DE102018116532A1 - Optisches System für Beleuchtungsanlagen, insbesondere für eine Signalleuchte für Kraftfahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Ein optisches System für eine Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Licht leitendes optisches Teil (1), das konfiguriert ist, um Lichtstrahlen (10) zu verbreiten, die durch Lichtquellen (7) generiert werden, die sich gegenüber einer hinteren Seite (16) des optischen Teils (1) befinden. Lichtstrahlen (10) werden in das Licht leitende optische Teil (1) gekoppelt, und nachdem sie durch das Licht leitende optische Teil (1) gefallen sind, werden die Lichtstrahlen (10) durch die Ausgangsfläche (6) emittiert. Die hintere Seite (16) des Licht leitenden optisches Teils (1) ist mit makroskopischen Hohlräumen (5) ausgestattet, wobei jedes Paar angrenzender makroskopischer Hohlräume (5) zwischen sich ein optisches Segment (12) bildet, dessen zwei Seiten, die das optische Segment (12) von dem Paar makroskopischer Hohlräume (5) trennen, eine reflektierende Fläche (14) umfassen. Das optische Segment (12) umfasst eine hintere Fläche (4) auf der hinteren Seite (16), wobei sich gegenüber dieser hinteren Fläche (4) eine Lichtquelle (7) befindet. Die reflektierenden Flächen (14) sind so konfiguriert, dass sie einen Teil der Lichtstrahlen (10) reflektieren, die durch die hintere Fläche (4) in das optische Segment (12) gekoppelt werden, und diese zu der Ausgangsfläche (6) leiten.
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung betrifft ein optisches System für Beleuchtungsanlagen, insbesondere für eine Signalleuchte für Kraftfahrzeuge. Das optische System nach der Erfindung ist angepasst, um Lichteffekte oder andere Lichtdesignelemente zu erzeugen.
- Stand der Technik
- Mit der Entwicklung neuer Materialien und anspruchsvollerer Designanforderungen besteht eine immer deutlicher ausgeprägte Tendenz, Materialien zu verwenden, die eine volumetrische Lichtstreuung bereitstellen. Die Verwendung dieses Materials stellt ein ungewöhnliches Aussehen sicher und kann zur Erzeugung interessanter Effekte verwendet werden. In einem System wird dieses Material oft als dünner Lichtleiter verwendet. Beispielsweise sind ebene Lichtleiter, die aus einem Licht leitenden Material hergestellt sind, das Streuungspartikel zur Streuung von Lichtstrahlen umfasst, aus den Patentschriften
CZ 305740 CZ 201607411 - Wenn der ebene Lichtleiter verwendet wird, der aus einem volumetrisch streuenden Material hergestellt ist, muss das Licht durch den Eingangsbereich oder die Kante verbunden werden. Um die erforderliche Effizienz zu gewährleisten, kann der Eingangsbereich des Lichtleiters so geformt sein, dass die Lichtquellen bei unterschiedlichen Platinen liegen, wodurch eine geeignete Richtung des Lichts von der Quelle aus gewährleistet wird, jedoch erhöht eine größere Anzahl von Platinen den Preis und die Fehleranfälligkeit des optischen Systems. Kollimierende optische Elemente, die sich in der Nähe der Lichtquelle befinden, tragen zu der Gewährleistung der erforderlichen Effizienz des optischen Systems bei. Die Patentschriften
CZ 20100602 US 2015/0241616 DE 102 34 110 ,US 6,924,943 , undCZ 20110359 - Das Ziel der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsanlage zu entwerfen, insbesondere eine Signalleuchte für Kraftfahrzeuge, die Lichtmuster erzeugt, wobei das optische System der Beleuchtungsanlage sowohl einen ebenen Lichtleiter mit einer bevorzugten maximalen Dicke bis zu 5 mm, und mehr bevorzugt mit einer maximalen Dicke von 3 mm umfasst, der bevorzugt Partikel enthält, die Licht volumetrisch streuen, als auch geringe Anforderungen an die Installation stellt, wobei die ausgegebenen Lichtfunktionen bevorzugt homogen sind und die Lichtstrahlung leicht und mit geringen Kosten herzustellen ist.
- Gegenstand der Erfindung
- Die oben genannten Ziele der Erfindung werden durch ein optisches System für Beleuchtungsanlagen erfüllt, insbesondere eine Signalleuchte für Kraftfahrzeuge, einschließlich eines Licht leitenden optischen Teils, der konfiguriert ist, um Lichtstrahlen zu verbreiten, die sich gegenüber dessen hinterer Seite befinden, durch den Lichtstrahlen mit einem Licht leitenden optisches Teil verbunden sind und durch dessen Ausgangsbereich emittiert werden, nachdem sie das Licht leitende optische Teil passiert haben. Die hintere Seite des Licht leitenden optisches Teils ist mit makroskopischen Hohlräumen ausgestattet, wobei jedes Paar angrenzender makroskopischer Hohlräume zusammen ein optisches Segment bildet, dessen zwei Seiten, die es von dem Paar makroskopischer Hohlräume trennen, einen reflektierenden Bereich enthalten, und das optische Segment umfasst einen hinteren Bereich auf der hinteren Seite, an dem sich eine Lichtquelle befindet, wobei reflektierende Bereiche konfiguriert sind, um einen Teil der Lichtstrahlen zu reflektieren, die über den hinteren Bereich mit dem optischen Segment verbunden wurden, und diese zu dem Ausgangsbereich zu leiten.
- In Übereinstimmung mit einer der bevorzugten Ausführungsformen enthält das Licht leitende optische Teil streuende Elemente zur Diffusionsstreuung in seiner inneren Struktur.
- In Übereinstimmung mit einer der bevorzugten Ausführungsformen hat eine reflektierende Fläche jedes Paars reflektierender Flächen, die das optische Segment definieren, eine konkave Form, wenn sie von der Innenseite des optischen Segments betrachtet wird, während die andere Fläche dieses Paars reflektierender Flächen eine konvexe Form hat, wenn sie von der Innenseite des optischen Segments betrachtet wird.
- In Übereinstimmung mit einer der bevorzugten Ausführungsformen befindet sich genau eine Lichtquelle gegenüber jedem hinteren Bereich, um den Lichtfluss von Lichtstrahlen innerhalb der Streuungsgrenze von einer Längsachse des Lichtflusses zu emittieren.
- In Übereinstimmung mit einer der bevorzugten Ausführungsformen befindet sich die Lichtquelle tatsächlich im Quellen-Fokalpunkt dieser konkaven reflektierenden Fläche des optischen Segments, der diese Lichtquelle zugewiesen ist.
- In Übereinstimmung mit einer der bevorzugten Ausführungsformen ist der hintere Bereich von mindestens einem der optischen Segmente in der Ebene, die nicht senkrecht zu der optischen Achse liegt und/oder die Längsachse von mindestens einem der Lichtflüsse ist nicht parallel mit der optischen Achse.
- In Übereinstimmung mit einer weiteren der bevorzugten Ausführungsformen ist die reflektierende Fläche mindestens eines der optischen Segmente zu der Längsachse des Lichtflusses geneigt, der zu diesem optischen Segment emittiert wird, so dass Lichtstrahlen in der Richtung der optischen Achse und/oder in der Richtung nahe der Richtung der optischen Achse geleitet werden, nachdem sie auf der Ausgangsfläche gebrochen werden.
- In Übereinstimmung mit einer weiteren der bevorzugten Ausführungsformen haben alle optischen Segmente dieselbe Form und Größe, und Längsachsen der Lichtflüsse, die zu allen optischen Segmenten emittiert werden, haben eine identische Richtung.
- In Übereinstimmung mit einer weiteren der bevorzugten Ausführungsformen liegen die hinteren Bereiche aller optischen Segmente in derselben Ebene.
- In Übereinstimmung mit einer weiteren der bevorzugten Ausführungsformen haben alle makroskopischen Hohlräume dieselbe Breite über ihre gesamte Länge.
- In Übereinstimmung mit einer weiteren der bevorzugten Ausführungsformen unterscheidet sich mindestens eines der optischen Segmente von einem der anderen optischen Segmente in seiner Form und/oder seiner Größe.
- In Übereinstimmung mit einer weiteren der bevorzugten Ausführungsformen unterscheidet sich mindestens eines der optischen Segmente von einem der anderen optischen Segments in der Länge der reflektierenden Fläche und/oder der Richtung der Ebene, in der sich der hintere Bereich des optischen Segments befindet, und/oder einer Form der reflektierenden Flächen, und/oder einer Richtung der Längsachse des Lichtflusses.
- Die eingereichte Lösung erreicht auf einfache Weise eine neue und höhere Effizienz durch die Tatsache, dass eine teilweise Kollimation des Lichts am Eingang des optischen Systems stattfindet, die es ermöglicht, Licht zu den erforderlichen photometrischen Punkten zu leiten, ohne das Aussehen des Systems und dessen Homogenität zu beeinträchtigen, auch wenn Materialien verwendet werden, die Licht volumetrisch streuen, und mit einer beliebigen Form einer Signalleuchte. Dies wird durch die Tatsache ermöglicht, dass die Größe des Kollimationselements und dessen Fokalabstand je nach stilistischen Möglichkeiten und Anforderungen verändert werden können.
- Figurenliste
- Die Erfindung wird detaillierter mittels der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
- -
1 : das erste Ausführungsbeispiel des optischen Systems nach der Erfindung zeigt, - -
2 : ein Detail aus1 zeigt, und - -
3 : das zweite Ausführungsbeispiel des optischen Systems nach der Erfindung zeigt. - Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung
- Nach
1 umfasst ein erstes Ausführungsbeispiel des optischen Systems nach der Erfindung ein Licht leitendes optisches Teil1 in einer plattenähnlichen Form in Form eines flach geformten ebenen Lichtleiters mit einer Dicket , das bevorzugt in seiner inneren Struktur2 ein volumetrisch streuendes Element3 _zur Diffusionsstreuung der Lichtstrahlen10 enthält, die hierin nicht gezeigt werden (in2 gezeigt). Das äußere Gehäuse des Licht leitenden optischen Teils1 besteht aus den hinteren Flächen4 auf der hinteren Seite16 des Licht leitenden optischen Teils1 und einer vorderen Ausgangsfläche6 auf der Vorderseite, wobei eine maximale Dicket des Licht leitenden optischen Teils1 bevorzugt 5 mm ist und mehr bevorzugt nicht mehr als 3 mm. Auf der hinteren Seite 16 ist das Licht leitende optische Teil 1 mit makroskopischen Hohlräumen5 zum Leiten von Lichtstrahlen10 versehen, die hierin nicht gezeigt werden (in2 gezeigt), und um diese zu der Ausgangsfläche 6 und durch die Ausgangsfläche6 aus dem Licht leitenden optischen Teil1 heraus zu führen. Das Licht leitende optische Teil1 ist bevorzugt einstückig durch Kunststoffspritzguss in einer Form hergestellt, und volumetrisch streuende Elemente3 sind bevorzugt Zusätze in Form von Diffusionspartikeln, die in dem Kunststoffmaterial vor dem Spritzgussverfahren bereits enthalten sind. Gegenüber der hinteren Seite 16 des Licht leitenden optischen Teils1 gibt es eine Beleuchtungsvorrichtung8 , die aus einer Reihe von Lichtquellen7 besteht, die sich auf einem Träger9 befinden. Genau eine Lichtquelle7 befindet sich bevorzugt gegenüber der hinteren Fläche4 . - Nach
2 , die ein Detail des optischen Systems zeigt, das in1 gezeigt wird, wird bevorzugt eine Lichtquelle7 jedem optischen Segment12 zugewiesen, das zwischen zwei makroskopischen Hohlräume5 erstellt wird. Dieses optische Segment12 ist ferner mit einem Eingang versehen, der die hintere Fläche4 verbindet, die zur Achseα geneigt ist, die parallel zu der hinteren Fläche4 ist. Lichtquellen7 sind angepasst, um einen Strahl aus Lichtstrahlen10 - Lichtfluss11 zu der inneren Struktur2 des Licht leitenden optischen Teils1 in der Richtung der Achseβ des Lichtflusses11 mit der Streuungɤ von dieser Achseβ zu emittieren. Jeder makroskopische Hohlraum5 wird auf den Seiten durch ein Paar reflektierender Flächen14 gekennzeichnet, wo eine des Paars reflektierender Flächen14 von der Innenseite des makroskopischen Hohlraums5 gesehen z. B. eine konvexe und die andere eine konkave Form aufweisen kann, z. B. in Form einer Parabel, wobei sich die Lichtquelle7 bevorzugt tatsächlich in dem Quellen-Fokalpunkt15 der reflektierenden Fläche14 befindet, wohingegen die Lichtquelle7 bevorzugt eine Lambertsche Quelle ist. Die reflektierenden Flächen14 sind bevorzugt zu der Achseβ geneigt, um Lichtstrahlen10 in die Richtung der optischen AchseX oder in die Richtung in der Nähe der optischen AchseX umzuleiten, oder so, dass nach einer Brechung auf der Ausgangsfläche 6 mindestens ein Teil der Strahlen10 in der Richtung der optischen AchseX austritt. - Gemäß
3 , die das zweite Ausführungsbeispiel des optischen Systems nach dieser Erfindung zeigt, können einzelne makroskopische Hohlräume5 sich in ihrer geometrischen Form unterscheiden, und somit können sich auch optische Segmente12 in ihrer geometrischen Form unterscheiden, so können sich beispielsweise die Formen von mindestens einigen der reflektierenden Flächen14 voneinander unterscheiden und/oder zumindest einige der reflektierenden Flächen14 können sich in ihrer Länged voneinander unterscheiden, wohingegen die Richtungen individueller Achsenα parallel zu einzelnen hinteren Flächen4 liegen, oder die hintere Seite 16 des Licht leitenden optischen Teils1 und die Richtungen der Achsenβ der Lichtflüsse11 können sich bei einzelnen optischen Segmenten12 ebenfalls unterscheiden. - Nun kehren wir zurück zu einer detaillierten Besprechung von
2 . Wie es in dieser Figur gezeigt wird, tritt der Lichtfluss11 , der durch die Lichtquelle7 erzeugt wird, in das optische Segment12 in der Richtung der Achseβ des Lichtflusses11 mit einer Streuungɤ der Lichtstrahlen10 ein. Ein Teil der Lichtstrahlen10 des Lichtflusses11 werden von der reflektierenden Fläche14 zu der Ausgangsfläche6 reflektiert. Ein weiterer Teil der Lichtstrahlen10 wird direkt zu der Ausgangsfläche6 emittiert, ohne dass Lichtstrahlen10 auf eine der reflektierenden Flächen14 fallen. Ein Teil der Lichtstrahlen10 wird durch streuende Elemente3 gestreut, die sich bevorzugt in der inneren Struktur2 des Licht leitenden optischen Teils1 befinden (1 bis3 zeigen geeignete Ausführungsformen mit streuenden Elementen3 , jedoch müssen diese nicht in der inneren Struktur2 enthalten sein), um eine homogene Lichtintensität der Lichtstrahlen10 zu gewährleisten, die aus dem Licht leitenden optischen Teil1 durch die Ausgangsfläche6 austreten. Eine Gesamteffizienz des optischen Systems und die erforderliche Homogenität der Lichtstrahlen10 , die durch den Ausgangsbereich6 außerhalb des Licht leitenden optisches Teils1 austreten, kann durch den Gehalt der streuenden Elemente3 erhöht/verringert werden, die Lichtstrahlen10 volumetrisch streuen, und/oder durch Veränderung der Größe/Länge d der reflektierenden Flächen 14. - Die vorgestellte Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen beschränkt, die lediglich Beispiele zahlreicher möglicher Ausführungsformen der Erfindung aufzeigen. Wie oben angegeben, sind solche Ausführungsformen möglich, in denen die innere Struktur
2 keine streuende Elemente3 enthält. Des Weiteren sieht die Erfindung beispielsweise ebenso Ausführungsformen vor, deren Form der reflektierenden Flächen14 sich von der Form der reflektierenden Flächen14 in dem in den beigefügten Figuren gezeigten Beispiel unterscheiden. Reflektierende Flächen14 des Paars, das das optische Segment12 kennzeichnet, können sich voneinander unterscheiden oder eine identische Form aufweisen, die beispielsweise eben, becherförmig, eckig, aus mehreren unterschiedlichen ineinander übergehenden Formen bestehend etc. sein können. Die Erfindung schließt ebenso andere Modifikationen und Anpassungen ein, die im Umfang der nachfolgenden Patentansprüche eingeschlossen sind. - Bezugszeichenliste
-
- 1 -
- Licht leitendes optisches Teil
- 2 -
- Innere Struktur
- 3 -
- Streuende Elemente
- 4 -
- Hintere Fläche
- 5 -
- Makroskopischer Hohlraum
- 6 -
- Ausgangsfläche
- 7 -
- Lichtquelle
- 8 -
- Beleuchtungsvorrichtung
- 9 -
- Träger
- 10-
- Lichtstrahl
- 11 -
- Lichtfluss
- 12-
- optisches Segment
- 14 -
- reflektierende Fläche
- 15 -
- Fokalpunkt
- 16 -
- hintere Seite
- t -
- Dicke
- d -
- Länge
- X -
- optische Achse
- ɤ -
- Streuung
- α -
- Achse
- β -
- Achse
- 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
-
- CZ 305740 [0002]
- CZ 201607411 [0002]
- CZ 20100602 [0003]
- US 2015/0241616 [0003]
- DE 10234110 [0003]
- US 6924943 [0003]
- CZ 20110359 [0003]
Claims (12)
- Optisches System für eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für eine Signalleuchte von Kraftfahrzeugen, umfassend ein Licht leitendes optisches Teil (1), das konfiguriert ist, um Lichtstrahlen (10) zu verbreiten, die durch Lichtquellen (7) erzeugt werden, die sich gegenüber einer hinteren Seite (16) des optischen Teils (1) befinden, wobei durch diese hintere Seite (16) Lichtstrahlen (10) in das Licht leitende optische Teil (1) gekoppelt werden, und nach dem Durchfallen durch das Licht leitende optische Teil (1) werden die Lichtstrahlen (10) durch dessen Ausgangsfläche (6) emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Seite (16) des Licht leitenden optischen Teils (1) mit makroskopischen Hohlräumen (5) ausgestattet ist, wobei jedes Paar angrenzender makroskopischer Hohlräume (5) zwischen sich ein optisches Segment (12) bildet, dessen zwei Seiten, die das optische Segment (12) von dem Paar makroskopischer Hohlräume (5) trennen, eine reflektierende Fläche (14) einschließen, wobei das optische Segment (12) eine hintere Fläche (4) auf der hinteren Seite (16) umfasst, wobei gegenüberliegend dieser hinteren Fläche (4) eine Lichtquelle (7) positioniert ist, wobei die reflektierenden Flächen (14) konfiguriert sind, um einen Teil der Lichtstrahlen (10) zu reflektieren, die durch die hintere Fläche (4) in das optische Segment (12) gekoppelt wurden, und um sie zu der Ausgangsfläche (6) zu leiten.
- Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Licht leitende optische Teil (1) streuende Elemente (3) zur Diffusionsstreuung in seiner inneren Struktur (2) umfasst. - Optisches System nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass eine reflektierende Fläche (14) jedes Paars reflektierender Flächen, die das optische Segment (12) kennzeichnen, vom Inneren des optischen Segments (12) betrachtet eine konkave Form aufweist, während die andere des Paars reflektierender Flächen (14) vom Inneren des optischen Segments (12) betrachtet eine konvexe Form aufweist. - Optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber jedes hinteren Bereichs (4) nur eine Lichtquelle (7) positioniert ist, um einen Lichtfluss (11) aus Lichtstrahlen (10) innerhalb der Streuungsgrenzen (ɤ) von der Längsachse (β) des Lichtflusses (11) zu emittieren.
- Optisches System nach
Anspruch 3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) sich tatsächlich im Quellen-Fokalpunkt (15) der konkaven reflektierende Fläche (14) des optischen Segments (12) befindet, der die Lichtquelle (7) zugewiesen ist. - Optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Bereich (4) mindestens eines der optischen Segmente (12) in der Ebene liegt, die nicht senkrecht zu der optischen Achse (X) liegt und/oder die Längsachse (β) von mindestens einem der Lichtflüsse (11) nicht senkrecht zu der optischen Achse (X) liegt.
- Optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Fläche (14) von mindestens einigen der optischen Segmente (12) zu der Längsachse (β) des Lichtflusses (11) geneigt ist, der zu diesem optischen Segment (12) emittiert wird, so dass nach dem Brechen auf der Ausgangsfläche (6) die Lichtstrahlen (10) in der Richtung der optischen Achse (X) und/oder in der Richtung, die nahe der Richtung der optischen Achse (X) liegt, geleitet werden.
- Optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle optischen Segmente (12) dieselbe Größe aufweisen, und die Längsachsen (β) von Lichtflüssen (11), die zu allen optischen Segmenten (12) emittiert werden, weisen eine identische Richtung auf.
- Optisches System nach
Anspruch 8 , wobei hintere Flächen (4) aller optischen Segmente (12) in derselben Ebene liegen. - Optisches System nach
Anspruch 8 oder9 , dadurch gekennzeichnet, dass alle makroskopischen Hohlräume (5) dieselbe Breite über ihre gesamte Länge aufweisen. - Optisches System nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der optischen Segmente (12) sich von einigen der anderen optischen Segmente (12) in seiner Form und/oder seiner Größe unterscheidet. - Optisches System nach einem der
Ansprüche 1 bis7 oderAnspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der optischen Segmente (12) sich von einigen der anderen optischen Segments (12) in der Länge (d) der reflektierenden Fläche (14) und/oder in der Richtung der Ebene, in der sich die hintere Fläche (4) des optischen Segment (12) befindet, und/oder sich in einer Form der reflektierenden Flächen (14) und/oder in einer Richtung der Längsachse (β) des Lichtflusses (11) unterscheidet.
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R081 | Change of applicant/patentee |
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