DE102012111313A1 - Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Beleuchtungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Leuchtmittel (10) und einem Lichtleitelement (12), das einen Lichteinkoppelbereich (14) und einen Lichtauskoppelbereich (16) aufweist, wobei sichtbares Licht des Leuchtmittels (10) in den Lichteinkoppelbereich (14) einkoppelbar ist, das eingekoppelte Licht an einem Umlenkbereich (18) reflektiert wird und das reflektierte Licht aus dem Lichtauskoppelbereich (16) auskoppelbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Umlenkbereich (18) wenigstens einen ersten (20) und einen zweiten Reflexionsbereich (22) aufweist, wodurch das Licht in verschiedene Richtungen zum Lichtauskoppelbereich (16) reflektierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Stand der Technik
  • Aus der Druckschrift EP 1 746 339 B1 ist eine Beleuchtungseinheit mit einem Lichtleitelement bekannt. Das Lichtleitelement weist einen Lichteinkoppelbereich und einen Lichtauskoppelbereich auf, wobei über den Lichteinkoppelbereich sichtbares Licht eines Leuchtmittels einkoppelbar ist. Das eingekoppelte Licht wird an einem planen Umlenkbereich reflektiert und kann somit aus dem Lichtauskoppelbereich austreten. Als nachteilig hat sich allerdings herausgestellt, dass das eingekoppelte Licht durch den planen Umlenkbereich nur in einem bestimmten Reflektionswinkel umgeleitet wird. Dies hat zur Folge, dass eine 1-zu-1-Abbildung des eingekoppelten Lichtes zu dem ausgekoppelten Lichtes erfolgt. Damit hängt die austretende Lichtverteilung des ausgekoppelten Lichtes von der Lichtverteilung des eingekoppelten Lichtes ab.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, wobei die Beleuchtungseinheit einfach und zuverlässig aufgebaut ist. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Leuchtmittel und einem Lichtleitelement bereitgestellt wird, wobei die Lichtverteilung des ausgekoppelten Lichtes aus dem Lichtleitelement unabhängig von dem eingekoppelten Licht in das Lichtleitelement ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Beleuchtungseinheit mit sämtlichen Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.
  • Die Erfindung offenbart eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Leuchtmittel und einem Lichtleitelement. Das Lichtleitelement weist einen Lichteinkoppelbereich und einen Lichtauskoppelbereich auf, wobei sichtbares Licht des Leuchtmittels in den Lichteinkoppelbereich einkoppelbar ist. Das eingekoppelte Licht wird an einem Umlenkbereich reflektiert, wobei das reflektierte Licht aus dem Lichtauskoppelbereich auskoppelbar ist. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass der Umlenkbereich wenigstens einen ersten und einen zweiten Reflexionsbereich aufweist, wodurch das Licht in verschiedene Richtungen zum Lichtauskoppelbereich reflektierbar ist. Das eingekoppelte sichtbare Licht des Leuchtmittels weist im Normalfall keine homogene Abstrahlung auf. Die Strahlungsintensität des sichtbaren Lichtes ändert sich dabei über den Raumwinkel. So variiert die Lichtintensität eines Leuchtmittels über den Raum, insbesondere wenn keine zusätzlichen Optiksysteme eingesetzt werden. Eine planare Umlenkfläche würde dementsprechend das Licht 1-zu-1 zum Auskoppelbereich hin reflektieren, sodass die Lichtintensität, ebenfalls über den Raum hin gesehen, variiert. Um aber ein homogenes Erscheinungsbild des emittierten Lichtes des Leuchtmittels auch am Auskoppelbereich des Lichtleitelementes zu erreichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Umlenkbereich wenigstens einen ersten und einen zweiten Reflexionsbereich aufweist, wodurch das Licht in verschiedene Richtungen zum Lichtauskoppelbereich reflektierbar ist. Wird beispielsweise ein Leuchtmittel eingesetzt, wobei die Lichtintensität des emittierbaren Lichtes des Leuchtmittels über den Raumwinkel hin abnimmt, kann über den ersten Umlenkbereich Licht mit einer höheren Lichtintensität zum Rand des Lichtauskoppelbereichs reflektiert werden und Licht mit einer geringeren Lichtintensität zur Mitte des Lichtauskoppelbereichs. Durch Hinzunahme weiterer Umlenkbereiche kann somit gezielt ein homogenes Lichtbild am Lichtauskoppelbereich für einen Betrachter geschaffen werden, da keine 1-zu-1-Abbildung des eingekoppelten Lichtes über den Umlenkbereich erfolgt.
  • Es ist vorteilhaft, dass der Lichteinkoppelbereich als Freiformfläche, planare Fläche, Fresneloptik, Totalreflexionsreflektor oder als kugelförmige Einkopplung ausgelegt ist. Damit kann bereits am Lichteinkoppelbereich das emittierte Licht des Leuchtmittels in seiner Abstrahlcharakteristik gezielt geändert werden. Über eine Fresneloptik kann z.B. das Licht am Lichteinkoppelbereich parallelisiert werden. Die Nutzung von planaren Flächen am Lichteinkoppelbereich ermöglicht es, den Herstellungsaufwand der gesamten Beleuchtungseinheit so gering wie möglich zu halten.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der erste und/oder zweite Reflexionsbereich metallbedampft ist. Dies bietet den Vorteil, dass das eingekoppelte Licht an den Lichteinkoppelbereich über den ersten und/oder zweiten Reflexionsbereich auch dann reflektiert wird, wenn der Einfallswinkel des eingekoppelten Lichtes an dem ersten und/oder zweiten Reflexionsbereich den Grenzwinkel der Totalreflexion unterschreitet. Zudem ist die Herstellung einer metallbedampften Oberfläche technisch einfach zu bewerkstelligen. Natürlich ist es denkbar, dass das eingekoppelte Licht an dem ersten oder zweiten Reflexionsbereich über eine Totalreflexion, d. h. wenn der Einfallswinkel des eingekoppelten Lichtes den Grenzwinkel der Totalreflexion überschreitet, erfolgen kann.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das auskoppelbare Licht aus dem Lichtauskoppelbereich durch wenigstens eine Kissenoptik, eine horizontale, vertikale Tonnenoptik oder anders geartete Struktur gestreut wird. Durch die Lichtstreuung wird eine gleichmäßige Helligkeit erzielt. Auch ist es denkbar, dass der Lichtauskoppelbereich eine Narbung aufweist, wodurch das auskoppelbare Licht aus dem Lichtauskoppelbereich gestreut wird. Dadurch kann zusätzlich eine noch vorhandene Leuchtdichteschwankung, insbesondere eine noch geringe vorhandene inhomogene Lichtverteilung des ausgekoppelten Lichtes aus dem Lichtauskoppelbereich in ein homogenes Erscheinungsbild umgewandelt werden.
  • Es ist vorteilhaft, dass das Leuchtmittel eine LED, OLED oder Glühlampe ist. Damit können verschiedene Leuchtmittel zum Einsatz kommen. Eine Fokussierung auf ein bestimmtes Leuchtmittel ist damit nicht gegeben. Es können daher alle elektrischen Leuchtmittel zum Einsatz kommen. Dadurch zeichnet sich die LED besonders aus, da diese eine hohe Betriebsdauer von ca. 50.000 Stunden aufweist. Die Glühlampe hat ein kontinuierliches Lichtspektrum. Zudem kann die Glühlampe technisch einfach gedimmt werden. Je nach Einsatzbereich können unterschiedliche Leuchtmitteltypen zum Einsatz kommen. Auch eine Mischung der verschiedenen Leuchtmitteltypen ist dabei denkbar.
  • Es ist vorteilhaft, dass das Leuchtmittel auf einer starren Platine angeordnet ist. Starre Platinen bzw. Leiterplatten können technisch einfach bestückt werden. Im Falle, dass das Lichtleitelement eine starke Krümmung aufweist, können dennoch ebene starre Platinen zur Anwendung kommen. So kann eine Beleuchtungseinheit zum Einsatz kommen, die z. B. eine starke Krümmung des Lichtauskoppelbereiches aufweist, so wie dies z.B. bei einem umlaufenden Bremslicht eines Kraftfahrzeuges der Fall sein kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel müssen lediglich drei Platinen, eine für die Speisung des Bremslichtes im oberen Bereich, eine Platine für die Speisung des Bremslichtes im unteren Bereich und eine Platine zur Speisung des Bremslichtes an der umlaufenden Krümmung zum Einsatz kommen. Auch der Einsatz wenigstens einer Platine ist dabei denkbar. Der Einsatz von flexiblen Platinen kann dadurch ausgeschlossen werden. Natürlich können auch flexible Leiterplatten zum Einsatz kommen.
  • Es ist vorteilhaft, dass wenigstens zwei verschiedene Leuchtmittel alternierend angeordnet sind. Dadurch kann die Beleuchtungseinheit für mehrere Lichtfunktionen genutzt werden. Denkbar ist hier die Nutzung der Beleuchtungseinheit als z. B. Bremslicht und Blinklicht. Dementsprechend können rote und gelbe LEDs gemeinsam auf der Platine angebracht sein. Dabei kommen für den ersten und zweiten Reflexionsbereich mehrere Leuchtmittel zum Einsatz, wobei dennoch ein homogenes Lichtbild durch die Aufteilung des Umlenkbereiches in wenigstens einen ersten und zweiten Reflexionsbereich geschaffen werden kann. Insgesamt lässt sich durch die Nutzung von Reflexionsbereichen im Umlenkbereich der Bauraum der gesamten Beleuchtungseinheit optimieren.
  • Es ist vorteilhaft, dass an dem Lichtleitelement Befestigungsmittel angeordnet sind, wodurch die Platine kraft- und/oder formschlüssig an dem Lichtleitelement angeordnet ist. Als Befestigungsmittel kann dabei ein Klebeverfahren oder eine Schraubverbindung oder eine Rastverbindung zum Einsatz kommen. Zusätzlich können an dem Lichtleitelement Befestigungselemente angeordnet sein, um die gesamte Beleuchtungseinheit an das Kraftfahrzeug zu befestigen. Dabei kann es sich um Ösen handeln, wobei durch den Einsatz eines Befestigungsmittels, beispielsweise einer Schraube, die Beleuchtungseinheit an dem Kraftfahrzeug kraft- und/oder formschlüssig angebracht werden kann. Auch sind als Befestigungselement Rasthaken denkbar, die mit einem komplementären Gegenmittel eine lösbare kraft- und/oder formschlüssige Verbindung erfolgen kann. Auch ist ein Schweiß- oder Klebverfahren denkbar.
  • Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Beleuchtungseinheit,
  • 2 eine schematische Ansicht einer Beleuchtungseinheit, wobei ein Umlenkbereich einen ersten, einen zweiten und weitere Reflexionsbereiche aufweist und
  • 3 eine schematische Ansicht einer Beleuchtungseinheit, wobei ein Lichtleitelement eine starke Krümmung aufweist.
  • In 1 ist schematisch eine Beleuchtungseinheit 1 dargestellt. Ein Lichtleitelement 16 weist dabei einen Lichteinkoppelbereich 14 mit einem Fresnelsystem auf. Ein Leuchtmittel 10 emittiert dabei sichtbares Licht auf den Lichteinkoppelbereich 14. Über das Fresnelsystem, welches an dem Lichteinkoppelbereich 14 angeordnet ist, werden die Lichtstrahlen parallelisiert. Diese Lichtstrahlen werden an einem Umlenkbereich 18 hin zu einem Lichtauskoppelbereich 16 reflektiert. Der Lichtauskoppelbereich 16 weist dabei eine Kissenoptik auf, durch die das Licht gestreut wird. Der Umlenkbereich 18 weist dabei mindestens einen ersten 20 und einen zweiten 22 Reflexionsbereich auf, wodurch die emittierbaren Lichtstrahlen des Leuchtmittels 10 in verschiedene Richtungen reflektiert werden können. Damit lässt sich eine homogene Leuchtverteilung an dem Lichtauskoppelbereich 16 erzeugen. Die Einkopplung des Lichtes erfolgt in etwa senkrecht zum Lichtauskoppelbereich 16. Damit können die Leuchtmittel 10 abschnittsweise auf einer Ebene liegen. Somit werden keine flexiblen Leiterplatten 24 benötigt. Das emittierte Licht des Leuchtmittels 10 tritt über eine Grenzfläche in den Lichteinkoppelbereich 14 ein, der als Dickwandoptik ausgeführt sein kann, wobei der Lichteinkoppelbereich 14 wahlweise als Freiformfläche, planare Fläche, Fresneloptik, Totalreflexionsreflektor, insbesondere parabolisch oder als kugelförmige Einkopplung ausgelegt sein kann. Die Umlenkung des emittierten Lichtes des Leuchtmittels 10 erfolgt wahlweise über eine Totalreflexion oder über eine mit Metall bedampfte Oberfläche. Der erste 20, der zweite 22 Reflexionsbereich und alle weiteren Reflexionsbereiche können wahlweise konvex oder konkav, als Parabel-, Freiform- oder planare Fläche ausgeführt sein. Optional kann der Umlenkbereich gestuft ausgeführt werden. Am Lichtauskoppelbereich 16 können Sekundäroptiken, z. B. Kissen-, horizontale oder vertikale Tonnenoptiken oder anders geartete Struktur, insbesondere eine Narbung, zur Lichtverteilung angeordnet werden.
  • In 2 ist schematisch eine Beleuchtungseinheit 1 dargestellt, wobei ein Umlenkbereich 18 einen ersten 20, einen zweiten 22 und weitere Reflexionsbereiche 23 aufweist. Die weiteren Reflexionsbereiche 23 sind in ihrer Funktion, ihrer Ausgestaltung und ihrem Zweck äquivalent dem ersten 20 oder zweiten Reflexionsbereich 22. Das Lichtleitelement 12 weist eine zum Rand hin starke Krümmung auf. Das Lichtleitelement 12 weist dabei einen Lichteinkoppelbereich 14 und einen Lichtauskoppelbereich 16 auf. Es kommen dabei drei ebene starre Leiterplatten 24 mit Leuchtmittel 10 zum Einsatz, wobei die Leuchtmittel 10 Licht in unterschiedlichen Farben aussenden können. Damit kann ein erster 20 oder zweiter Reflexionsbereich 22 für mehrere Leuchtmittel 10 vorgesehen sein. Dadurch ist es möglich, dass durch den Lichtauskoppelbereich 16 zwei verschiedene Farben ausgestrahlt werden können. Obwohl das Lichtleitelement 12 stark gekrümmt ist und einen umlaufenden Lichtauskoppelbereich 16 aufweist, werden nur drei ebene starre Leiterplatten 24 benötigt, um ein homogenes Erscheinungsbild des ausstrahlenden Lichtes über den Lichtauskoppelbereich 16 zu erzeugen. Natürlich kann auch der Einsatz nur einer starren Leiterplatte 24, insbesondere mit einer starken Krümmung in Betracht kommen, an der alle Leuchtmittel 10 zur benötigten Beleuchtung des Lichteinkoppelbereichs angeordnet sind. Das Licht der Leuchtmittel 10 wird mit einem Fresnelsystem parallelisiert, an gestuften planaren Flächen umgelenkt und an dem Lichtauskoppelbereich 16 durch Kissenoptiken gestreut.
  • In 3 ist eine schematische Ansicht einer Beleuchtungseinheit 1 dargestellt, wobei ein Lichtleitelement 12 eine starke Krümmung aufweist. Das Lichtleitelement 12 weist dabei einen Lichteinkoppelbereich 14 und einen Lichtauskoppelbereich 16 auf. Über einen Umlenkbereich 18, der einen ersten, einen zweiten und weitere Reflexionsbereiche aufweist, wird das eingekoppelte Licht gezielt in bestimmte Bereiche des Lichtauskoppelbereiches 16 gelenkt. So kann eine homogene Lichtverteilung am Lichtauskoppelbereich 16 erzielt werden. Damit ist der Umlenkbereich 18 fühlbar gestuft und/oder ballig ausgeführt. Der Lichtauskoppelbereich 16 weist eine Kissenoptik auf, wodurch das eingekoppelte Licht im Lichteinkoppelbereich 14 gestreut werden kann. Über Leuchtmittel 10, welche an Leiterplatten 24 angeordnet sind, wird das Licht in den Lichteinkoppelbereich 14 emittiert. Zwei Leiterplatten 24 sind dabei mit einem Abstandselement 25 beabstandet angeordnet. Dabei dient das Abstandselement 25 ebenfalls zur Stabilisierung der Leiterplatten 24, welche in einem Bauraum der Beleuchtungseinheit 1 angeordnet sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Beleuchtungseinheit
    10
    Leuchtmittel
    12
    Lichtleitelement
    14
    Lichteinkoppelbereich
    16
    Lichtauskoppelbereich
    18
    Umlenkbereich
    20
    erster Reflexionsbereich
    22
    zweiter Reflexionsbereich
    23
    weitere Reflexionsbereiche
    24
    Platine
    25
    Abstandselement
  • 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
    • EP 1746339 B1 [0002]

Claims (8)

  1. Beleuchtungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Leuchtmittel (10) und einem Lichtleitelement (12), das einen Lichteinkoppelbereich (14) und einen Lichtauskoppelbereich (16) aufweist, wobei sichtbares Licht des Leuchtmittels (10) in den Lichteinkoppelbereich (14) einkoppelbar ist, das eingekoppelte Licht an einem Umlenkbereich (18) reflektiert wird und das reflektierte Licht aus dem Lichtauskoppelbereich (16) auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (18) wenigstens einen ersten (20) und einen zweiten Reflexionsbereich (22) aufweist, wodurch das Licht in verschiedene Richtungen zum Lichtauskoppelbereich (16) reflektierbar ist.
  2. Beleuchtungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichteinkoppelbereich (14) als Freiformfläche, planare Fläche, Fresneloptik, Totalreflexionsreflektor oder als kugelförmige Einkopplung ausgebildet ist.
  3. Beleuchtungseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (20) und/oder zweite (22) Reflexionsbereich metallbedampft ist.
  4. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das auskoppelbare Licht aus dem Lichtauskoppelbereich (16) durch wenigstens eine Kissenoptik, eine horizontale, vertikale Tonnenoptik oder anders geartete Struktur gestreut wird.
  5. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (10) eine LED, OLED oder Glühlampe ist.
  6. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (10) auf einer starren Platine (24) angeordnet ist.
  7. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Leuchtmittel (10) mit unterschiedlich abstrahlendem Lichtspektrum alternierend angeordnet sind.
  8. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lichtleitelement (12) Befestigungsmittel angeordnet sind, wodurch die Platine (24) kraft- und/oder formschlüssig an dem Lichtleitelement (12) angeordnet ist.
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