeneinander
geschränkt
angeordnet, dass eine erste Flanke 33 des ersten Auskoppelzweiges 21 eine
zweite Flanke 34 des zweiten Auskoppelzweiges 22 bereichsweise
berührt.
Die Flanken 33, 34 der beiden Auskoppelzweige 21, 22 weisen
somit eine gemeinsame Berührungsfläche 41 auf.
-
Die
Lichteintrittsquerschnitte 29 begrenzen einen Lichtleitungsbereich 35 eines
jeden Auskoppelzweigs 21, 22. Die Lichtleitungsbereiche 35 berühren sich
im Querschnitt auf der Ebene 17, an einer Linie 36,
die eine gesamte Breite der Lichteintrittsquerschnitte 29 umfasst
(siehe 3). Mit zunehmenden Abstand von der Ebene 17 nimmt
die Länge einer
Strecke, an der sich die beiden Lichtleitungsbereiche 35 im
Querschnitt berühren,
immer weiter ab, bis sich die Lichtleitungsbereiche 35 nur
noch an einem Punkt 39 berühren (siehe 4).
Der Aufteilungsabschnitt 19 ist also von der Ebene 17 und
dem Punkt 39 begrenzt. Das heißt, oberhalb des Punktes 39 sind
die Auskoppelzweige 21, 22 vollständig verzweigt;
der Punkt 39 bildet also eine Verzweigungsstelle des Aufteilungsabschnitts 19.
Die Auskoppelzweige 21, 22 sind an der Ebene 17 ohne
Versatz nebeneinander angeordnet, und oberhalb der Ebene 17 bis
einschließlich
zur Verzweigungsstelle (Punkt 39) versetzt angeordnet,
wobei ein Grad des Versatzes der beiden Auskoppelzweige mit dem
Abstand von der Ebene 17 zunimmt. Zudem ist aus 2 ersichtlich,
dass die Berührungsfläche 41,
an der sich die beiden Lichtleitungsbereiche 35 der beiden
Auskopplungszweige 21, 22 berühren, in einer Lichtdurchtrittsrichtung
(Pfeil 43) durch die Ebene 17 verjüngend spitz
zuläuft.
-
Die
Auskoppelzweige 21, 22 sind in Richtung einer
zur ersten Querachse 31 orthogonal verlaufenden zweiten
Querachse 44 bezüglich
der Längsachse 25 nach
außen
gebogen. Somit ragen die Auskoppelzweige 21, 22 in
Richtung der zweiten Querachse 44 von der Lichtleiterstruktur 11 ab,
und weisen in verschiedene Richtungen. Die zweite Querachse 44 liegt
auf der Ebene der Berührungsfläche 41 und
verläuft
somit parallel zu letzterer. Daraus ergibt sich, dass die Richtungen,
in der die Auskoppelzweige 21, 22 abragen (Krümmungsrichtungen)
parallel zu der Ebene der Berührungsfläche 41 sind.
Die Längsachse 25 und
die zweite Querachse 44 liegen teilweise auf der Berührungsfläche 41.
-
Jeder
in der Darstellung von 2 orthogonal zur Zeichenebene
verlaufenden Strecke 47 an der Oberfläche eines jeden gekrümmten Abschnitts eines
der Auskoppelzweige 21, 22 kann die Drehachse 49 zugeordnet
werden, die parallel zur entsprechenden Strecke 47 ist.
Jede Drehachse 49 ist orthogonal zur Ebene der Berührungsfläche 41.
Der Abstand zwischen der Strecke 47 und der Drehachse 49 entspricht
dem Krümmungsradius,
der die Krümmung
des gekrümmten
Abschnitts an der Strecke 47 charakterisiert.
-
Die
beiden Auskoppelzweige 21, 22 schließen wie
aus der in 2 gezeigten Seitenansicht ersichtlich
an dem Punkt 39 einen spitzen Winkel α ein. Aufgrund der versetzten Anordnung
der beiden Auskoppelzweige 21, 22 ist trotz des
spitzen Winkels α keine
konkave Kante zwischen den beiden Auskoppelzweigen 21, 22 vorhanden.
-
Aus
den 3 und 4 ist außerdem ersichtlich, dass in
der dort gezeigten ersten Ausführungsform
die beiden Auskopplungszweige 21 und somit auch die Lichteintrittsquerschnitte 29 und
der Lichtleitungsbereich 35 einen quadratischen Querschnitt
aufweisen, wobei die Flächeninhalte
der Lichteintrittsquerschnitte 29 der beiden Auskopplungszweige 21 gleich
sind. Die beiden Lichteintrittsquerschnitte 29 bilden zusammen
einen rechteckigen Lichtaustrittsquerschnitt 45 des Einkoppelastes 13,
welcher auf der Ebene 17 liegt.
-
Wie
in 4 gezeigt, sind die Mittelebene 53' des ersten
Auskoppelzweiges 21 und die Mittelebene 53'' des zweiten Auskoppelzweiges 22 parallel zueinander
beabstandet angeordnet.
-
In
der in den 5 und 6 gezeigten zweiten
Ausführungsform
sind die beiden Auskoppelzweige 21, 22 und somit
auch die beiden Lichteintrittsquerschnitte 29 und die beiden
Lichtleitungsbereiche 35 halbkreisförmig. Zusammen ergeben die beiden
Lichteintrittsquerschnitte 29 den kreisförmigen Lichtaustrittsquerschnitt 45.
Auch in dieser Ausführungsform
sind die Flächeninhalte
der beiden Lichteintrittsquerschnitte 29 identisch. In
nicht gezeigten Ausführungsformen
weisen der Einkoppelast 13 und die Auskoppelzweige 21, 22 eine
von der rechteckigen beziehungsweise kreisrunden Form abweichende
Form auf. Sie sind beispielsweise im Querschnitt oval oder weisen
die Form eines Polygons auf.
-
In
einer in 7 gezeigten dritten Ausführungsform
ist eine gekrümmte
Berührungsfläche 41 in
Form einer Schmiegefläche 41 vorgesehen,
an der sich die beiden Auskoppelzweige 21, 22 berühren. Die
Schmiegefläche 41 weist
die Form eines Ausschnitts einer Mantelfläche 50 eines Zylinders
mit einer Mittelachse 51 auf. Ein Biegeradius an der Schmiegefläche 41 ist
also über
die gesamte Schmiegefläche 41 zumindest
im Wesentlichen konstant. Die beiden Auskoppelzweige 21, 22 laufen
entlang der Schmiegefläche 41 auseinander.
Da die Auskoppelzweige 21, 22 zumindest im Aufteilungsabschnitt 19 eine
konstante Breite aufweisen, ergibt sich für die gesamte Lichtleiterstruktur 11 eine
in Richtung der ersten Querachse 31 gebogene Form.
-
In
den gezeigten Ausführungsformen
ist die Lichtleiterstruktur 11 einstückig ausgeführt. Abweichend hiervon kann
jedoch auch ein mehrteiliger Aufbau der Lichtleiterstruktur vorgesehen
werden. Beispielsweise können
der Einkoppelast 13 und die Auskoppelzweige 21, 22 als
getrennte Teile ausgebildet werden, die an der Ebene 17 miteinander
verbunden werden. Die Lichtleiterstruktur 11 kann jedoch
auch auf andere Weise aus getrennten Teilen aufgebaut werden.
-
Die
Lichtleiterstruktur 11 ist aus einem lichtdurchlässigen Material
gebildet. Eine optische Dichte des lichtdurchlässigen Materials ist höher als
die optische Dichte der Umgebung der Lichtleiterstruktur. Dementsprechend
sind die Lichtleitungsbereiche 35 der Auskoppelzweige 21, 22 insbesondere
durch die Oberfläche
des lichtdurchlässigen
Materials begrenzt. Ebenso ist der Lichtleitungsbereich 16 des Einkoppelastes 13 durch
dessen Oberfläche
begrenzt.
-
Beim
Betrieb der Lichtleiterstruktur 11 wird Licht in die Einkoppelfläche 15 des
Einkoppelastes 13 eingekoppelt. Der Einkoppelast 13 leitet
das Licht zu den Lichteintrittsquerschnitten 29 der beiden
Auskoppelzweige 21, 22, so dass die Lichteintrittsquerschnitte 29 vom
Licht bestrahlt werden. Wird das Licht mit einer über die
gesamte Einkoppelfläche 15 konstanten
Leistungsdichte (Intensität)
eingekoppelt, dann wird eine Leistung des eingekoppelten Lichts gleichmäßig auf
die beiden Auskoppelzweige 21, 22 aufgeteilt,
weil die beiden Lichteintrittsquerschnitte 29 den selben
Flächeninhalt
aufweisen.
-
Anschließend wird
das Licht im Lichtleitungsbereich 35 eines jeden Auskoppelzweigs 21, 22 weitergeleitet
und dabei aufgrund der gebogenen Form der Auskoppelzweige 21, 22 umgelenkt.
Die Umlenkung innerhalb der Lichtleiterstruktur 11 beruht
darauf, dass die optische Dichte des Materials, aus dem die Lichtleiterstruktur 11 besteht,
höher ist
als die der Umgebung, wodurch Lichtstrahlen an den Seitenflächen der
Lichtleiterstruktur 11 reflektiert werden.
-
Aufgrund
eines relativ spitzen Winkels α ist gewährleistet,
dass auch in den gebogenen Bereichen der Auskoppelzweige 21, 22 ein
großer
Teil der Lichtstrahlung, im Idealfall die gesamte Lichtstrahlung,
reflektiert, also nicht seitlich aus der Lichtleiterstruktur 11 beispielsweise
aufgrund einer Brechung an den Oberflächen der Auskoppelzweige 21, 22 abgegeben
wird (Totalreflexion). Dadurch wird im Wesentlichen die gesamte über die
Einkoppelfläche 15 eingekoppelte
Lichtleistung über
die beiden Auskoppelflächen 27 der
Auskoppelzweige 21, 22 wieder aus der Lichtleiterstruktur 11 ausgekoppelt.
Da die Lichteintrittsquerschnitte 29 lückenlos nebeneinander liegen
und somit den Lichtaustrittsquerschnitt 45 des Einkoppelastes 13 vollständig abdecken,
wird auch im Bereich der Ebene 17 kein Licht oder nur eine
unwesentliche Lichtmenge an die Umgebung abgegeben.
-
Wie
in 8 dargestellt, kann an den Auskoppelflächen 27 der
Lichtleiterstruktur 11 ein Lichtleitring 52 angeordnet
werden. Ein solcher Lichtleitring 52 erzeugt, wenn über die
Einkoppelfläche 15 der
Lichtleiterstruktur 11 Licht eingekoppelt wird, ein zumindest
annähernd
ringförmiges
oder ringsegmentförmiges
Erscheinungsbild eines Kraftfahrzeugscheinwerfers oder einer Kraftfahrzeugleuchte,
in welchem bzw. in welcher er eingebaut ist. Der Lichtleitring 52 kann
wie in 8 gezeigt einstückig mit der Lichtleiterstruktur 11 ausgebildet
sein. Die Lichtleiterstruktur 11 und der Lichtleitring 52 können jedoch
auch als getrennte Teile ausgeführt
werden.
-
In
einer nicht gezeigten Ausführungsform
ist an den beiden Auskoppelzweigen
21,
22 der
Lichtleiterstruktur
11 ein Lichtleitring, der zwei separate Lichtleitelemente
aufweist angeordnet. Ein solcher Lichtleitring ist in der
DE 10 2005 038 830
A1 im Detail beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform kann
der Lichtleitring einstückig
mit der Lichtleiterstruktur
11 ausgebildet sein oder als
getrenntes Teil, das mit der Lichtleiterstruktur
11 verbunden
ist, ausgeführt
sein.
-
Zur
Herstellung der Lichtleiterstruktur 11 wird vorzugsweise
das Spritzgießverfahren
verwendet. Da die Form der Lichtleiterstruktur keine spitzen nach innen
weisenden (konkave) Kanten aufweist, kann die Form der Lichtleiterstruktur 11 weitgehend
exakt mit Hilfe des Spritzgießverfahrens
hergestellt und dadurch besonders geringe Lichtverluste erzielt
werden.