DE102015207960A1

DE102015207960A1 - Plattenförmiges Lichtleiterelement zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs und Beleuchtungseinrichtung mit einem solchen Lichtleiterelement

Info

Publication number: DE102015207960A1
Application number: DE102015207960.0A
Authority: DE
Inventors: Hubert Zwick; Sebastian Schildmann
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-11-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Lichtleiterelement (20, 40, 100) zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung (120) eines Kraftfahrzeugs. Dieses umfasst einen Lichteintrittsbereich (23), einen Lichtaustrittsbereich (24) und einen Reflexionsbereich (21) der eingekoppeltes Licht in Richtung des Lichtaustrittsbereichs (24) umlenkt. Es wird vorgeschlagen, dass der Reflexionsbereich (21) mehrere Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) umfasst, von denen mindestens eine durch eine eine Aussparung (22a, 22b, 22c) im Inneren des Lichtleiterelements (20, 40, 100) begrenzende Grenzfläche (21a, 21b, 21c) gebildet ist. Von einer punktförmigen Lichtquelle (25) ausgesandtes und über den Lichteintrittsbereich (23) eingekoppeltes, an den Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) reflektiertes und über den Lichtaustrittsbereich (24) ausgetretenes Licht umfasst zueinander parallel verlaufende Lichtstrahlen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein plattenförmiges Lichtleiterelement zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtleiterelement umfasst einen Lichteintrittsbereich, über den Licht von einer Lichtquelle in das Lichtleiterelement einkoppelt, einen Lichtaustrittsbereich, über den Licht aus dem Lichtleiterelement auskoppelt, und einen Reflexionsbereich der eingekoppeltes Licht in Richtung des Lichtaustrittsbereichs umlenkt.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die eine Lichtquelle und ein plattenförmiges Lichtleiterelement umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind plattenförmige Lichtleiterelemente in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. So offenbart bspw. die EP 2 778 512 A1 ein Lichtleiterelement der eingangs genannten Art zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtleiterelement weist in einem in der Beleuchtungseinrichtung eingebauten Zustand eine Flächenerstreckung in vertikaler Richtung auf und dient dazu, eine Lichtverteilung mit einer horizontalen Helldunkelgrenze zu erzeugen, bspw. Abblendlicht oder Nebellicht, die den in dem jeweiligen Land für die entsprechende Lichtverteilung geltenden gesetzlichen Anforderungen entspricht. Das bekannte Lichtleiterelement weist einen Lichteintrittsbereich in Form einer Lichteintrittsfläche mit einer im Wesentlichen horizontalen Flächenerstreckung und einen im Wesentlichen senkrecht dazu verlaufenden Lichtaustrittsbereich auf. Über die Lichteintrittsfläche eingekoppeltes Licht wird über einen Reflexionsbereich in Richtung des Lichtaustrittsbereichs reflektiert. Der Reflexionsbereich umfasst eine durch eine oder mehrere Grenzflächen des Lichtleiterelements gebildete Reflexionsfläche auf. Die Reflexionsfläche hat in einem Vertikalschnitt parallel zur Flächenerstreckung des Lichtleiterelements betrachtet einen von einer Parabel geringfügig abweichenden Verlauf. Durch die Abweichung des Verlaufs der Reflexionsfläche von einer Parabel wird eine gewünschte vertikale Streuung des reflektierten Lichts erreicht. In dem Lichtaustrittsbereich ist ein Linsenelement angeordnet, das eine horizontale Streuung des aus dem Lichtleiterelement austretenden Lichts bewirkt.
Bei dem bekannten Lichtleiterelement ist es nachteilig, dass ein Verhältnis einer Höhe zu einer Bautiefe (Länge des Lichtaustrittsbereichs/ Länge des Lichteintrittsbereichs) relativ klein ist, wodurch das Lichtleiterelement bei vorgegebener Höhe eine relativ große Bautiefe beansprucht.
Außerdem kann der vertikal stehende Lichtaustrittsbereich nur unzureichend an einen schrägen Verlauf einer geneigten Abdeckscheibe einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung angepasst werden. Ein schräger Verlauf ergibt sich bspw. bei modernen stromlinienförmigen Kraftfahrzeugen. Dabei kann die Abdeckscheibe ausgehend von einem unteren inneren (zu einer Fahrzeuglängsachse gerichteten) vorderen Rand der Beleuchtungseinrichtung sowohl nach außen (zu einer Fahrzeugaußenseite) hin als auch nach oben hin nach hinten (entgegen der Fahrtrichtung und der Lichtaustrittsrichtung) zurückversetzt sein. Ein Anpassen an den schrägen Verlauf einer Abdeckscheibe ist bei dem bekannten Lichtleiterelement auf ein Zurückversetzen des Lichtleiterelements in der Beleuchtungseinrichtung beschränkt, was jedoch zusätzliche Bautiefe benötigt, damit der vordere Lichtaustrittsbereich des Lichtleiterelements oben nicht gegen die Abdeckscheibe stößt.
Ferner weist das Linsenelement in dem Lichtaustrittsbereich eine relativ große Dicke (quer zur Flächenerstreckung) auf und ist deshalb für die Herstellung in einem Spritzgussverfahren schlecht geeignet. Des Weiteren ist die Effizienz des bekannten Lichtleiterelements nicht optimal.
Schließlich weist die parabelförmige oder parabelähnliche Reflexionsfläche einen nahe am Parabelscheitel liegenden Abschnitt (sog. no-TIR-Zone) auf, für den die nach der Einkopplung auftreffenden Lichtstrahlen nicht die Bedingung für eine interne Totalreflexion erfüllen. Damit die auf diesen Abschnitt auftreffenden Lichtstrahlen nicht verloren gehen, kann dieser Abschnitt mit einer reflektierenden Beschichtung versehen werden, was jedoch einen zusätzlichen Herstellungsaufwand bedeutet. Alternativ wäre es denkbar, den Eintrittsbereich samt Lichtquelle so weit um eine horizontale (senkrecht zu der Flächenerstreckung des Lichtleiterelements verlaufende) imaginäre Achse in Richtung des Lichtaustrittsbereichs, also weg von der no-TIR-Zone und in eine Lichtaustrittsrichtung, zu drehen, bis alle eingekoppelten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf die Reflexionsfläche die Bedingung für interne Totalreflexion erfüllen. Das hat jedoch den Nachteil, dass entweder ein Teil der eingekoppelten Strahlen direkt auf den Lichtaustrittsbereich treffen oder aber das Lichtleiterelement eine sehr große Bautiefe aufweisen muss.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Lichtleiterelement vorzuschlagen. Insbesondere soll das vorgeschlagene Lichtleiterelement zumindest einige der oben genannten Nachteile des Standes der Technik beheben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Lichtleiterelement der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Reflexionsbereich mehrere Reflexionsflächen umfasst, von denen mindestens eine durch eine eine Aussparung im Inneren des Lichtleiterelements begrenzende Grenzfläche gebildet ist, wobei die Reflexionsflächen unter Berücksichtigung der Ausbildung und Anordnung des Lichteintritts- und Lichtaustrittsbereichs des Lichtleiterelements derart ausgebildet und angeordnet sind, dass unter der Annahme einer punktförmigen Lichtquelle über den Lichteintrittsbereich eingekoppeltes, an den Reflexionsflächen reflektiertes und über den Lichtaustrittsbereich ausgetretenes Licht zueinander parallel verlaufende Lichtstrahlen umfasst.
Es wird ein plattenförmiges Lichtleiterelement vorgeschlagen, dessen Reflexionsbereich statt einer einzigen annähernd parabelförmigen Reflexionsfläche mehrere separate, voneinander getrennte und zueinander beabstandete parabelförmige oder parabelähnliche Reflexionsflächen aufweist, die zusammen den Reflexionsbereich des Lichtleiterelements bilden. Dadurch kann die Bautiefe des Lichtleiterelements erheblich reduziert werden. Die Reflexionsflächen haben vorzugsweise denselben Brennpunkt und dieselbe Parabelachse bzw. dicht beieinander liegende Parabelachsen, allerdings unterschiedliche Brennweiten. Die Reflexionsflächen sind vorzugsweise so angeordnet, dass alle von einer Lichtquelle kommenden und über den Lichteintrittsbereich eingekoppelten Lichtstrahlen auf eine der Reflexionsflächen treffen.
Die Reflexionsflächen reflektieren die auftreffenden Lichtstrahlen mittels interner Totalreflexion vorzugsweise parallel zu der Parabelachse. Die Reflexionsflächen werden von Grenzflächen von im Inneren des Lichtleiterelements ausgebildeten Aussparungen gebildet. Jede Aussparung wird durch eine dem Lichteintrittsbereich zugewandte Grenzfläche und weitere Begrenzungsflächen begrenzt.
Das plattenförmige Lichtleiterelement steht in seinem betriebsbereiten Zustand während des bestimmungsgemäßen Betriebs vorzugsweise mit seiner Flächenerstreckung vertikal in einem Gehäuse einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung. Die aus dem Lichtleiterelement über den Lichtaustrittsbereich ausgekoppelten Lichtstrahlen dienen bspw. zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung mit einer horizontalen Helldunkelgrenze, bspw. eines Abblendlichts oder eines Nebellichts, das den gesetzlichen Anforderungen an die jeweilige Lichtverteilung in dem jeweiligen Land oder der jeweiligen Region genügt. Eine Herausforderung besteht also darin, dass das aus dem Lichtaustrittsbereich mit seiner im Wesentlichen vertikalen Längserstreckung ausgekoppelte Licht die erforderliche horizontale Streuung zur Realisierung der gewünschten Lichtverteilung und der entsprechenden gesetzlichen Anforderungen an die Lichtstärkeverteilung erfüllt. Dabei kann ein einzelnes Lichtleiterelement die gewünschte Lichtverteilung realisieren, oder aber Teil-Lichtverteilungen von mehreren erfindungsgemäßen Lichtleiterelementen ergänzen oder überlagern sich zu der gewünschten Lichtverteilung. So wäre es bspw. denkbar, dass ein erstes Lichtleiterelement einen im Zentrum eines Abblendlichts gebündelten Abblendlicht-Spot und ein anderes Lichtleiterelement eine breit gestreute Abblendlicht-Grundlichtverteilung erzeugt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Aussparung derart in dem Lichtleiterelement angeordnet und ausgerichtet ist, dass jede der Reflexionsflächen jeweils Licht aus einem definierten Winkelbereich eines in das Lichtleiterelement eingekoppelten Lichtbündels reflektiert. Demnach sind die Aussparungen und damit die die Reflexionsflächen bildenden Grenzflächen so angeordnet, dass alle Lichtstrahlen, die in einem Lichtbündel mit einem bestimmten Öffnungswinkel in das Lichtleiterelement eingekoppelt werden, auf eine der Reflexionsflächen treffen. Dabei ist vorgesehen, dass auf jede Reflexionsfläche die Lichtstrahlen aus einem bestimmten definierten Winkelbereich des eingekoppelten Lichtbündels treffen. Wenn eingekoppelte Lichtstrahlen gerade nicht mehr auf eine bestimmte Reflexionsfläche treffen, sondern an dieser seitlich vorbei gelangen, treffen sie auf eine benachbarte Reflexionsfläche. Vorzugsweise gelangt keiner der eingekoppelten Lichtstrahlen zwischen zwei benachbarten Reflexionsflächen hindurch und entzieht sich so einer Umlenkung in Richtung des Lichtaustrittsbereichs. Es gehen also keine eingekoppelten Lichtstrahlen verloren. Die Reflexionsflächen sind vorzugsweise derart ausgebildet und in dem Lichtleiterelement angeordnet, dass möglichst viele, idealerweise alle eingekoppelten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf eine der Reflexionsflächen die Bedingung für Totalreflexion erfüllen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Aussparung außer durch die Grenzfläche auch noch durch Begrenzungsflächen, die nicht die Grenzfläche darstellen, begrenzt ist und derart in dem Lichtleiterelement angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Licht des eingekoppelten Lichtbündels auf seinem Weg zu den Reflexionsflächen nicht auf Begrenzungsflächen der mindestens einen Aussparung trifft. Von den Begrenzungsflächen würden die Lichtstrahlen sonst in ungewünschte Richtungen reflektiert werden, wo sie nicht an der Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung teilnehmen können. Die Folge wäre eine geringe Effizienz des Lichtleiterelements. Außerdem könnten unkontrolliert reflektierte Lichtstrahlen in ungewünschte Bereiche der Lichtverteilung gelangen, bspw. oberhalb der Helldunkelgrenze und dort eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer verursachen. Nach dieser Ausführungsform haben die Aussparungen in einem Vertikalschnitt parallel zur Flächenerstreckung des plattenförmigen Lichtleiters bspw. eine dreieckige Form, so dass sie jeweils neben der Grenzfläche zwei weitere Begrenzungsflächen aufweisen. Die Grenzflächen der Aussparungen sind vorzugsweise in Richtung des Lichteintrittsbereichs gerichtet oder verlaufen schräg zu diesem. Zumindest eine der Begrenzungsflächen einer Aussparung verläuft vorzugsweise parallel zu den an ihr vorbeigelangenden Lichtstrahlen, die bspw. über den Eintrittsbereich in das Lichtleiterelement eingekoppelt wurden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Aussparung außer durch die Grenzfläche auch noch durch Begrenzungsflächen, die nicht die Grenzfläche darstellen, begrenzt ist und derart in dem Lichtleiterelement angeordnet und ausgerichtet ist, dass die Reflexionsflächen das Licht des eingekoppelten Lichtbündels jeweils derart reflektieren, dass es auf seinem Weg zu dem Lichtaustrittsbereich nicht auf eine Begrenzungsfläche einer Aussparung trifft. Gemäß dieser Ausführungsform haben die Aussparungen in dem Vertikalschnitt parallel zur Flächenerstreckung des plattenförmigen Lichtleiters bspw. eine dreieckige Form, so dass sie jeweils neben der Grenzfläche zwei weitere Begrenzungsflächen aufweisen. Die Grenzflächen der Aussparungen sind vorzugsweise in Richtung des Lichteintrittsbereichs gerichtet oder verlaufen schräg zu diesen. Mindestens eine der Begrenzungsflächen einer Aussparung verläuft vorzugsweise parallel zu den an ihr vorbeigelangenden Lichtstrahlen, die bspw. durch eine benachbarte Reflexionsfläche, welche die Grenzfläche einer benachbarten Aussparung sein kann, reflektiert wurden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Reflexionsflächen in einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement betrachtet jeweils einen Abschnitt einer parabelförmigen oder parabelähnlichen Fläche bilden. Die Grenzfläche einer Aussparung, die eine der Reflexionsflächen bildet, ist vorzugsweise in Richtung des Inneren der Aussparung parabelabschnittsförmig oder parabelabschnittsähnlich gewölbt. Der Reflexionsbereich des Lichtleiterelements weist also statt einer einzigen annähernd parabelförmigen Reflexionsfläche mehrere separate parabelförmige oder parabelähnliche Abschnitte als Reflexionsflächen auf. Unter der Annahme einer exakt im Brennpunkt der Reflexionsflächen angeordneten punktförmigen Lichtquelle würden parabelförmige Reflexionsflächen das auftreffende Licht in parallele Lichtstrahlen, die bspw. parallel zu einer Parabelachse verlaufen, umlenken. Das über den Lichtaustrittsbereich des Lichtleiterelements austretende Licht würde zum ganz überwiegenden Teil nur solche Lichtstrahlen umfassen, die an der Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung, insbesondere an der Bildung der Helldunkelgrenze, beteiligt sind. Es gäbe praktisch keine Lichtstrahlen, die in einen Bereich oberhalb der Helldunkelgrenze gelenkt werden und dort eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer verursachen.
Bei einer realen Lichtquelle mit einer endlichen Erstreckung des Licht emittierenden Bereichs (z.B. Glühwendel einer Glühlampe, Lichtbogen einer Gasentladungslampe, Licht emittierende Chipfläche einer LED) ist dies anders. Zudem kann der Licht emittierende Bereich bei einem Lichtleiterelement nicht exakt im Brennpunkt angeordnet werden, da dieser in dem Lichtleiterelement oder auf oder nahe der Lichteintrittsfläche liegt. Damit dennoch ein möglichst großer Teil der emittierten und in das Lichtleiterelement eingekoppelten Lichtstrahlen an der Erzeugung der Lichtverteilung beteiligt ist und gleichzeitig möglichst wenige Lichtstrahlen in einen Bereich oberhalb einer Helldunkelgrenze der Lichtverteilung reflektiert werden, sind die Reflexionsflächen in diesem Fall nicht exakt sondern nur annähernd parabelförmig ausgebildet. Dabei können bei der Auslegung des Lichtleiterelements die Abweichungen der Reflexionsflächen von der Parabelform von Fall zu Fall abhängig von der zu erzielenden gewünschten Lichtverteilung ermittelt und eingestellt werden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die aus den einzelnen Reflexionsflächen zusammengesetzte Fläche in einem Vertikalschnitt parallel zur Flächenerstreckung betrachtet in einem mittleren Abschnitt dem Verlauf einer Parabel folgt, in einem nahe an einem Scheitel der Parabel angeordneten Abschnitt einen flacheren Verlauf als die Parabel und in einem dem Scheitel abgewandten Abschnitt einen steileren Verlauf als die Parabel hat. Eine derart ausgebildete zusammengesetzte Reflexionsfläche bietet einen guten Kompromiss zwischen einer möglichst großen Effizienz einerseits und möglichst wenigen Lichtstrahlen andererseits, die in einen ungewünschten Bereich der Lichtverteilung, bspw. in einen Bereich oberhalb der Helldunkelgrenze, reflektiert werden. Eine derart ausgebildete Reflexionsfläche wird erfindungsgemäß in die mehreren internen Reflexionsflächen unterteilt, von denen zumindest eine durch eine Grenzfläche gebildet wird, welche eine Aussparung im Inneren des Lichtleiterelements begrenzt.
Damit die über den Lichteintrittsbereich in das Lichtleiterelement eingekoppelten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf eine der Reflexionsflächen nach Möglichkeit alle die Bedingung für Totalreflexion erfüllen, wird vorgeschlagen, dass der Lichteintrittsbereich eine in einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement betrachtet schräg stehende Lichteintrittsfläche aufweist. Die Lichteintrittsfläche wird also zusammen mit der Lichtquelle um eine horizontale (senkrecht zu der Flächenerstreckung des Lichtleiterelements verlaufende) imaginäre Achse in Richtung des Lichtaustrittsbereichs gedreht bis alle eingekoppelten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf die Reflexionsflächen die Bedingung für interne Totalreflexion erfüllen. Dadurch kann die Entstehung einer no-TIR-Zone, wie sie bei dem aus der EP 2 778 512 A1 bekannten Lichtleiterelement vorhanden ist, verhindert werden. Auf eine Metallisierung solcher no-TIR-Zonen der Reflexionsflächen kann somit verzichtet werden. Außerdem kann dadurch die Effizienz des Lichtleiterelements gesteigert werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Lichtaustrittsbereich mehrere in einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement parallel zur Flächenerstreckung betrachtet parallel zueinander verlaufende separate Lichtaustrittsflächen aufweist. Vorteilhafterweise sind die Lichtaustrittsflächen in Lichtaustrittsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Bei dem vertikal ausgerichteten Lichtleiterelement sind vorzugsweise die oberen Lichtaustrittsflächen gegenüber den darunter angeordneten Lichtaustrittsflächen zurückversetzt. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Lichtaustrittsbereich dem schrägen Verlauf einer geneigten Abdeckscheibe einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung folgen kann. Ein dem schrägen Verlauf der Abdeckscheibe folgender Lichtaustrittsbereich eines Lichtleiterelements ermöglicht es, das Lichtleiterelement nahe an der Innenseite der Abdeckscheibe anzuordnen, wodurch die Anforderungen an die seitliche Sichtbarkeit des aus dem Lichtleiterelement bzw. dessen Lichtaustrittsflächen ausgekoppelten Lichts besonders gut erfüllt werden können. Das ausgekoppelte Licht muss nämlich für bestimmte Leuchtenfunktionen nicht nur entgegen der Fahrtrichtung, sondern auch in relativ großen Winkeln von der Seite aus gut sichtbar sein. Außerdem ergibt sich durch das näher an der Innenseite der Abdeckscheibe angeordnete Lichtleiterelement eine verringerte Bautiefe der Beleuchtungseinrichtung, in der das Lichtleiterelement angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass benachbarte Lichtaustrittsflächen durch Kanäle voneinander getrennt sind, welche von einer der mindestens einen Aussparung im Inneren des Lichtleiterelements in Lichtaustrittsrichtung nach außen führen. Durch diese Maßnahme wird die Herstellung des Lichtleiterelements wesentlich vereinfacht. Die Kanäle zwischen den Lichtaustrittsflächen vermeiden Kanten, die in einem Werkzeug mit endlichem Radius ausgeführt werden müssten. Lichtstrahlen, die auf diese verrundeten Kanten treffen, würden Ablenkungen in unerwünschte Richtungen erfahren und im besten Fall die Effizienz verringern und im schlechtesten Fall zur Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Lichtaustrittsbereich in einem Schnitt senkrecht zu einem Vertikalschnitt (parallel zur Flächenerstreckung) durch das Lichtleiterelement und parallel zu einer Lichtaustrittsrichtung betrachtet von den Reflexionsflächen zu den Lichtaustrittsflächen eine zunehmende Dicke aufweist. Dadurch kann eine Bündelung des von den Reflexionsflächen zu den entsprechenden Lichtaustrittsflächen propagierten Lichts in der genannten Schnittebene erreicht werden. Somit kann bei einem im Betriebszustand vertikal stehenden Lichtleiterelement die horizontale Streuung und damit die Breite der resultierenden Lichtverteilung variiert bzw. auf gewünschte Werte eingestellt werden. Der Bereich des Lichtleiterelements von dem Lichteintrittsbereich zu den Reflexionsflächen hat dabei vorzugsweise eine kontante Dicke.
Alternativ ist es auch denkbar, dass das Lichtleiterelement in einem Schnitt senkrecht zu einem Vertikalschnitt (parallel zur Flächenerstreckung) durch das Lichtleiterelement und parallel zu einer Lichtaustrittsrichtung betrachtet von dem Lichteintrittsbereich zu dem Reflexionsbereich und/oder von dem Reflexionsbereich zu dem Lichtaustrittsbereich eine zunehmende Dicke aufweist. Dadurch kann das Licht auch in diesen Bereichen zunehmender Dicke in der genannten Schnittebene gebündelt werden.
In besonders bevorzugter Weise kann das erfindungsgenmäße Lichtleiterelement in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, die eine Lichtquelle und das plattenförmige Lichtleiterelement umfasst. Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Beleuchtungseinrichtung mehrere Lichtquellen und mehrere erfindungsgemäße Lichtleiterelemente aufweist, wobei die Lichtleiterelemente in ihrer Flächenerstreckung parallel zueinander in der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Vorzugsweise ist immer mindestens eine Lichtquelle einem der Lichtleiterelemente zugeordnet und koppelt Licht in das zugeordnete Lichtleiterelement ein. Die verschiedenen Lichtleiterelemente einer Beleuchtungseinrichtung können zur Realisierung von Lichtverteilungen unterschiedlicher Leuchten- oder Scheinwerferfunktionen dienen. Alternativ können auch mehrere der Lichtleiterelemente gemeinsam eine bestimmte Leuchten- oder Scheinwerferfunktion erzeugen, indem sich die Teil-Lichtverteilungen der einzelnen Lichtleiterelemente zu der resultierenden Gesamt-Lichtverteilung der Leuchten- oder Scheinwerferfunktion ergänzen oder überlagern.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass durch mindestens eine Aussparung der Lichtleiterelemente und/oder durch mindestens einen Kanal der Lichtleiterelemente, der benachbarte Lichtaustrittsflächen der Lichtleiterelemente voneinander trennt, elektrische Leitungen und/oder optische Bauteile und/oder andere Lichtleiter der Beleuchtungseinrichtung verlaufen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lichtleiterelement in einem Vertikalschnitt;
2 ein erfindungsgemäßes Lichtleiterelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einem Vertikalschnitt;
3 das erfindungsgemäße Lichtleiterelement aus 2 mit vergrößertem Lichteintrittsbereich und vergrößertem Lichtaustrittsbereich im Ausschnitt;
4 das erfindungsgemäße Lichtleiterelement aus 2 mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlenverläufen;
5 das erfindungsgemäße Lichtleiterelement aus den 2 und 4 in einer perspektivischen Ansicht;
6 einen Vergleich eines bekannten Lichtleiterelements und eines erfindungsgemäßen Lichtleiterelements jeweils in einer Draufsicht mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlenverläufen;
7 einen Vergleich der Lichtstärkeverläufe in einem Horizontalschnitt bei vertikal gleich Null Grad durch die Lichtverteilungen eines bekannten Lichtleiterelements und eines erfindungsgemäßen Lichtleiterelements;
8 verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Lichtleiterelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
9 das erfindungsgemäße Lichtleiterelement aus 8 in einer perspektivischen Ansicht;
10 einen Vertikalschnitt durch einen Reflektor mit einer parabelförmigen Spiegelfläche und einer beispielhaft angeordneten Lichtquelle;
11 einen Vertikalschnitt durch den Reflektor aus 10 mit zwei in einem Abstand zum Brennpunkt beispielhaft angeordneten Lichtquellen;
12 einen Vertikalschnitt durch ein plattenförmiges Lichtleiterelement mit einer parabelförmigen Reflexionsfläche, die durch eine totalreflektierende Grenzfläche des Lichtleiterelements gebildet ist, mit einer beispielhaft angeordneten Lichtquelle;
13 einen Vertikalschnitt durch ein plattenförmiges Lichtleiterelement ähnlich dem Lichtleiterelement aus 12, wobei die Reflexionsfläche eine von der Parabelform abweichende Form aufweist;
14 ein erfindungsgemäßes Lichtleiterelement gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in einem Vertikalschnitt;
15 zwei in einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs beispielhaft angeordnete Lichtleiterelemente;
16 das erfindungsgemäße Lichtleiterelement aus 2 mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlenverläufen und einer imaginären Unterteilung in die Bereiche a, b, c;
17a eine perspektivische Ansicht des Bereichs b des erfindungsgemäßen Lichtleiterelements; und
17b einen Längsschnitt durch den Bereich b des Lichtleiterelements aus 17a.
In 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lichtleiterelement dargestellt. Ein solches Lichtleiterelement ist beispielsweise aus der EP 2 778 512 A1 bekannt. Das Lichtleiterelement ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Es ist plattenförmig ausgebildet und hat in dem in 1 gezeigten Vertikalschnitt (YZ-Ebene) eine relativ große Flächenerstreckung. Das Lichtleiterelement 1 ist zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Es weist in einem eingebauten betriebsbereiten Zustand eine Flächenerstreckung in vertikaler Richtung (YZ-Ebene) auf und dient dazu, eine Lichtverteilung mit einer horizontalen Helldunkelgrenze zu erzeugen, beispielsweise Abblendlicht oder Nebellicht, die den in dem jeweiligen Land für die entsprechende Lichtverteilung geltenden gesetzlichen Anforderungen entspricht.
Das bekannte Lichtleiterelement 1 weist an seiner Unterseite eine im Wesentlichen horizontal (in der XZ-Ebene) ausgerichtete Lichteintrittsfläche 2 und im Wesentlichen senkrecht dazu einen vertikal (in der XY-Ebene) ausgerichteten Lichtaustrittsbereich 3 auf. Über die Lichteintrittsfläche 2 eingekoppeltes Licht wird über eine Reflexionsfläche 4 in Richtung des Lichtaustrittsbereichs 3 reflektiert. Die Reflexionsfläche 4 hat in dem dargestellten Vertikalschnitt parallel zur Flächenerstreckung des Lichtleiterelements 1 betrachtet, einen von einer Parabel geringfügig abweichenden Verlauf. Durch die Abweichung der Reflexionsfläche 4 von einer Parabel wird eine gewünschte vertikale Streuung der resultierenden Lichtverteilung erreicht. Vorzugsweise ist die Reflexionsfläche 4 so geformt, dass von einer Lichtquelle 10 mit endlichen Abmessungen ausgesandte Lichtstrahlen in dem Vertikalschnitt als parallele Strahlen in Richtung Lichtaustrittsbereich 3 reflektiert werden.
Die Lichtquelle 10 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden (LEDs). Die Leuchtdiode 10 ist vorzugsweise mit ihrer Licht emittierenden Fläche der Lichteintrittsfläche 2 zugewandt angeordnet, so dass eine Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchtdiode 10 im Wesentlichen senkrecht zu der Lichteintrittsfläche 2 verläuft.
In dem Lichtaustrittsbereich 3 ist ein Linsenelement 5 (vgl. 6a) angeordnet, das eine horizontale Streuung des aus dem Lichtleiterelement 1 austretenden Lichts bewirkt. Der Lichtaustrittsbereich 3 beziehungsweise das dort vorgesehene Linsenelement 5 hat eine vertikale Erstreckung (in Y-Richtung) der Höhe h. Die Lichteintrittsfläche 2 des Lichtleiterelements 1 hat in einer Lichtaustrittsrichtung 6 (in Z-Richtung) eine Länge L, die der Bautiefe des Lichtleiterelements 1 entspricht.
Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Lichtleiterelement 1 sind:

– Das Verhältnis der Höhe h zur Bautiefe L ist relativ klein, wodurch das Lichtleiterelement 1 bei vorgegebener Höhe h eine relativ große Bautiefe L beansprucht.
– Der vertikale Lichtaustrittsbereich 3 kann nur unzureichend an eine geneigte Abdeckscheibe moderner Heckleuchten oder Kraftfahrzeugscheinwerfer angepasst werden und muss deshalb weiter in das Fahrzeuginnere verlagert werden. Dies erfordert zusätzliche Bautiefe.
– 6a zeigt eine Draufsicht auf das Lichtleiterelement 1 aus 1. Der in X-Richtung verdickte Bereich des Linsenelements 5 am Lichtaustrittsbereich 3 des Lichtleiterelements 1 ist deutlich zu erkennen. Der fokussierende Bereich des Linsenelements 5 ist so dick, dass er im Rahmen eines Spritzgussverfahrens nur sehr schwer hergestellt werden kann.
– Schließlich ist die Effizienz des bekannten Lichtleiterelements 1 relativ schlecht. Dies ergibt sich dadurch, dass die in das Lichtleiterelement 1 eingekoppelten Lichtstrahlen 7 (vgl. 1) nur für einen Teilbereich 4a der Reflexionsfläche 4 die Bedingung für Totalreflexion erfüllen und in Richtung des Lichtaustrittsbereichs 3 totalreflektiert werden (Lichtstrahlen 8). Ein Teil der eingekoppelten Lichtstrahlen 7 trifft auf einen anderen Bereich 4b der Reflexionsfläche 4, wobei die Bedingung für Totalreflexion verletzt wird. Deshalb werden diese Lichtstrahlen als Lichtstrahlen 9 aus dem Lichtleiterelement 1 unkontrolliert ausgekoppelt.

Dieses Licht kann nicht zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung des Lichtleiterelements 1 beitragen und geht verloren.
Der Bereich 4a der Reflexionsfläche 4 wird auch als sogenannte TIR(Total Internal Reflection)-Zone und der Bereich 4b als No-TIR-Zone bezeichnet. Die Grenze zwischen den beiden Bereichen 4a und 4b ist nur gültig für Lichtstrahlen, die zu den beiden seitlichen Deckflächen 1a, 1b (vgl. 6a) parallel verlaufen. Wenn der Winkel der Strahlen zu den Flächen 1a, 1b wächst, vergrößert sich der Bereich 4a auf Kosten von 4b, da der Winkel der Strahlen zur Normalen der Reflexionsfläche wächst. Die beiden gegenüberliegenden seitlichen Deckflächen 1a, 1b des Lichtleiterelements 1 sind durch die parabelförmige oder parabelähnliche Reflexionsfläche 4 sowie die beiden Geraden der Lichteintrittsfläche 2 und des Lichtaustrittsbereichs 3 bzw. des Linsenelements 5 begrenzt. Die Deckflächen 1a, 1b verlaufen vorzugsweise parallel zu dem in 1 gezeigten Vertikalschnitt. Lichtstrahlen, die parallel oder unter einem kleinen Winkel zu diesen Deckflächen 1a, 1b verlaufen, verletzen beim Auftreffen auf die Reflexionsfläche 4 unter Umständen die Bedingung für Totalreflexion und treten unerwünscht und somit unter Effizienzverlust aus dem Lichtleiterelement 1 aus.
Da eine Parabelachse, ein Brennpunkt der Parabel (entspricht in etwa dem Ort der lichtemittierenden Fläche der LED 10) und der Öffnungswinkel des Strahlkegels nach Brechung an der Lichteintrittsfläche 2 nicht veränderbar sind, kann dieser Mangel nicht einfach durch Änderung der Parabelbrennweite der Reflexionsfläche 4 oder eine Skalierung, bei der die Winkel erhalten bleiben, behoben werden. Stattdessen muss die horizontal ausgerichtete Lichteintrittsfläche 2 samt der Lichtquelle 10 so weit entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, dass der rechte Randstrahl des Lichtstrahlkegels ebenfalls die Bedingung für Totalreflexion erfüllt. Dies führt allerdings dazu, dass Lichtstrahlen an der linken Seite des Strahlkegels nicht mehr auf die Reflexionsfläche 4, sondern direkt auf den vertikal ausgerichteten, ebenen Lichtaustrittsbereich 3 treffen und somit in eine falsche oder ungewünschte Richtung aus dem Lichtleiterelement 1 austreten und nicht zur Effizienz beitragen.
In 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtleiterelements 20 dargestellt. Das Lichtleiterelement 20 besteht vorzugsweise aus einem transparenten Material, bspw. Glas oder Kunststoff. Bei dem Lichtleiterelement 20 umfasst der Reflexionsbereich nicht nur eine, sondern mehrere Reflexionsflächen 21, von denen mindestens eine durch eine totalreflektierende Grenzfläche gebildet ist, die eine Aussparung 22 im Inneren des Lichtleiterelements 20 begrenzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Inneren des Lichtleiterelements 20 drei Aussparungen 22a bis 22c vorgesehen, die jeweils eine die Aussparungen 22a bis 22c begrenzende Grenzfläche 21a bis 21c aufweisen. Die Reflexionsfläche 21d ist durch eine äußere Grenzfläche des Lichtleiterelements 20 gebildet.
Die Reflexionsflächen 21a bis 21d sind unter Berücksichtigung der Anordnung eines Lichteintrittsbereichs 23 und eines Lichtaustrittsbereichs 24 des Lichtleiterelements 20 derart ausgebildet und angeordnet, dass unter der Annahme einer punktförmigen Lichtquelle 25 über den Lichteintrittsbereich 23 eingekoppeltes, an den Reflexionsflächen 21a bis 21d reflektiertes und über den Lichtaustrittsbereich 24 ausgetretenes Licht zueinander parallel verlaufende Lichtstrahlen (vgl. 4) umfasst.
Die vier Reflexionsflächen 21a bis 21d sind in dem in 2 dargestellten Vertikalschnitt vorzugsweise parabelförmig ausgebildet. Sie weisen vorzugsweise denselben Brennpunkt und dieselbe Parabelachse (gestrichpunktet eingezeichnete Achse an der Unterseite des Lichtleiterelements 20, die annähernd durch die Lichtquelle 25 verläuft), aber unterschiedliche Brennweiten auf. Die in 2 gezeigten Aussparungen 22 haben vorzugsweise eine dreieckige Form und werden außer durch eine Grenzfläche 21a bis 21c jeweils durch zwei Begrenzungsflächen 27', 27" begrenzt. Alternativ können die Aussparungen 22 auch innerhalb der in 2 dargestellten Dreiecke 21, 27', 27" verlaufen, wobei jedoch die Reflexionsfläche 21a–21c nicht verändert wird. Die von einer Reflexionsfläche 21a, 21b, 21d reflektierten Lichtstrahlen treffen nicht auf eine der Begrenzungsflächen 27b", 27c", 27a". Insbesondere verlaufen die an der Reflexionsfläche 21d reflektierten Lichtstrahlen parallel zu der Begrenzungsfläche 27a". Ebenso verlaufen die an der Reflexionsfläche 21a reflektierten Lichtstrahlen parallel zu der Begrenzungsfläche 27b" und die an der Reflexionsfläche 21b reflektierten Lichtstrahlen parallel zu der Begrenzungsfläche 27c". Die Reflexionsflächen 21 sind vorzugsweise derart ausgebildet und in dem Lichtleiterelement 20 angeordnet, dass die eingekoppelten Lichtstrahlen nach Möglichkeit alle auf eine der Reflexionsflächen 21 treffen und an der Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung teilhaben.
In 2 ist die Lage eines von der Lichtquelle 25 ausgesandten und über den Lichteintrittsbereich 23 eingekoppelten Lichtstrahlkegels strichpunktiert gezeigt. Ein Mittelstrahl 28a steht senkrecht zu einer Lichteintrittsfläche des Lichteintrittsbereichs 23 und damit auch senkrecht zu einer lichtemittierenden Chipfläche einer als LED ausgebildeten Lichtquelle 25. Der Mittelstrahl 28a ist in etwa deckungsgleich mit der Hauptaustrittsrichtung von Licht aus der Chipfläche der LED 25. Die Randstrahlen des Strahlkegels sind mit dem Bezugszeichen 28b bezeichnet. Der Öffnungswinkel des Strahlkegels entspricht dem doppelten Grenzwinkel der Totalreflexion. Die Lichteintrittsfläche 23 wurde zusammen mit der Lichtquelle 25 entgegen dem Uhrzeigersinn so weit um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse gedreht, dass für den rechten Randstrahl 28b in dem dargestellten Vertikalschnitt Totalreflexion an der Reflexionsfläche 21d eintritt. Ein vergrößerter Ausschnitt mit der LED 25 ist in 3b gezeigt.
Die Lichteintrittsfläche 23, die Reflexionsflächen 21a, 21b, 21c und 21d, und die Lichtaustrittsflächen 24a bis 24d sind alle auf einer Schmalseite des plattenförmigen Lichtleiterelements 20 ausgebildet. Das Lichtleiterelement 20 kann zur Erzeugung beliebiger Lichtverteilungen eingesetzt werden. Die Erfindung ist nicht auf Fahrzeugfunktionen beschränkt, die eine Lichtverteilung mit Helldunkelgrenze aufweisen. Durch geeignete Anordnung der Lichtquelle 25 kann jede Lichtverteilung erzeugt werden, die bei Fahrzeugleuchten auftritt. Im Scheinwerferbereich können also zum Beispiel auch Tagfahrleuchten oder Blinkleuchten, im Heckleuchtenbereich also zum Beispiel auch Schluss-, Blink-, Brems-, Nebel- oder Rückfahrleuchten erzeugt werden. Mit der Erfindung können also alle Lichtverteilungen erzeugt werden, selbst diejenigen, die eine sehr schwierig zu erzeugende Helldunkelgrenze aufweisen. Die Lichtquelle 25 licht vorzugsweise nicht so, dass eine Kante der leuchtenden Fläche im Brennpunkt liegt und somit scharf abgebildet wird. Vielmehr liegt vorzugsweise die Mitte der leuchtenden Fläche im Brennpunkt, so dass ober- und unterhalb der vertikal = 0°-Richtung Licht abgegeben wird.
Die im Stand der Technik ebene vertikale Lichtaustrittsfläche (vgl. 1) wurde in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung in vier ebene Lichtaustrittsflächen 24a bis 24d aufgeteilt. Diese sind von unten nach oben betrachtet nach rechts gestuft, also zurückversetzt, wodurch sich das Lichtleiterelement 20 einer geneigten Abschlussscheibe einer Beleuchtungseinrichtung anpassen kann. Das Lichtleiterelement 20 kann näher an der Innenseite der Abdeckscheibe angeordnet werden. Dadurch wird die seitliche Sichtbarkeit des aus dem Lichtleiterelement 20 ausgekoppelten Lichts verbessert und die Bautiefe L wird verringert.
Des Weiteren verlaufen die Lichtaustrittsflächen 24a bis 24d nicht vertikal, sondern weisen gegenüber der Vertikalen 24' einen kleinen Winkel auf. Damit das Licht beim Verlassen des Lichtleiterelements 20 unter Brechung an den leicht geneigten Lichtaustrittsflächen 24a bis 24d genau diese gewünschte Richtung 26 einnimmt, muss es vor der Brechung (im Lichtleiterelement 20) eine leichte Abwärtsrichtung aufweisen (vgl. 3a am Beispiel des Lichtstrahls 29).
Begrenzungsflächen 30 zwischen den einzelnen Lichtaustrittsflächen 24a bis 24d verlaufen parallel zu den Lichtstrahlen im Material, beispielsweise dem Lichtstrahl 29 in 3. Dadurch ist sichergestellt, dass die ausgetretenen Lichtstrahlen 26 nicht streifend auf die Begrenzungsflächen 30 fallen und entweder erneut in das Lichtleiterelement 20 eintreten (was zu einem Effizienzverlust führen würde) oder mittels Fresnellscher Reflexion in eine Richtung oberhalb der Helldunkelgrenze abgelenkt werden (was zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen würde).
4 zeigt das erfindungsgemäße Lichtleiterelement 20 aus 2 mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlenverläufen. Die geraden Begrenzungsflächen 27', 27" der drei Ausnehmungen 22a bis 22c können anstatt parallel zu den im Lichtleiterelement 20 propagierenden Lichtstrahlen einen beliebigen Verlauf aufweisen, sofern sie nur innerhalb der dargestellten Dreiecke der Aussparungen 22a bis 22c verlaufen.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lichtleiterelements 20 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der 2 bis 4. Die optische Achse des Lichtleiterelements 20 ist mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet. Die Achse 26 ist nicht die Parabelachse.
Das erfindungsgemäße Lichtleiterelement 20 hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik insbesondere die folgenden Vorteile:

– Das Verhältnis der Höhe h zur Bautiefe L beträgt im Stand der Technik etwa 10/12,5 = 0,8. Der tatsächlich von Licht durchsetzte Bereich der Höhe h (der Bereich 4a der Reflexionsfläche 4) liegt jedoch bei 5,5. Damit ergibt sich im Stand der Technik als effektives Verhältnis h/L = 5,5/12,5 = 0,44. Bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiterelement 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 bis 5 liegt das entsprechende Verhältnis bei etwa 0,85, da das Lichtleiterelement 20 über die gesamte Höhe h vollständig durchstrahlt wird.
– Im Zusammenspiel mit der einer geneigten Abschlussscheibe einer Beleuchtungseinrichtung folgenden Stufung der Lichtaustrittsflächen 24a bis 24d ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiterelement 20 eine deutliche Verringerung der Bautiefe L im Vergleich zu dem bekannten Lichtleiterelement 1.
– Aus einem Vergleich der 1 und 4 ergibt sich, dass bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiterelement 20 keine Lichtstrahlen unerwünscht aus dem Lichtleiterelement 20 austreten.

6a zeigt einen Lichtstrahlengang durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lichtleiterelement 1. 6b zeigt den entsprechenden Lichtstrahlengang durch ein erfindungsgemäßes Lichtleiterelement 20, wie es beispielsweise in den 2 bis 5 gezeigt ist. In beiden Fällen wurde auf eine Metallisierung beziehungsweise Verspiegelung von Teilbereichen (z.B. Teilbereich 4b in 1) der Reflexionsfläche 4 beziehungsweise der Reflexionsflächen 21 verzichtet, da hier nur der Einfluss einer horizontalen Bündelung der Lichtstrahlen betrachtet werden soll. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Lichtleiterelement 1 aus 6a wird das Licht bspw. durch eine quadratische (zum Beispiel 5 mm × 5 mm große) Lichteintrittsfläche 2 des Lichtleiterelements 1 geleitet und trifft dann auf einen bündelverengenden Bereich (das Linsenelement 5), der an seiner breitesten Stelle die Querschnittsfläche 5 mm × 20 mm aufweist. Ein Vertikalschnitt durch die resultierende Lichtverteilung, die aus dem bekannten Lichtleiterelement 1 austritt, bei horizontal = 0° ist in 7a dargestellt. Etwa 83 % des von der Lichtquelle 10 abgegebenen Lichtstroms tritt aus dem Lichtleiterelement 1 aus.
6b zeigt den Strahlengang des erfindungsgemäßen Lichtleiterelements 20. Die Lichteintrittsfläche 23 des Lichtleiterelements 20 wurde auf 3 mm × 5 mm verkleinert. In Richtung der Lichtstrahlen im Inneren des Lichtleiterelements 20 nimmt der Querschnitt bis auf 5,5 mm × 5 mm zu. Dies führt zu einer annähernd identischen Bündelverengung wie bei dem bekannten Lichtleiterelement 1. 7b zeigt wiederum einen Vertikalschnitt durch die aus diesem Lichtleiterelement 20 austretende Lichtverteilung bei horizontal = 0°. Die geringfügige Verringerung der Effizienz von 83 % auf 81 % ist durch die Verkleinerung der Eintrittsfläche 23 verursacht.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtleiterelements in einer Seitenansicht oder einem Vertikalschnitt (8a) sowie in einer Draufsicht (8b). Bei dem Lichtleiterelement 40 aus 8 steigt die Wandstärke innerhalb des gepunkteten Lichtaustrittsbereichs 41 an (vgl. 8b), so dass der Öffnungswinkel eines durch diesen Bereich 41 laufenden Lichtbündels nach Lichtaustritt unter Brechung gegenüber der Ausführungsform aus 5 verringert wird. Die bei dem bekannten Lichtleiterelement 1 vorhandene Verdickung des Linsenelements 5 in dem Lichtaustrittsbereichs 3 des Lichtleiters 1 wird somit vermieden, so dass das erfindungsgemäße Lichtleiterelement 20, 40 wesentlich besser für die Herstellung im Spritzgussverfahren geeignet ist. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lichtleiterelements 40 aus 8.
Bei dem Lichtleiterelement 40 aus den 8 und 9 erfolgt eine Zunahme der Lichtleiterdicke in dem Lichtaustrittsbereich 41, der nur von im Vertikalschnitt betrachtet parallelen Lichtstrahlen durchsetzt wird (vgl. Bereiche a in 16). Dadurch wird die Richtung (parallel zu den Lichtstrahlen) definiert, in der die Verdickung erfolgen soll. Die Lichtleiterverdickung kann zusätzlich oder alternativ auch zwischen dem Lichteintrittsbereich 23 und einem Bereich c (vgl. 16) erfolgen, in dem sich Lichtstrahlen kreuzen(vgl. Bereich b in 16). Unter Bezugnahme auf 16 ist also eine Verdickung des Lichtleiterelements 40 nur in den Bereichen a und b sinnvoll. Der Bereich c (vgl. 16), in dem sich die Lichtstrahlen kreuzen (vor und nach der Reflexion an den Reflexionsflächen 21), ist für das Verdicken des Lichtleiterelements 40 wenig geeignet, da keine eindeutige Richtung vorliegt, in der die Verdickung erfolgen soll, und Lichtstrahlen, die unter einem Winkel zur Verdickung laufen, einer (in diesem Fall unerwünschten) Richtungsänderung unterliegen. Die Verdickung muss für benachbarte Lichtstrahlen immer identisch ausgeführt werden, da sonst eine Verdickung quer zur Lichtrichtung vorliegt, was zu einer Richtungsänderung von Strahlen führt.
Die großen spiegelnden Lichtleiterflächen (Deckflächen 1a, 1b) sind in diesem Fall – wie man den 17a und 17b entnehmen kann, wo der Bereich b eines Lichtleiterelements 40 aus 16 gezeigt ist – Rotationsflächen, die durch Drehung eines Querschnitts um eine durch die Leuchtdiode 25 verlaufende, zur Zeichenebene der 4 senkrechte Rotationsachse 31 erzeugt werden. Man kann in den 17a, 17b deutlich die von der Eintrittsfläche 23 aus divergierenden Deckflächen 1a, 1b erkennen. Der Bereich b geht nahtlos in den Bereich c des Lichtleiterelements 40 über. Ebenso geht der Bereich c dann nahtlos in den Bereich a über. Somit sind die Bereiche a, b, c des Lichtleiterelements 40 einstückig ausgebildet.
Die Dickenzunahme des Lichtleiterelements 40 kann in einem Horizontalschnitt (vgl. die 8b oder 17) parallel zur Lichtrichtung geradlinig oder gekrümmt ausgeführt sein. So wäre es beispielsweise denkbar, dass sich die Lichtaustrittsbereiche 41 zu den Lichtaustrittsflächen 24a bis 24d hin in dem Horizontalschnitt statt über Geraden (vgl. 8b der 17) über hyperbolische Seitenflächen verdicken.
Durch die Länge des Bereichs 41, in dem die Zunahme der Dicke durchgeführt wird, und durch das Verhältnis der Dicke am Beginn und am Ende der Dickenzunahme, können unterschiedliche Öffnungswinkel des abgestrahlten Lichtbündels erzeugt werden. Selbstverständlich kann zusätzlich zu der Dickenzunahme eine gegenüber dem Stand der Technik aus 1 (vgl. dort Linsenelement 5 im Lichtaustrittsbereich) wesentlich verkleinerte Lichtaustrittsfläche 24a bis 24d verwendet werden.
In den bisherigen Ausführungsbeispielen wurden die Reflexionsflächen 21 stets parabelförmig beschrieben. Parabelförmige Reflexionsflächen 21 liefern jedoch nur bei theoretischen punktförmigen Lichtquellen 25 gute Ergebnisse. Wie die Reflexionsflächen 21 zu verformen sind, wenn eine reale Lichtquelle endlicher Größe Licht in das Lichtleiterelement 20, 40 einkoppelt und eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden soll, wird im Folgenden beschrieben. Hierbei erfolgt beispielhaft eine Beschränkung auf solche Lichtfunktionen, die eine scharfe horizontale Helldunkelgrenze aufweisen, wobei oberhalb von vertikal = 0° kein Licht, auf vertikal = 0° sehr viel Licht und dann zu negativen vertikalen Winkeln hin abfallend weniger Licht vorhanden ist.
10 zeigt einen parabelförmigen Reflektor 50 (in Luft) in dessen Brennpunkt 51 eine Kante 52 einer Licht emittierenden Fläche 53 einer Halbleiterlichtquelle (Leuchtdiode, LED) 54 liegt. Die zweite Kante 55 der Licht emittierenden Fläche 53 der Leuchtdiode 54 liegt außerhalb der Brennweite der parabelförmigen Reflexionsfläche 50, das heißt sie ist weiter von einem Scheitel 56 der Parabel 50 entfernt. Des Weiteren ist eine Parabelachse strichpunktiert eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 57 bezeichnet. An zwei beispielhaften Punkten A, B auf der Parabel 50 sind die Lichtstrahlen, die von den Kanten 52, 55 der Licht emittierenden Fläche 50 der Leuchtdiode 54 abgestrahlt werden, und die entsprechenden reflektierten Lichtstrahlen eingezeichnet. Lichtstrahlen 58, die von der Kante 52 im Brennpunkt 51 stammen, werden parallel zur Parabelachse 57 reflektiert (Lichtstrahlen 59). Wenn die Parabelachse 57 in Richtung Horizont gerichtet ist, beleuchten diese Lichtstrahlen 59 den Horizont. Lichtstrahlen 60, die von der anderen Kante 55 der Licht emittierenden Fläche 53 stammen, werden unter den Horizont reflektiert (Lichtstrahlen 61). Der Öffnungswinkel der reflektierten Lichtstrahlen 59, 61 variiert von Punkt zu Punkt auf der Parabel 50. Da alle Parabelpunkte aber die eine Kante 52 der Licht emittierenden Fläche 53 der Lichtquelle 54 auf den Horizont abbilden, entsteht dort eine scharfe Helldunkelgrenze. Auf Grund der unterschiedlichen Öffnungswinkel der reflektierten Lichtbündel wird von der zweiten Kante 55 kein scharfes Bild erzeugt.
11 zeigt denselben parabelförmigen Reflektor 50 wie 10. Bei einem Lichtleiter kann die Lichtquelle 54 auf Grund auftretender Hitzeschäden nicht direkt im Brennpunkt 51 angeordnet werden, da dieser in der Regel in dem Lichtleiter, auf oder in der Nähe der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters liegt. Stattdessen muss die Lichtquelle 54 in einem möglichst kleinen Abstand von dem Brennpunkt 51 und damit von der Lichteintrittsfläche unterhalb der Parabelachse 57 angeordnet werden. In 11 sind beispielhaft zwei mögliche Positionen für die Anordnung einer Leuchtdiode 54 bei einem Lichtleiterelement eingezeichnet. Eine erste Leuchtdiode 54.1 ist mit einer Kante 52.1 der Licht emittierenden Fläche 53.1 auf der Verlängerung des Lichtstrahls 58 vom Brennpunkt 51 zum Reflektorpunkt B angeordnet. Somit wird ein Lichtstrahl, der von dieser Kante 52.1 ausgeht, an dem Reflektorpunkt B in die Horizontale, parallel zu der Achse 57 reflektiert und trägt somit zur Erzeugung der Helldunkelgrenze bei (Lichtstrahl 59). Dieselbe Kante 52.1 wird jedoch an einem anderen Reflektorpunkt A über die Helldunkelgrenze hinaus nach oben reflektiert (Lichtstrahlen 74, 75), was zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führt. Somit ist eine Anordnung der Leuchtdiode 54.1 an der eingezeichneten Position nicht sinnvoll. Eine andere Leuchtdiode 54.2 ist mit einer Kante 52.2 einer Licht emittierenden Fläche 53.2 auf einer Verlängerung des Lichtstrahls 58 von dem Brennpunkt 51 des Reflektors 50 zum Reflektorpunkt A angeordnet. Somit wird ein Lichtstrahl 58, der von dieser Kante 52.2 startet, an dem Reflektorpunkt A in die Horizontale und parallel zu der Parabelachse 57 reflektiert und trägt somit zur Erzeugung der Helldunkelgrenze bei (Lichtstrahl 59). Dieselbe Kante 52.2 wird jedoch in dem anderen Reflektorpunkt B unter die Helldunkelgrenze reflektiert (vgl. Lichtstrahlen 76, 77) und trägt somit nicht zur Ausbildung der Helldunkelgrenze bei. Insgesamt ist es also nicht möglich, mittels einer Parabel 50 eine Leuchtdiode 54, die unterhalb der Parabelachse 57 angeordnet ist, so abzubilden, dass zum einen keine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer auftritt und andererseits jeder Parabelpunkt zur Bildung der Helldunkelgrenze beiträgt.
12 zeigt ein Lichtleiterelement 70 mit einer horizontalen Lichteintrittsfläche 72, einer parabelförmigen Reflexionsfläche 71 und einer im Wesentlichen senkrecht zu der Lichteintrittsfläche 72 verlaufenden Lichtaustrittsfläche 78. Die Eintrittsfläche 72 verläuft in dem Beispiel auf einer Achse der Parabel 71. Ein Brennpunkt 73 der Parabel 71 ist mit einem Kreis markiert. Die Licht emittierende Fläche 53 einer Leuchtdiode ist als eine horizontale Linie lediglich symbolisch dargestellt und so platziert, dass die dem Parabelscheitel 79 am nächsten liegende Chipkante 52 senkrecht zur Lichteintrittsfläche 72 unterhalb des Parabelbrennpunkts 73 liegt. Ein vertikaler Lichtstrahl 80 tritt ohne Richtungsänderung in das Lichtleiterelement 70 ein und wird in die Horizontale, das heißt parallel zur Parabelachse reflektiert, da er durch den Brennpunkt 73 verläuft (Lichtstrahl 81). Ein Lichtstrahl 82, der in 12 ausgehend von der Chipkante 52 links von der Vertikalen verläuft, wird an der Eintrittsfläche 72 unter Richtungsänderung gebrochen, trifft im Reflektorpunkt A auf die Reflexionsfläche 71 und wird über die Horizontale reflektiert (Lichtstrahl 83), was zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führt. Ein Punkt 84 unterhalb des Brennpunkts 73 ist ebenfalls eingezeichnet, von wo der Lichtstrahl 82 scheinbar herkommt, wenn man den Lichtstrahl 82 nach der Brechung zurückverfolgt.
Zum Vergleich ist ein weiterer theoretischer Lichtstrahl 85 eingezeichnet, der an demselben Punkt A wie der Lichtstrahl 82 reflektiert wird und der ohne die Brechung an der Eintrittsfläche 72 (wie in Luft) verläuft. Man erkennt deutlich, dass beide Lichtstrahlen 82, 85 über die Horizontale reflektiert werden (Lichtstrahlen 83, 86), wobei der Winkel zur Horizontalen bei dem Lichtstrahl 83 deutlich größer ist als bei dem Lichtstrahl 86. Die Brechung an der Eintrittsfläche 72 hat also einen deutlich negativen Einfluss auf die Strahlrichtung.
Ein weiterer Lichtstrahl 87, der rechts von dem vertikalen Lichtstrahl 80 verläuft, und ein entsprechender theoretischer Vergleichsstrahl 88 zeigen dasselbe Ergebnis: Wiederum weist der an der Eintrittsfläche 72 gebrochene Lichtstrahl 87 einen deutlich vergrößerten Winkel zur Horizontalen (diesmal unterhalb der Horizontalen) auf als der ungebrochene Vergleichsstrahl 88. Insgesamt ergibt sich daraus, dass die reflektierende Fläche 71 in dem Lichtleiterelement 70 noch stärker von einer Parabel abweichen muss, als dies durch 11 in Luft nahegelegt wird, wenn sie horizontale Lichtstrahlen erzeugen soll.
13 zeigt ein anderes Lichtleiterelement 90 mit einer Reflexionsfläche 91 und eine Leuchtdiode 54, die so relativ zum Lichtleiterelement 90 angeordnet ist, dass die Licht emittierende Fläche 53 an der Position wie in 12 gezeigt, positioniert ist. Insbesondere liegt die reflektornahe Kante 52 wiederum vertikal unterhalb des Brennpunkts 73 der gepunktet eingezeichneten Parabel 71. Alle gestrichelt eingezeichneten Lichtstrahlen, die von der Kante 52 der Licht emittierenden Fläche 53 der Leuchtdiode 54 ausgehen, verlaufen nach der Reflexion an der variierten Reflexionsfläche 91 in dem Lichtleiterelement 90 horizontal. Somit trägt die gesamte Reflexionsfläche 91 zum Aufbau des Lichtstärkemaximums bei vertikal = 0° bei. Dies kann nicht weiter verbessert werden.
Lichtstrahlen, die nicht von der Chipkante 52, sondern von einem weiter rechts auf der Licht emittierenden Fläche 53 liegenden Punkt starten und denselben Punkt auf der Reflexionsfläche 91 wie ein Kantenstrahl treffen, verlaufen vor der Reflektion oberhalb des Kantenstrahls und somit nach der Reflektion immer unterhalb des Kantenstrahls. Somit wird eine optimale Helldunkelgrenze gebildet, die durch weitere Variation der Reflexionsfläche 91 nicht weiter zu verbessern ist. Unterhalb der Helldunkelgrenze nimmt die Lichtstärke mit zunehmendem negativem Winkel kontinuierlich ab. Die untere Grenze der Lichtverteilung wird durch die größten vorhandenen Wendelbilder (Abbilder der lichtemittierenden Fläche 53) definiert.
Die genaue Form der glatten reflektierenden Fläche 91 kann durch Versuche oder mittels einer geeigneten Simulationssoftware berechnet werden. Die variierte Fläche 91 schmiegt sich oberhalb der Chipkante 52 an die Parabel 71 an. Links davon (zum Scheitel hin) verläuft die reflektierende Fläche 91 flacher, rechts davon (weg vom Scheitel) steiler als die Parabel 71. Die Lage der Chipkante 52 unterhalb des Parabelbrennpunkts 73 ist nicht zwingend, sondern wurde nur gewählt, um den "Grad des Verbiegens" der Parabel 71 zu verdeutlichen. Bei der eigentlichen Konstruktion wird die Parabel 71 nicht benötigt. Natürlich kann die Reflexionsfläche 91 auch berechnet werden, wenn die Eintrittsfläche 72 wie in den 2 bis 4 dargestellt gegenüber der Abstrahlrichtung 6 der reflektierenden Fläche 91 geneigt ist. Ebenso kann die Reflexionsfläche 91, wie mit 2 gezeigt, in mehrere Reflexionsflächen 21a bis 21d zerlegt und skaliert werden und so die nicht optimale Parabel 71 ersetzen. Stattdessen können die Reflexionsflächen 21a bis 21d auch für jeden der Lichtaustrittsbereiche 41 (vgl. 8 und 9) separat bestimmt werden.
Wenn der untere Rand der Lichtverteilung tiefer als der untere Rand der größten Wendelbilder (Abbilder der Licht emittierenden Fläche 53) liegen soll, muss teilweise von der in 13 dargestellten idealen Reflexionsfläche 91 abgewichen werden, was zu einer geringfügigen Verminderung des Kontrasts der Helldunkelgrenze führen kann. Ebenso kann die Lichtaustrittsfläche 78 des Lichtleiterelements 90 verformt werden, um den unteren Rand der Lichtverteilung tiefer zu legen, was ebenfalls zu einer Helldunkelgrenze mit einem verminderten Kontrast führt.
In den 10 bis 13 sind jeweils Reflektoren bzw. Lichtleiterelemente mit einer einzigen Reflexionsfläche dargestellt. Dies dient lediglich zur Erläuterung der Form der Reflexionsfläche. Dies ändert nichts an der Tatsache, dass gemäß der Erfindung die Reflexionsfläche des Lichtleiterelements in mehrere Flächen unterteilt ist, von denen mindestens eine als eine Grenzfläche ausgebildet ist, die eine im Inneren des Lichtleiterelements ausgebildete Aussparung begrenzt. Wenn man die Flächenverläufe der verschiedenen Reflexionsflächen des erfindungsgemäßen Lichtleiterelements zu einer einzigen Reflexionsfläche nebeneinander setzen würde, erhielte man vorzugsweise die Reflexionsfläche 91 des Lichtleiterelements 90 aus 13.
14 zeigt einen Strahlengang durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtleiterelements 100. Genauso wie in dem Ausführungsbeispiel der 8 und 9 begrenzen die Reflexionsflächen 21a bis 21c eine Aussparung 22a bis 22c im Inneren des Lichtleiterelements 100. Zusätzlich sind die Aussparungen 22a bis 22c über Kanäle 101 in Lichtaustrittsrichtung 6 nach außen geführt. Dies vermeidet Kanten 102, die zwischen den vier Armen 41 des Lichtaustrittsbereichs durch die unterschiedliche Verdickung (vgl. die Bereiche 41 in 9) entstehen und die im Werkzeug mit einem endlichen Radius ausgeführt werden müssen. Lichtstrahlen, die auf diese verrundeten Kanten 102 treffen, würden Ablenkungen in unerwünschte Richtungen erfahren und im besten Fall zu einem Effizienzverlust, im schlechtesten Fall zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden immer vier lichtdurchflutete Äste 41 des Lichtaustrittsbereichs der Lichtleiterelemente 20, 40, 100 gezeigt. Selbstverständlich ist es denkbar, auch weniger oder mehr Äste 41 zu realisieren. Jede Anzahl n von Ästen 41 ist denkbar, wobei n > 2 ist. Die Lichtaustrittsflächen 41a bis 41d können horizontal leicht verrundet ausgeführt werden, wodurch sich die Homogenität des abgestrahlten Lichtbündels erhöhen lässt.
In einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, die als ein Scheinwerfer oder als eine Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein kann, können mehrere identisch oder unterschiedlich ausgeführte erfindungsgemäße Lichtleiterelemente 20, 40, 100 neben- und/oder übereinander angeordnet werden. 15 zeigt ein Beispiel einer Beleuchtungseinrichtung 120 mit zwei nebeneinander angeordneten, jeweils vertikal ausgerichteten Lichtleiterelementen 20, 40, 100. Selbstverständlich kann die Beleuchtungseinrichtung 120 auch nur ein Lichtleiterelement 20, 40, 100 oder aber mehr als die gezeigten zwei Lichtleiterelemente 20, 40, 100 aufweisen.
Jedes der Lichtleiterelemente 20, 40, 100 kann jeweils eine Lichtfunktion erzeugen oder aber mehrere Lichtleiterelemente 20, 40, 100 arbeiten zusammen, um eine bestimmte Lichtfunktion der Beleuchtungseinrichtung 120 zu erzeugen. Durch die in dem Lichtleiterelement 20, 40, 100 vorhandenen Öffnungen (Aussparungen 22 und/oder Kanäle 101) können weitere stabförmige oder flächige Lichtleiter geführt werden, die symbolisch durch flächige oder zylinderförmige Elemente 121 dargestellt sind. Dies kann zu einer erhöhten Designfreiheit führen. Es sollte darauf geachtet werden, dass die durch die Öffnungen 22, 101 hindurchgeführten Lichtleiter die Äste 41 der Lichtleiterelemente 20, 40, 100 nicht berühren, um in diesen eine Störung der Lichtleitung zu vermeiden. Die Elemente 121 könnten auch elektrische Leitungen oder andere optisch wirksame Elemente der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung darstellen, die durch die Öffnungen 22, 101 geführt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2778512 A1 [0003, 0019, 0045]

Claims

Plattenförmiges Lichtleiterelement (20, 40, 100) zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung (120) eines Kraftfahrzeugs, das Lichtleiterelement (20, 40, 100) umfassend einen Lichteintrittsbereich (23), über den Licht von einer Lichtquelle (25) in das Lichtleiterelement (20, 40, 100) einkoppelt, einen Lichtaustrittsbereich (24), über den Licht aus dem Lichtleiterelement (20, 40, 100) auskoppelt, und einen Reflexionsbereich (21) der eingekoppeltes Licht in Richtung des Lichtaustrittsbereichs (24) umlenkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflexionsbereich (21) mehrere Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) umfasst, von denen mindestens eine durch eine eine Aussparung (22a, 22b, 22c) im Inneren des Lichtleiterelements (20, 40, 100) begrenzende Grenzfläche (21a, 21b, 21c) gebildet ist, wobei die Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) unter Berücksichtigung der Ausbildung und Anordnung des Lichteintritts- und Lichtaustrittsbereichs (23, 24) des Lichtleiterelements (20, 40, 100) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass unter der Annahme einer punktförmigen Lichtquelle (25) über den Lichteintrittsbereich (23) eingekoppeltes, an den Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) reflektiertes und über den Lichtaustrittsbereich (24) ausgetretenes Licht zueinander parallel verlaufende Lichtstrahlen umfasst.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung (22a, 22b, 22c) derart in dem Lichtleiterelement (20, 40, 100) angeordnet und ausgerichtet ist, dass jede der Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) jeweils Licht aus einem definierten Winkelbereich eines in das Lichtleiterelement (20, 40, 100) eingekoppelten Lichtbündels (28a, 28b) reflektiert.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung (22a, 22b, 22c) außer durch die Grenzfläche (21a, 21b, 21c) auch noch durch Begrenzungsflächen (27a', 27a"; 27b', 27b"; 27c', 27c"), die nicht die Grenzfläche (21a, 21b, 21c) darstellen, begrenzt ist und derart in dem Lichtleiterelement (20, 40, 100) angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Licht des eingekoppelten Lichtbündels (28a, 28b) auf seinem Weg zu den Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) nicht auf Begrenzungsflächen (27a', 27a"; 27b', 27b"; 27c', 27c") der mindestens einen Aussparung (22a, 22b, 22c) trifft.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung (22a, 22b, 22c) außer durch die Grenzfläche (21a, 21b, 21c) auch noch durch Begrenzungsflächen (27a', 27a"; 27b', 27b"; 27c', 27c"), die nicht die Grenzfläche (21a, 21b, 21c) darstellen, begrenzt ist und derart in dem Lichtleiterelement (20, 40, 100) angeordnet und ausgerichtet ist, dass die Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) das Licht des eingekoppelten Lichtbündels (28a, 28b) jeweils derart reflektieren, dass es auf seinem Weg zu dem Lichtaustrittsbereich (24) nicht auf eine Begrenzungsfläche (27a', 27a"; 27b', 27b"; 27c', 27c") einer Aussparung (22a, 22b, 22c) trifft.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) in einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement (20, 40, 100) betrachtet jeweils einen Abschnitt einer parabelförmigen oder parabelähnlichen Fläche bilden.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus den Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) zusammengesetzte Fläche (91) in einem mittleren Abschnitt dem Verlauf einer Parabel (71) folgt, in einem nahe an einem Scheitel angeordneten Abschnitt einen flacheren Verlauf als die Parabel (71) und in einem dem Scheitel abgewandten Abschnitt einen steileren Verlauf als die Parabel (71) hat.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichteintrittsbereich (23) eine in einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement (20, 40, 100) betrachtet schräg stehende Lichteintrittsfläche aufweist.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtaustrittsbereich (24) mehrere in einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement (20, 40, 100) betrachtet parallel zueinander verlaufende separate Lichtaustrittsflächen (24a, 24b, 24c, 24d) aufweist.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsflächen (24a, 24b, 24c, 24d) in Lichtaustrittsrichtung (6) versetzt zueinander angeordnet sind.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Lichtaustrittsflächen (24a, 24b; 24b, 24c; 24c, 24d) durch Kanäle (101) voneinander getrennt sind, welche von einer der mindestens einen Aussparung (22a, 22b, 22c) im Inneren des Lichtleiterelements (20, 40, 100) in Lichtaustrittsrichtung (6) nach außen führen.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtaustrittsbereich (24) in einem Schnitt senkrecht zu einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement (20, 40, 100) und parallel zu einer Lichtaustrittsrichtung (6) betrachtet von den Reflexionsflächen (21a, 21b, 21c, 21d) zu den Lichtaustrittsflächen (24a, 24b, 24c, 24d) eine zunehmende Dicke aufweist.
Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleiterelement (20, 40, 100) in einem Schnitt senkrecht zu einem Vertikalschnitt durch das Lichtleiterelement (20, 40, 100) und parallel zu einer Lichtaustrittsrichtung (6) betrachtet von dem Lichteintrittsbereich (23) zu dem Reflexionsbereich (21) und/oder von dem Reflexionsbereich (21) zu dem Lichtaustrittsbereich (24) eine zunehmende Dicke aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (120) eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Lichtquelle (25) und ein plattenförmiges Lichtleiterelement (20, 40, 100), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (120) mindestens ein Lichtleiterelement (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (120) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (120) mehrere Lichtquellen (25) und mehrere Lichtleiterelemente (20, 40, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist, wobei die Lichtleiterelemente (20, 40, 100) in ihrer Flächenerstreckung parallel zueinander in der Beleuchtungseinrichtung (120) angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung (120) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens eine Aussparung (22) der Lichtleiterelemente (20, 40, 100) und/oder durch mindestens einen Kanal (101) der Lichtleiterelemente (20, 40, 100), der benachbarte Lichtaustrittsflächen (24a, 24b; 24b, 24c; 24c, 24d) der Lichtleiterelemente (20, 40, 100) voneinander trennt, weitere Lichtleiter (121), elektrische Leitungen und/oder optische Bauteile der Beleuchtungseinrichtung (120) verlaufen.