DE10219738A1

DE10219738A1 - Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10219738A1
Application number: DE10219738A
Authority: DE
Inventors: Matthias Purz
Original assignee: Valeo Beleuchtung Deutschland GmbH
Current assignee: Valeo Beleuchtung Deutschland GmbH
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-11-13
Also published as: EP1359369A2; ATE325982T1; DE60305095D1; ES2263928T3; EP1359369A3; DE60305095T2; EP1359369B1

Abstract

Eine Beleuchtungseinrichtung (18) für Kraftfahrzeuge weist mindestens eine Lichtquelle (26) und mindestens einen Lichtleiter (20) auf, der eine Lichteinkoppelfläche (22) für das von der Lichtquelle (26) abgegebene Licht und eine Lichtaustrittsfläche (36) umfasst. Auf einer der Lichtaustrittsfläche (36) gegenüberliegenden Fläche (38) des Lichtleiters (20) sind lichtstreuende Bereiche (40) aufgedruckt. Von der Lichtquelle (26) in den Lichtleiter (20) eingespeistes Licht wird im Inneren des Lichtleiters (20) totalreflektiert und auf diese Weise durch den Lichtleiter (20) geleitet. Wenn die Lichtstrahlen auf ihrem Weg durch den Lichtleiter (20) auf einen der lichtstreuenden Bereiche (40) auftreffen, werden sie gestreut und an der Lichtaustrittsfläche (36) aus dem Lichtleiter (20) ausgekoppelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge und insbesondere eine als Kraftfahrzeugleuchte einsetzbare Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Lichtleiter, der eine Lichteinkoppelfläche für das von der Lichtquelle abgegebene Licht sowie eine Lichtaustrittsfläche umfasst.

Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist aus der DE 41 29 094 A1 bekannt. Kraftfahrzeugleuchten dienen im wesentlichen dazu, die Konturen des Fahrzeugs auch im Dunkeln sichtbar zumachen und anderen Verkehrsteilnehmern die Bewegungsabsichten des Fahrzeugführers anzuzeigen. Derartige Leuchten können beispielsweise Begrenzungs- und Parkleuchten, Schlussleuchten, Blinkleuchten oder Bremsleuchten sein. Aufgrund der zunehmenden Beschränkung des zur Verfügung stehenden Einbauraums in modernen Fahrzeugen, gibt es Bestrebungen, möglichst flache und somit platzsparende Leuchten zu entwickeln, die auch in Fahrzeugbereichen mit geringer Bautiefe einsetzbar sind.

Die DE 41 29 094 A1 beschreibt eine Signalleuchte für Kraftfahrzeuge mit mehreren als Lichtquelle dienenden Leuchtdioden, denen jeweils langgestreckte Lichtleiter zugeordnet sind. Das von den Leuchtdioden erzeugte Licht wird an den Stirnflächen der parallel nebeneinander hinter einer transparenten Abschlussscheibe angeordneten Lichtleiter eingekoppelt. An einer von einer Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite sind die Lichtleiter mit Prismen versehen, die die auftreffenden Lichtstrahlen streuen, wodurch das Licht in der gewünschten Abstrahlrichtung aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden kann. Die aus diesem Dokument bekannte Signalleuchte ist zwar flach und platzsparend ausgebildet, die Herstellung der an ihrer der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite mit Prismen versehenen Lichtleiter ist jedoch verhältnismäßig aufwendig und teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flach und platzsparend ausgebildete Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, die einfacher und kostengünstiger herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weist mindestens eine Lichtquelle und mindestens einen Lichtleiter auf, der eine Lichteinkoppelfläche für das von der Lichtquelle abgegebene Licht und eine Lichtaustrittsfläche umfasst. Auf einer der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden Fläche des Lichtleiters sind lichtstreuende Bereiche aufgedruckt. Von der Lichtquelle in den transparenten Lichtleiter eingespeistes Licht wird im Inneren des Lichtleiters total reflektiert und dadurch in bekannter Weise durch den Lichtleiter geleitet. Wenn die Lichtstrahlen auf ihrem Weg durch den Lichtleiter auf einen der lichtstreuenden Bereiche auftreffen, werden sie gestreut und an der Lichtaustrittsfläche aus dem Lichtleiter ausgekoppelt. Gegenüber der bekannten Beleuchtungsvorrichtung hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, dass der mit aufgedruckten lichtstreuenden Bereichen versehene Lichtleiter deutlich einfacher und damit kostengünstiger herstellbar ist als der im Stand der Technik eingesetzte, mit Prismen versehene Lichtleiter. Da die aufgedruckten lichtstreuenden Bereiche zudem sehr flach gestaltet werden können, kann die Baugröße der Beleuchtungseinrichtung im Vergleich zur der mit Prismen versehenen Einrichtung weiter verringert werden. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung kann als Seitenmarkierungsleuchte dienen (solche Seitenmarkierungsleuchten sind beispielsweise in den USA gesetzlich vorgeschrieben), sie kann aber auch nur aus Designgründen vorgesehen sein, beispielsweise um flache Bereiche einer Heckleuchte zu erleuchten, denen keine besondere Funktion zugewiesen ist.

Die lichtstreuenden Bereiche können in beliebiger Weise auf der Fläche des Lichtleiters verteilt sein und eine beliebige Form aufweisen. Beispielsweise können sie in Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen Punktmusters auf der Lichtleiterfläche angeordnet sein oder als regelmäßige oder unregelmäßige Bereiche auf der Fläche des Lichtleiters verteilt sein. Durch eine entsprechende Verteilung der lichtstreuenden Bereiche kann das Verhältnis zwischen dem total reflektierten Lichtanteil und dem aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtanteil auf jedem Abschnitt des Lichtleiters nach Belieben eingestellt werden. Mit den bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eingesetzten, aufgedruckten lichtstreuenden Bereichen kann die gewünschte Verteilung der Bereiche besonders einfach realisiert werden.

Vorzugsweise ist die Anzahl, die Größe und die Verteilung der lichtstreuenden Bereiche auf der Fläche des Lichtleiters jedoch so gewählt, dass die Abstrahlungsintensität auf der gesamten Lichtaustrittsfläche annähernd gleich ist. Dadurch kann auch bei einem großflächigen Lichtleiter auf einfache Art und Weise eine über die gesamte Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters gleichmäßige Lichtabstrahlung erhalten werden.

Wenn über die gesamte Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters eine gleichmäßige Lichtabstrahlung erhalten werden soll, muss bereits aus zur Lichtquelle benachbarten Abschnitten des Lichtleiters Licht ausgekoppelt werden. Dadurch nimmt jedoch die Gesamtmenge des durch den Lichtleiter geleiteten Lichts mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle ab, so dass eine über die gesamte Lichtaustrittsfläche gleichmäßige Lichtabstrahlung nur dann erhalten werden kann, wenn mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle der Anteil des gestreuten Lichts im Verhältnis zum Anteil des total reflektierten Lichts zunimmt. Aus diesem Grund muss dann der von den lichtstreuenden Bereichen bedeckte Anteil der Gesamtfläche des Lichtleiters im Vergleich zu dem nicht mit lichtstreuenden Bereichen versehenen Anteil der Gesamtfläche des Lichtleiters mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle zunehmen. Daher nehmen die Größe und/oder die Anzahl der lichtstreuenden Bereiche auf der Fläche des Lichtleiters vorzugsweise mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle zu.

Die lichtstreuenden Bereiche können aus einem druckfähigen, gefärbten Grundmaterial und in das Grundmaterial eingelagerten, lichtstreuenden Partikeln bestehen. Die Farbe des Grundmaterials beeinflusst in Kombination mit der Farbe der Lichtquelle die Farbe und die Effizienz des Gesamtsystems, so dass das Grundmaterial je nach gewünschter Farbe des Gesamtsystems auf die Farbe der gewählten Lichtquelle abgestimmt werden kann. In dem Grundmaterial, das beispielsweise eine Druckpaste sein kann, sind Partikel mit einer hohen Reflexionsfähigkeit willkürlich verteilt. Die lichtstreuenden Partikel können in einfacher Weise vor dem Aufdrucken der lichtstreuenden Bereiche in das Grundmaterial eingemischt werden. Durch Variationen der Partikelgröße und der Partikelgrößenverteilung der Einlagerungen können die gewünschten Streueigenschaften der lichtstreuenden Bereiche in weiten Bereichen variiert werden. Durch den Einsatz von Einlagerungen mit geeigneter Partikelgröße und geeigneter Partikelgrößenverteilung können somit lichtstreuende Bereiche mit einer starken Streuwirkung und einem sehr großen Streubereich mit einem Streuwinkel von bis zu 180° realisiert werden. Dadurch ergibt sich eine sehr homogene Lichtabstrahlung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.

Die in das Grundmaterial eingelagerten, lichtstreuenden Partikel können beispielsweise Titanoxidpartikel sein. Es können jedoch auch andere geeignete Materialien mit ähnlichen Eigenschaften zum Einsatz kommen.

Vorzugsweise ist die Lichtquelle eine Leuchtdiode. Je nach Größe des eingesetzten Lichtleiters und der gewünschten Leuchtleistung der Beleuchtungsvorrichtung können eine oder mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen Farben und Abstrahlcharakteristiken eingesetzt werden. Die Leuchtdiode kann beispielsweise einen Grundkörper und eine linsenförmige Lichtaustrittsfläche umfassen. Um eine optimale Ausbeute des von der Leuchtdiode abgestrahlten Lichts zu erhalten, ist die Geometrie der Lichteinkoppelfläche des Lichtleiters vorzugsweise an die Geometrie der Lichtaustrittsfläche und den Abstrahlwinkel der Leuchtdiode angepasst.

Alternativ dazu kann die Lichtquelle auch stabförmig ausgebildet sein. Durch eine derartige Anordnung kann ein über die gesamte Lichteinkoppelfläche des Lichtleiters homogener Lichteintritt erreicht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist der Lichtleiter plattenförmig ausgebildet. Mehrere Leuchtdioden oder eine stabförmige Lichtquelle können dann entlang einer senkrecht zur Lichtaustrittsfläche angeordneten Stirnseite der Lichtleiterplatte angeordnet sein. Ein plattenförmiger Lichtleiter kann auf einfache Art und Weise mit den lichtstreuenden Bereichen bedruckt werden und ist daher besonders einfach und kostengünstig herstellbar.

Vorzugsweise ist der Lichtleiter gekrümmt. Dadurch kann die Beleuchtungsvorrichtung in besonders günstiger Art und Weise an im Fahrzeug vorhandene Einbauräume angepasst werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge, bei dem auf eine der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegende Fläche des Lichtleiters lichtstreuende Bereiche aufgedruckt werden.

Vorzugsweise erfolgt das Aufdrucken der lichtstreuenden Bereiche auf die Fläche des Lichtleiters mittels eines Siebdruckverfahrens oder mittels eines Tampondruckverfahrens.

Alternativ dazu kann das Aufdrucken der lichtstreuenden Bereiche auch durch Heißprägen einer Folie auf die Fläche des Lichtleiters erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung wird im folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen erläutert, von denen
Fig. 1 einen Querschnitt einer Fahrzeugheckleuchte mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im montierten Zustand zeigt,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zeigt,
Fig. 3 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zeigt, und
Fig. 4 eine Detailvergrößerung eines Abschnitts der in Fig. 3 dargestellten, erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Fahrzeugheckleuchte 10, die eine konventionelle Schlussleuchte 12 mit einer Glühlampe 14 und einem Reflektor 16 sowie eine benachbart zu der Schlussleuchte 12 angeordnete Seitenmarkierungsleuchte 18 umfasst. Eine Abschlussscheibe 19 erstreckt sich sowohl über den Schlussleuchte 12 als auch über die Seitenmarkierungsleuchte 18.
Wie am besten in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, umfasst die Seitenmarkierungsleuchte 18 einen plattenförmigen, gekrümmten, transparenten Lichtleiter 20. Entlang einer als Lichteinkoppelfläche 22 dienenden Stirnfläche des Lichtleiters 20 ist eine Trägerplatte 24 angeordnet, die im montierten Zustand in einem Gehäuse 27 der Seitenmarkierungsleuchte 18 befestigt ist. An der Trägerplatte 24 sind acht Leuchtdioden 26 befestigt. Die Leuchtdioden 26 weisen jeweils einen Grundkörper 28, eine linsenförmige Lichtaustrittsfläche 30 sowie elektrische Anschlusselemente 32 zur Verbindung der Leuchtdioden 26 mit einer in den Figuren nicht veranschaulichten Energiequelle auf. Da die Leuchtdioden 26 nur entlang einer Fläche 22 des Lichtleiters 20 angeordnet sind, ist eine der Lichteinkoppelfläche 22 gegenüberliegende Fläche 34 des Lichtleiters 20 verspiegelt ausgebildet, um eine möglichst gleichmäßige Lichtabstrahlung und eine Effizienzsteigerung des Lichtleiters 20 zu erzielen. An der Trägerplatte 24 ist ferner eine Blende 35 befestigt, die eine Überstrahlung des von den Leuchtdioden 26 abgestrahlten Lichts verhindert, so dass im montierten Zustand der Fahrzeugheckleuchte 10 von außen nur die von dem Lichtleiter 20 erzeugte Ausleuchtung zu sehen ist.
Wie in der Detailvergrößerung in Fig. 4 gezeigt ist, ist auf einer einer Lichtaustrittsfläche 36 gegenüberliegenden Fläche 38 des Lichtleiters 20 ein Punktmuster aus lichtstreuenden Bereichen 40 aufgedruckt. Die lichtstreuenden Bereiche 40 enthalten ein druckfähiges, gefärbtes Grundmaterial dessen Farbe in Abhängigkeit der gewünschten Farbe und der gewünschten Abstrahlleistung der Leuchte 18 mit der Farbe und der Leistung der Leuchtdioden 26 abgestimmt ist. In das Grundmaterial sind mikroskopisch kleine Titanoxidpartikel eingelagert, die vor dem Aufdrucken der lichtstreuenden Bereiche 40 in das Grundmaterial gemischt werden.
Die lichtstreuenden Bereiche 40 sind mittels eines Siebdruckverfahrens auf die Fläche 38 des Lichtleiters 20 aufgedruckt. Bei alternativen Ausführungsformen der Leuchte 18 sind die lichtstreuenden Bereiche 40 mittels eines Tampondruckverfahrens oder durch Heißprägen einer Folie auf die Fläche 38 des Lichtleiters 20 aufgedruckt.
Von den Leuchtdioden 26 an der Lichteinkoppelfläche 22 in den Lichtleiter 20 eingekoppeltes Licht wird im Inneren des Lichtleiters 20 total reflektiert und dadurch in bekannter Weise durch den Lichtleiter 20 geleitet (Fig. 2). Beim Auftreffen auf einen der lichtstreuenden Bereiche 40, werden die Lichtstrahlen gestreut und an der Lichtaustrittsfläche 36 des Lichtleiters 20 aus dem Lichtleiter 20 ausgekoppelt.
Die Größe und die Anzahl der lichtstreuenden Bereiche 40 auf der Fläche 38 des Lichtleiters 20 nimmt mit zunehmender Entfernung von den Leuchtdioden 26 zu. Dadurch vergrößert sich der mit den lichtstreuenden Bereichen 40 bedeckte Anteil der Fläche 38 des Lichtleiters und damit der Anteil des gestreuten Lichts im Verhältnis zum Anteil des total reflektierten Lichts. Somit wird trotz der mit zunehmender Entfernung von den Leuchtdioden 26 abnehmenden Gesamtmenge des durch den Lichtleiter 20 geleiteten Lichts, eine über die gesamte Lichtaustrittsfläche 36 des Lichtleiters 20 annähernd gleichbleibende Abstrahlungsintensität erhalten.

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung (18) für Kraftfahrzeuge, mit

- mindestens einer Lichtquelle (26), und

- mindestens einem Lichtleiter (20), der eine Lichteinkoppelfläche (22) für das von der Lichtquelle (26) abgegebene Licht und eine Lichtaustrittsfläche (36) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Lichtaustrittsfläche (26) gegenüberliegenden Fläche (38) des Lichtleiters (20) lichtstreuende Bereiche (40) aufgedruckt sind.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl, die Größe und die Verteilung der lichtstreuenden Bereiche (40) auf der Fläche (38) des Lichtleiters (20) so gewählt ist, dass die Abstrahlungsintensität auf der gesamten Lichtaustrittsfläche (36) zumindest annähernd gleich ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder die Anzahl der lichtstreuenden Bereiche (40) auf der Fläche (38) des Lichtleiters (20) mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle (26) zunehmen.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtstreuenden Bereiche (40) aus einem druckfähigen, gefärbten Grundmaterial und in das Grundmaterial eingelagerten, lichtstreuenden Partikeln bestehen.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eingelagerten, lichtstreuenden Partikel Titanoxidpartikel sind.

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (26) eine Leuchtdiode ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (26) stabförmig ausgebildet ist.

8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (20) plattenförmig ausgebildet ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (20) gekrümmt ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung (18) für Kraftfahrzeuge, mit den Schritten

- Bereitstellen mindestens einer Lichtquelle (26), und

- Bereitstellen mindestens eines Lichtleiters (20), der eine Lichteinkoppelfläche (22) für das von der Lichtquelle (26) abgegebene Licht und eine Lichtaustrittsfläche (36) umfasst,

gekennzeichnet durch das Aufdrucken lichtstreuender Bereiche (40) auf eine der Lichtaustrittsfläche (36) gegenüberliegende Fläche (38) des Lichtleiters (20).

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufdrucken der lichtstreuenden Bereiche (40) auf die Fläche (38) des Lichtleiters (20) mittels eines Siebdruckverfahrens oder mittels eines Tampondruckverfahrens erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufdrucken der lichtstreuenden Bereiche (40) durch Heißprägen einer Folie auf die Fläche (38) des Lichtleiters (40) erfolgt.