DE102019112343A1

DE102019112343A1 - Kraftfahrzeugleuchte

Info

Publication number: DE102019112343A1
Application number: DE102019112343.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Rülke
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Vorgestellt wird eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer Lichtquelle, einem Reflektor und einer Linse, wobei die Lichtquelle, der Reflektor und die Linse relativ zueinander so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle ausgehendes Licht auf den Reflektor einfällt und von dem Reflektor auf die Linse gerichtet wird. Die Kraftfahrzeugleuchte zeichnet sich dadurch aus, dass eine der Lichtquelle und der Linse zugewandte Reflexionsfläche des Reflektors Facetten aufweist ist, die durch ihre Form und Anordnung dazu eingerichtet sind, jeweils einzeln die gesamte Lichteintrittsfläche der Linse auszuleuchten, und dass ein Brennpunkt der Linse in der Nähe des Reflektors oder auf der Reflexionsfläche des Reflektors liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer Lichtquelle, einem Reflektor und einer Linse, wobei die Lichtquelle, der Reflektor und die Linse relativ zueinander so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle ausgehendes Licht auf den Reflektor einfällt und von dem Reflektor auf die Linse gerichtet wird. Eine solche Kraftfahrzeugleuchte wird als per se bekannt vorausgesetzt.
Anders als Scheinwerfer dienen Kraftfahrzeugleuchten primär dazu, anderen Verkehrsteilnehmern die Präsenz eines Kraftfahrzeuges, dessen Verhalten und/oder die Absichten seines Fahrers zu signalisieren. Beispiele von Kraftfahrzeugleuchten sind Blinkleuchten, Bremsleuchten, Schlussleuchten und Tagfahrlichtleuchten, ohne dass diese Aufzählung abschließend gemeint ist.
Aus der EP 1 970 250 A1 ist eine Kraftfahrzeugleuchte in Form einer Heckleuchte bekannt. Dort wird eine Verwendung verschiedener Techniken vorgeschlagen, mit denen insgesamt eine gleichmäßige Ausleuchtung einer Lichtscheibe erreicht werden soll. Bei sämtlichen Vorschlägen wird dort je ein Reflektor verwendet. Darüber hinaus werden Lichtscheiben und Lichtleiter zum Erreichen des Ziels der gleichmäßigen Ausleuchtung verwendet.
Die DE 10 2015 202 544 A1 zeigt eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer Lichtquelle, einem Reflektor, der mit Licht der Lichtquelle beleuchtet wird und der auf ihn von der Lichtquelle her einfallendes Licht auf eine Streuscheibe richtet. Der Reflektor wird mit einer Vorsatzoptik möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet und beleuchtet die Streuscheibe mit einem Lichtbündel aus parallelem Licht. Die Streuscheibe erzeugt daraus mit kissenförmigen Streustrukturen oder mit gekreuzten walzenförmigen Streustrukturen eine Lichtverteilung. Wenn eine die Streustrukturen einhüllende Form der Streuscheibe eine im Raum gebogene Form aufweist, ergeben sich auf der Streuscheibe deutlich unterschiedlich hell leuchtende Bereiche.
Für Signallichtfunktionen in Kraftfahrzeugleuchten werden von den Fahrzeugherstellern i.d.R. bestimmte Erscheinungsformen leuchtender Flächen gewünscht, die sich weniger an den Formen klassischer Reflektoren oder Linsen und vielmehr an ästhetischen Vorstellungen orientieren.
Gewünscht wird dabei oft, dass eine vorgegebene Freiformfläche aus möglichst allen Betrachtungswinkeln gleichmäßig leuchtend erscheint. Auf der anderen Seite müssen jedoch auch gesetzliche Anforderungen an die Lichtverteilung der Leuchte eingehalten werden.
Zu diesem Zweck kann als letztes optisches Element im Strahlengang der Kraftfahrzeugleuchte eine transparente Scheibe mit Streuoptiken als Lichtaustrittsfläche verwendet werden. Die Scheibe kann prinzipiell beliebig geformt und beschnitten werden.
Durch die streuenden Optiken kann die gesetzlich vorgeschriebene Lichtverteilung erreicht werden, und der Fokus des Betrachters richtet sich intuitiv auf die streuende Optik und nicht die optischen Komponenten im Hintergrund.
Es ist jedoch schwierig, die transparente Scheibe so auszuleuchten, dass sie zum einen aus möglichst vielen Betrachtungswinkeln gleichmäßig leuchtend wirkt, und zum anderen die gesetzlich geforderten Lichtwerte eingehalten werden können.
Mit optischen Bauteilen wie Paraboloidreflektoren oder Vorsatzoptiken kann i.d.R. keine gleichmäßige Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche erreicht werden.
Plan- oder bikonvexe Linsen können zwar sehr gleichmäßig ausgeleuchtet werden, haben aber den Nachteil, dass ihre numerische Apertur stark mit der Dicke der Linse korreliert. Für größere Flächen müssen entweder sehr dicke und damit schwer bzw. teuer zu fertigende Linsen verwendet werden, oder es muss ein hoher Lichtverlust durch die kleine numerische Apertur in Kauf genommen werden. Zudem führt der Beschnitt der Linsen (d.h. die Form ihres das durchtretende Lichtbündel umschließenden Randes) z.B. bei einem schmalen auszuleuchtenden Streifen zu erheblichen Lichtstromverlusten.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer Kraftfahrzeugleuchte, bei der ein transparentes und Streustrukturen aufweisendes optisches Element, sei es eine Linse oder eine Streuscheibe, gleichmäßig beleuchtet wird und dabei das Licht einer Lichtquelle effizient zur Erzeugung einer gesetzlich geregelten Lichtverteilung genutzt werden kann. Zudem soll es möglich sein möglichst beliebige Beschnitte zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung unterscheidet sich von dem eingangs genannten Stand der Technik dadurch, dass eine der Lichtquelle und der Linse zugewandte Reflexionsfläche des Reflektors Facetten aufweist, die durch ihre Form und Anordnung dazu eingerichtet sind, jeweils einzeln die gesamte Lichteintrittsfläche der Linse auszuleuchten, und dass ein Brennpunkt der Linse in der Nähe des Reflektors oder auf der Reflexionsfläche liegt.
Die Erfindung beruht darauf, das Licht einer Lichtquelle zunächst mit einem Reflektor aufzufangen. Auf dem Reflektor befinden sich streuende Kissenoptiken, von denen jede Kissenoptik zumindest die Fläche einer Linse, die sich im weiteren Strahlengang befindet, ausleuchtet. Die Linse wiederum ist so ausgestaltet, dass sie Licht von einem Brennpunkt in der Nähe oder auf dem Reflektor in eine Hauptabstrahlrichtung kollimiert.
Dieses optische System bietet eine Reihe von Vorteilen: Betrachtet man den Reflektor durch die Linse, so ist vom Betrachter aus immer nur ein kleiner Teil des Reflektors sichtbar, dessen Position vom Betrachtungswinkel abhängt. In einem kleinen Bereich ist die Beleuchtungsstärke der Lichtquelle auf dem Reflektor weitestgehend konstant. Wenn nun jede Kissenoptik die Linse gleichmäßig ausleuchtet, wird die Linse für den Fall sehr kleiner Kissen aus jedem Betrachtungswinkel, aus dem der Reflektor durch die Linse sichtbar ist, homogen ausgeleuchtet.
Die Brennweite des Reflektors kann unabhängig von der Größe der auszuleuchtenden Fläche gewählt werden. Dadurch kann eine hohe Lichtausbeute erreicht werden.
Der Beschnitt des Reflektors ist unabhängig vom Beschnitt der Lichtaustrittsfläche. Dies kann die Lichtausbeute verbessern und wirkt sich positiv auf den benötigten Bauraum aus. Bei Kraftfahrzeugleuchten ist häufig die Gesamthöhe des optischen Systems ein limitierender Faktor. Wird bspw. ein Souffleusen-Reflektor mit LED-Lichtquelle verwendet, müssen LED, Platine und evtl. ein Kühlkörper über oder unter der Lichtaustrittsfläche liegen, so dass das System insgesamt höher aufbaut als die Lichtaustrittsfläche. Bei der vorliegenden Erfindung kann sich das gesamte optische System hinter der Lichtaustrittsfläche befinden.
Bei Reflektorsystemen mit LED-Lichtquellen werden bevorzugt mehrere Reflektorkammern von LEDs gespeist, die auf einer gemeinsamen Platine positioniert sind. Dadurch muss jedoch die Kontur der Leuchte im Wesentlichen einer Ebene folgen, die zur Hauptabstrahlrichtung (i.d.R. Fahrtrichtung) des optischen Systems parallel verlauft. Diese Einschränkung wird bei der vorliegenden Erfindung aufgeweicht.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine reflektorseitige Brennweite der Linse dem 0,8-fachen bis 1,2-fachen des Abstandes zwischen einem Flächenschwerpunkt des Reflektors und einem geometrischen Schwerpunkt der Linse entspricht.
Bevorzugt ist auch, dass eine Basisfläche des Reflektors Ellipsoid-förmig ist. Diese Form bietet mit den zwei Brennpunkten der Ellipse eine Möglichkeit einer effektiven Umlenkung des von einem der Brennpunkte ausgehenden Licht in eine zu dem anderen Brennpunkt weisende Vorzugsrichtung.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtquelle in einem ersten Brennpunkt der Ellipsoid-förmigen Basisfläche angeordnet ist.
Weiter ist bevorzugt, dass die Linse so angeordnet ist, dass ein geometrischer Schwerpunkt der Linse in der Nähe zu einem zweiten Brennpunkt der ellipsoid-förmigen Basisfläche liegt.
Bevorzugt ist auch, dass die Nähe dadurch definiert ist, dass sich der geometrische Schwerpunkt der Linse in einem Abstand zu dem Brennpunkt befindet, der kleiner als eine halbe Brennweite der Linse ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Facetten kissenförmig sind.
Bevorzugt ist auch, dass die kissenförmigen Facetten in einem rechteckigen Gitter angeordnet sind.
Weiter ist bevorzugt, dass eine Form einer Projektion der Lichteintrittsfläche der Linse in der Hauptabstrahlrichtung des Reflektors von einem Rechteck abweicht und der Reflektor durch seine Form und Anordnung dazu eingerichtet ist, ein diese Form umgebendes und möglichst kleines Rechteck vollständig zu beleuchten.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche der Linse streuende Oberflächenstrukturen aufweist.
Bevorzugt ist auch, dass die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche der Linse glatte Flächen sind und dass die Kraftfahrzeugleuchte eine streuende Oberflächenstrukturen aufweisende Lichtscheibe aufweist, die so angeordnet ist, dass sie mit aus der Lichtaustrittsfläche der Linse austretendem Licht der Lichtquelle beleuchtbar ist.
Weiter ist bevorzugt, dass die Linse eine stufenförmige Lichteintrittsfläche oder Lichtaustrittsfläche aufweist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Linse eine bi-konvexe Form aufweist.
Bevorzugt ist auch, dass eine Einhüllende der Linsenform eine plan-konvexe Form aufweist, dass die konvexe Seite dem Reflektor zugewandt angeordnet ist und dass die plane Seite kissenförmige Streustrukturen aufweist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:

1 eine Anordnung einer Lichtquelle, eines Reflektors und einer Linse in einer Kraftfahrzeugleuchte;
2 die Anordnung aus der 1 zusammen mit einer Vielzahl von kissenförmigen Facetten auf der Reflexionsfläche des Reflektors;
3 Strahlengänge, wie sie beim Gegenstand der 1 und 2 auftreten und die verdeutlichen, dass ein Betrachter immer nur einen kleinen Bereich des Reflektors sieht;
4 eine Ausgestaltung, bei der eine Lichtaustrittsfläche der Linse mit Streustrukturen versehen ist;
5 eine Anordnung mit einer plankonvexen Linse;
6 eine Anordnung mit einer bikonvexen Linse; und
7 eine Ausgestaltung mit einer zusätzlichen Streuscheibe.

Im Einzelnen zeigt die 1 eine Kraftfahrzeugleuchte 10 mit einem Gehäuse 12, dessen Lichtaustrittsöffnung durch eine transparente Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird. Im Inneren des Gehäuses 12 sind eine Lichtquelle 16, ein Reflektor 18 und eine Linse 20 angeordnet. Die Lichtquelle 16, der Reflektor 18 und die Linse 20 sind relativ zueinander so angeordnet, dass von der Lichtquelle 16 ausgehendes Licht 22 auf den Reflektor 18 einfällt und von dem Reflektor 18 auf die Linse 20 gerichtet wird. Das optische System der Kraftfahrzeugleuchte 10 besteht mindestens aus der Lichtquelle 16, dem Reflektor 18 und der Linse 20.
Eine Basisfläche 24 des Reflektors 18 besitzt bevorzugt die Form eines Ellipsoids, bzw. eines Ausschnitts aus einem Ellipsoid, dessen erster Brennpunkt 26 mit der Position der Lichtquelle 16, bevorzugt mit dem Zentrum der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 16, zusammenfällt und dessen zweiter Brennpunkt 28 sich in der Nähe des geometrischen Schwerpunktes 30 der Linse 20 befindet. Die Linse 20 kann konvex-plan sein, wie in der 1. Sie kann aber zum Beispiel auch plan-konvex oder bikonvex sein.
Eine Nähe zum geometrischen Schwerpunkt 30 der Linse 20 ist zum Beispiel dadurch definiert, dass sich der geometrische Schwerpunkt 30 der Linse 20 in einem Abstand zu dem zweiten Brennpunkt 28 befindet, der kleiner als eine halbe reflektorseitige Brennweite der Linse 20 ist. Eine reflektorseitige Brennweite der Linse 20 beträgt zum Beispiel das 0,8-fache bis zum 1,2-fachen des Abstandes zwischen einem Flächenschwerpunkt des Reflektors 18 und dem geometrischen Schwerpunkt 30 der Linse 20. Der zweite Brennpunkt 28 liegt demnach insbesondere näher am geometrischen Schwerpunkt 30 der Linse 20 als am Flächenschwerpunkt des Reflektors 18. Diese Angaben zur Anordnung von Lichtquelle 16, Reflektor 18 und Linse 20 gelten für sämtliche Ausgestaltungen.
2 zeigt eine Anordnung einer Lichtquelle 16, eines Reflektors 18 und einer Linse 20. Der Reflektor 18 besitzt eine der Lichtquelle 16 und der Linse 20 zugewandte Basisfläche 24, die Facetten 32 aufweist. Die Facetten 32 sind bevorzugt streuende, kissenförmig gewölbte Flächen.
Die kissenförmigen Facetten können zum Beispiel die Form eines Ausschnitts aus einer Torus-Fläche besitzen, bei der die Krümmungsradien so gewählt sind, dass die Lichtstrahlen, die auf den Rand der Facette treffen zum Rand der Linse / Lichtscheibe bzw. in deren Nähe umgelenkt werden, sodass die ganze Linse / Lichtscheibe ausgeleuchtet wird. Statt den Facetten eine torische Fläche zugrunde zu legen können auch bekannte Verfahren zur Auslegung von Facetten beispielsweise mit Freiformflächen angewendet werden.
Dabei ist bevorzugt, dass zumindest ein zusammenhängender Teil der Reflexionsfläche des Reflektors 18 lückenlos aus den Facetten 32 besteht. Die Facetten sind bevorzugt durch ihre Form und Anordnung dazu eingerichtet, jeweils einzeln die gesamte Lichteintrittsfläche der Linse auszuleuchten, wie es in der 2 für eine Facette exemplarisch dargestellt ist. Ein reflektorseitiger Brennpunkt 34 der Linse 20 liegt in der Nähe des Reflektors 18 oder auf der Reflexionsfläche des Reflektors 18. Diese Nähe ist dadurch definiert, dass eine reflektorseitige Brennweite der Linse 20 dem 0,8-fachen bis 1,2-fachen des Abstandes zwischen dem Flächenschwerpunkt des Reflektors 18 und dem geometrischen Schwerpunkt 30 der Linse 20 entspricht.
Durch die so definierte Anordnung des Reflektors 18 in der Nähe des Brennpunktes 34 der Linse 20 ergibt sich der Effekt, dass ein Betrachter, der durch die Linse 20 hindurch auf den Reflektor 18 blickt, immer nur einen kleinen Teil des Reflektors 18 sieht. Die Position des sichtbaren Teils des Reflektors 18 ist dabei vom Betrachtungswinkel abhängig.
In einem solchen kleinen Teil des Reflektors 18 ist die Beleuchtungsstärke der Lichtquelle 16 auf dem Reflektor 18 weitestgehend konstant. Wenn nun jede Facette der Reflexionsfläche des Reflektors 18 die Linse 20 gleichmäßig ausleuchtet, wird die Linse 20 für den Fall sehr kleiner Facetten 32 aus jedem Betrachtungswinkel, aus dem der Reflektor 18 durch die Linse 20 hindurch sichtbar ist, homogen ausgeleuchtet.
Die Brennweite des ellipsoidförmigen Reflektors 18 kann unabhängig von der Größe der auszuleuchtenden Fläche gewählt werden. Dadurch kann eine hohe Lichtausbeute erreicht werden.
Der Beschnitt des Reflektors 18, unter dem hier die Form der Öffnung des Reflektors verstanden wird, über die von der Lichtquelle 16 her einfallendes und vom Reflektor 18 reflektiertes Licht aus dem Reflektor austritt und die von der Reflexionsfläche und ggf. weiteren Grenzflächen des Reflektors begrenzt wird, ist unabhängig vom Beschnitt der leuchtend erscheinenden Lichtaustrittsfläche der Kraftfahrzeugleuchte 10. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Lichtaustrittsfläche der Kraftfahrzeugleuchte um die Lichtaustrittsfläche der Linse 20. Diese Unabhängigkeit kann die Lichtausbeute verbessern und wirkt sich positiv auf den benötigten Bauraum aus.
Bei Kraftfahrzeugleuchten ist häufig die Gesamthöhe des optischen Systems ein limitierender Faktor. Wird bspw. ein Souffleusen-Reflektor mit LED-Lichtquelle verwendet, müssen LED, Platine und evtl. ein Kühlkörper über oder unter der Lichtaustrittsfläche liegen, so dass das System insgesamt eine Bauhöhe aufweist, die größer ist als die Höhe der Lichtaustrittsfläche. Bei der vorliegenden Erfindung kann sich das gesamte optische System aus der Sicht eines die Kraftfahrzeugleuchte von außen betrachtenden Betrachters dagegen hinter der Lichtaustrittsfläche der Linse 20 befinden, ohne seitlich nach rechts oder links oder oben oder unten über die Linse 18 hinauszuragen. Dies ist auch aus der 1 erkennbar.
Bei Reflektorsystemen mit LED-Lichtquellen werden bevorzugt mehrere Reflektorkammern von LEDs gespeist, die auf einer gemeinsamen Platine positioniert sind. Dadurch muss jedoch die Kontur der Leuchte im Wesentlichen einer Ebene folgen, die zur Hauptabstrahlrichtung (i.d.R. Fahrtrichtung) des optischen Systems parallel verlauft. Diese Einschränkung wird bei der vorliegenden Erfindung aufgeweicht.
Werden die streuenden Facetten 32 in einem rechteckigen Gitter angeordnet, kann eine Linsenfläche mit rechteckigem Beschnitt ausgeleuchtet werden, ohne dass auf dem Reflektor 18 viele Blindflächen entstehen, sich die Facetten 32 gegenseitig abschatten oder zu viel Licht an der Linse 20 vorbei gestreut wird. Unter dem Beschnitt der Linse 20 wird hier der Rand der Linse 20 verstanden, der einen Lichtdurchtrittsquerschnitt der Linse 20 begrenzt. Das in diesem Fall auszuleuchtende Rechteck kann beliebig in seiner Ebene gedreht werden, wenn das Gitter der Kissen ebenso gedreht wird. Eine Drehung des Reflektors 18 ist nicht notwendig. Die kissenförmigen Facetten können zum Beispiel die Form eines Ausschnitts aus einer Torus-Fläche besitzen, bei der die Krümmungsradien so gewählt sind, dass die Lichtstrahlen, die auf den Rand der Facette treffen zum Rand der Linse oder der Lichtscheibe umgelenkt werden, sodass die ganze Linse oder Lichtscheibe ausgeleuchtet wird. Statt den Facetten eine Torus-förmige Fläche zugrunde zu legen können auch bekannte Verfahren zur Auslegung von Facetten beispielsweise mit Freiformflächen angewendet werden.
Weicht der Beschnitt der Linsenfläche in Projektion zur Hauptabstrahlrichtung von der Rechteckform ab, so kann ein möglichst kleines die Linse umgebendes Rechteck gewählt werden, das von dem Reflektor 18 ausgeleuchtet wird. Der Lichtverlust entspricht in diesem Fall in etwa dem Verhältnis der Differenzfläche zwischen dem umgebenden Rechteck und der projizierten Linsenfläche zur Fläche des umgebenden Rechtecks.
Prinzipiell können auch von der Rechteckform abweichende Flächen ausgeleuchtet werden. Allerdings ist es u.U. nicht mehr möglich, aus den Facettenflächen eine geschlossene Reflektorfläche zu erzeugen. Die Basisfläche 24 des Reflektors 18 kann dann im Allgemeinen nicht mehr durch eine analytisch definierbare Fläche beschrieben werden, sondern muss dann iterativ an die Orientierung der Facetten 32 angepasst werden.
3 zeigt Strahlengänge 36, 38 von Licht 22, das von der Lichtquelle 16 ausgeht und am Reflektor 18 reflektiert wird, wie sie beim Gegenstand der 1 und 2 auftreten und die verdeutlichen, dass ein Betrachter immer nur einen kleinen Bereich des Reflektors 18 sieht. Die rechts von der Linse 20 dargestellten Richtungspfeile veranschaulichen verschiedene Blickrichtung eines Betrachters. Die auf den Reflektor treffenden Strahlen jeweils eines Strahlengangs 36 (durchgezogen gezeichnet) und eines Strahlengangs 38 (gestrichelt dargestellt) schließen jeweils den für den Betrachter sichtbaren Bereich der Reflektorfläche ein.
Andersherum betrachtet wird ein von der Linse 20 in eine zum Betrachter weisende Richtung kollimiertes und damit vom Betrachtungswinkel abhängiges Lichtbündel nur von einem Teil der Reflexionsfläche des Reflektors ausgehen. Von einem anderen Teil der Reflexionsfläche ausgehendes Licht wird von der Linse in eine andere Richtung kollimiert.
Dieser gewünschte Effekt ergibt sich dadurch, dass reflektorseitige Brennpunkte der Linse 20 in der Nähe des Reflektors 18, bzw. der Reflexionsfläche des Reflektors 18 liegen. Die Lage der reflektorseitigen Brennpunkte der Linse 20 wird in der 3 durch die Schnittpunkte der der Strahlen von jeweils einem Strahlenbündel, bzw. Strahlengang 36, bzw. 38 markiert. In einer bevorzugten Ausgestaltung liegen die Brennpunkte im Bereich der größten Beleuchtungsstärke der Lichtquelle 16 auf der Reflexionsfläche des Reflektors 18. In diesem Fall hat die sich lichtstromabwärts von der Linse 20 einstellende Lichtverteilung nach der Linse 20 ein Helligkeitsmaximum, das sich entlang der optischen Symmetrieachse der Linse 20 erstreckt.
Da die Linse 20 die Reflexionsfläche bei der gezeigten Lage ihrer Brennpunkte 34 (bzw. ihrer scharf abgebildeten Petzvalfläche) vergrößert abbildet und die streuenden Facetten 32 der Reflexionsfläche eine endliche Größe besitzen, erscheint die Austrittsfläche der Linse 20 nicht gleichmäßig leuchtend. Es ist daher bevorzugt, entweder streuende Optiken auf mindestens einer der Lichteintrittsfläche 20.1 oder der Lichtaustrittsfläche 20.2 der Linse 20 oder auf einer zusätzlichen, lichtstromabwärts von der Linse 20 im von der Linse 20 ausgehenden Lichtbündel angeordneten Streuscheibe 42 anzuordnen
4 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Lichtaustrittsfläche 20.2 der Linse 20 streuende Oberflächenstrukturen 20.3 aufweist. Die Oberflächenstrukturen 20.3 haben hier ebenfalls bevorzugt eine kissenförmige Gestalt. Durch diese streuenden Oberflächenstrukturen 20.3 wird innerhalb jeder kissenförmiger Oberflächenstruktur 20.3 ein größerer Bereich des Reflektors 18 sichtbar als beim Gegenstand der 3. Durch diese Oberflächenstrukturen 20.3 wird also die Leuchtdichte über mehrere Facetten 32 der Reflexionsfläche des Reflektors 18 gemittelt. Das Erzeugen der streuenden Oberflächenstrukturen 20.3 auf der Lichtaustrittsfläche 20.2 der Linse 20 ist jedoch kein Nachteil, sondern es stellt in Bezug auf das Erscheinungsbild und die geforderte Lichtverteilung sogar einen erwünschten Vorteil dar. Dieser Vorteil besteht darin, dass die gewünschte Leuchtenkontur besonders präzise wahrgenommen wird, weil der Fokus des Betrachters intuitiv auf die streuende Lichtaustrittsfläche 20.2 fällt.
Ist bei einer plan-konvexen Linse 20 die konvexe Lichteintrittsseite 20.1 dem Reflektor 18 zugewandt angeordnet, so wird bevorzugt die Lichtaustrittsfläche 20.2 als das Erscheinungsbild prägende sichtbare Fläche verwendet und mit streuenden Oberflächenstrukturen (z.B.) Kissen versehen. Die Lichtaustrittsfläche 20.2 ist dann wegen ihrer strukturierten Oberfläche strenggenommen nicht mehr plan, sie weist aber eine plane Einhüllende auf.
4 zeigt damit insgesamt eine Ausgestaltung des optischen Systems einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugleuchte, bei der eine Einhüllende der Form der Linse 18 eine plan-konvexe Form aufweist, wobei die konvexe Lichteintrittsseite dem Reflektor 18 zugewandt angeordnet ist und die plane Lichtaustrittsseite 20.2 kissenförmige Streustrukturen aufweist.
5 zeigt stark schematisiert eine Ausgestaltung des optischen Systems einer Kraftfahrzeugleuchte, das sich durch eine plan-konvexe Linse 20 auszeichnet. 6 zeigt entsprechend stark schematisiert eine Ausgestaltung des optischen Systems einer Kraftfahrzeugleuchte, das sich durch eine bi-konvexe Linse auszeichnet.
7 zeigt eine Ausgestaltung des optischen Systems einer Kraftfahrzeugleuchte mit einer zusätzlichen Streuscheibe 42. Das optische System besteht hier aus der Lichtquelle 16, dem Reflektor 18, der Linse 20 und einer lichtstromabwärts von der Linse 20 in dem aus der Linse 20 austretenden Licht der Lichtquelle 16 angeordneten Streuscheibe 42. Für diese Ausgestaltung, bei der eine konvex-plane Linse 20 verwendet werden könnte, wird die optional plane Lichtaustrittsseite 20.2 der Linse 20 bevorzugt stufenförmig realisiert. Das hat den Vorteil, dass die maximale Dicke der Linse 20 reduziert werden kann. Die Stufen in der Lichtaustrittsfläche 20.2 werden dabei durch die Streuscheibe 42 verdeckt und sind daher für den Betrachter im Erscheinungsbild der Lichtaustrittsfläche der Kraftfahrzeugleuchte nicht sichtbar oder zumindest nicht uneingeschränkt sichtbar. Die Streuscheibe 42 weist auf ihrer Lichteintrittsseite oder auf ihrer Lichtaustrittsseite Streustrukturen 42.1 auf. Die Streustrukturen 42.1 besitzen eine der Wirkung der streuenden Oberflächenstrukturen 20.3 vergleichbare optische Wirkung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1970250 A1 [0003]
DE 102015202544 A1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeugleuchte (10) mit einer Lichtquelle (16), einem Reflektor (18) und einer Linse (20), wobei die Lichtquelle (16), der Reflektor (18) und die Linse (20) relativ zueinander so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle (16) ausgehendes Licht (22) auf den Reflektor (18) einfällt und von dem Reflektor (18) auf die Linse (20) gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Lichtquelle (16) und der Linse (20) zugewandte Reflexionsfläche des Reflektors (18) Facetten (32) aufweist, die durch ihre Form und Anordnung dazu eingerichtet sind, jeweils einzeln die gesamte Lichteintrittsfläche (20.1) der Linse (20) auszuleuchten, und dass ein Brennpunkt (34) der Linse (20) in der Nähe des Reflektors (18) oder auf der Reflexionsfläche des Reflektors (18) liegt.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nähe dadurch definiert ist, dass eine reflektorseitige Brennweite der Linse (20) dem 0,8-fachen bis 1,2fachen des Abstandes zwischen einem Flächenschwerpunkt des Reflektors und einem geometrischen Schwerpunkt (30) der Linse (20) entspricht.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basisfläche (24) des Reflektors (18) Ellipsoid-förmig ist.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (16) in einem ersten Brennpunkt (26) der Ellipsoid-förmigen Basisfläche (24) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (20) so angeordnet ist, dass ein geometrischer Schwerpunkt (30) der Linse (20) in der Nähe zu einem zweiten Brennpunkt (28) der Ellipsoidförmigen Basisfläche (24) liegt.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nähe dadurch definiert ist, dass sich der geometrische Schwerpunkt (30) der Linse (20) in einem Abstand zu dem zweiten Brennpunkt (28) befindet, der kleiner als eine halbe Brennweite der Linse (20) ist.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (32) kissenförmig sind.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kissenförmigen Facetten (32) in einem rechteckigen Gitter angeordnet sind.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form einer Projektion der Lichteintrittsfläche (20.1) der Linse (20) in einer Hauptabstrahlrichtung des Reflektors (18) von einem Rechteck abweicht und der Reflektor (18) durch seine Form und Anordnung dazu eingerichtet ist, ein diese Form umgebendes und möglichst kleines Rechteck vollständig zu beleuchten.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (20.1) und/oder die Lichtaustrittsfläche (20.2) der Linse (20) streuende Oberflächenstrukturen aufweist.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (20.1) und die Lichtaustrittsfläche (20.2) der Linse (20) glatte Flächen sind und dass die Kraftfahrzeugleuchte (10) eine streuende Oberflächenstrukturen (20.3) aufweisende Streuscheibe (42) aufweist, die so angeordnet ist, dass sie mit aus der Lichtaustrittsfläche (20.2) der Linse (20) austretendem Licht (22) der Lichtquelle (16) beleuchtbar ist.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (20) eine stufenförmige Lichteintrittsfläche (20.1) oder Lichtaustrittsfläche (20.2) aufweist.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (20) eine bi-konvexe Form aufweist.
Kraftfahrzeugleuchte (10) nach einem der Ansprüche, 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einhüllende der Linsenform eine plan-konvexe Form aufweist, dass die konvexe Seite dem Reflektor (18) zugewandt angeordnet ist und dass die eine plane Einhüllende aufweisende Seite kissenförmige Streustrukturen oder Stufen oder eine Kombination kissenförmiger Streustrukturen und Stufen aufweist.