DE19851374A1 - Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeugen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen - Google Patents
Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeugen, vorzugsweise von KraftfahrzeugenInfo
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Abstract
Die Leuchtenoptik hat ein lichtbrechendes Linsenelement, das im Strahlweg wenigstens eines Leuchtmittels liegt. Für Kraftfahrzeugleuchten werden hinsichtlich ihrer Lichtstärke überdimensionierte Leuchtmittel verwendet, um die gesetzlich vorgeschriebene Lichtintensität in vorgeschriebenen Winkeln zu erfüllen. DOLLAR A Um die Leuchtenoptik so auszubilden, daß die gesetzlich vorgeschriebene Kennlinie für eine Leuchte ohne hinsichtlich der Lichtstärke überdimensionierte Leuchtmittel erreicht werden kann, weist das Linsenelement wenigstens eine Durchbrechung auf, durch die ein Teil der vom Leuchtmittel ausgehenden Strahlung ungebrochen hindurch geht. Dadurch kann die vorgeschriebene winkelabhängige Lichtstärke zuverlässig erreicht werden. Die Wärmeentwicklung wird dadurch gering gehalten. DOLLAR A Die Leuchtenoptik eignet sich für Leuchten von Kraftfahrzeugen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeu
gen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Der Gesetzgeber legt für Kraftfahrzeugleuchten winkelabhängige ma
ximale Lichtstärken fest. Um diese gesetzliche Forderung zu erfüllen,
wird das vom Leuchtmittel abgestrahlte Licht durch eine Fresnellinse
parallelisiert und anschließend durch geeignete Linsen in einer Licht
scheibe der Leuchte in die vorgeschriebenen Richtungen gestreut.
Der Gesetzgeber schreibt eine Lichtintensitäts-Winkel-Kennlinie vor,
die eine rechteckige Lichtverteilung kennzeichnet, wie sie in Fig. 7
mit 6 bezeichnet ist. Kritisch bei dieser gesetzlich vorgeschriebenen
Kennlinie sind die Punkte 8 und 9, die in einem Winkel von +10° und
-10° noch eine verhältnismäßig hohe Lichtintensität vorschreiben.
Diese Kennlinie kann mit der beschriebenen Leuchte, die Fresnellin
sen und Streulinsen aufweist, nicht erreicht werden. Aus diesem
Grunde werden hinsichtlich ihrer Lichtstärke überdimensionierte
Leuchtmittel verwendet, die im Winkel 0° eine sehr hohe Lichtinten
sität aufweisen und deren Intensität-Winkel-Kennlinie sehr breit ist.
Aufgrund dieser Überdimensionierung wird zwar der kritische Bereich
8 und 9 der gesetzlich vorgeschriebenen Kennlinie 6 erfüllt, jedoch
tritt infolge der Überdimensionierung des Leuchtmittels eine erhebli
che Wärmeentwicklung auf, die nachteilig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße
Leuchtenoptik so auszubilden, daß die gesetzlich vorgeschriebene
Kennlinie für eine Leuchte ohne hinsichtlich der Lichtstärke überdi
mensionierte Leuchtmittel erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Leuchtenoptik erfin
dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1
gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik ist das Linsenelement mit
wenigstens einer Durchbrechung versehen. Durch sie tritt ein Teil der
vom Leuchtmittel ausgehenden Strahlen ungebrochen hindurch. Da
durch ist in diesem Bereich eine erhöhte Lichtintensität vorgesehen,
da dieser Teil der Lichtstrahlen nicht durch das Material des Lin
senelementes hindurchtreten muß. Die maximale Lichtintensität wird
um den Grad abgesenkt, um den der Teil der Lichtstrahlen durch die
Durchbrechung hindurchtritt. Auf diese Weise wird mit der erfin
dungsgemäßen Leuchtenoptik eine Kennlinie erreicht, deren Maxi
mum im Winkel 0° nicht nur höher liegt als das gesetzlich vorge
schriebene Maximum der Lichtintensität, sondern die insbesondere
auch die kritischen Punkte 8, 9 der Lichtintensität bei den Winkeln
+10° und -10° zumindest erfüllt, vorzugsweise sogar übersteigt. Die
vom Gesetzgeber vorgeschriebene rechteckige Kennlinie wird durch
Einsatz der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik angenähert, ohne daß
Leuchtmittel verwendet werden, die eine besonders hohe Lichtinten
sität aufweisen. Darum ist auch die Wärmeentwicklung in der Leuchte
gering, so daß die damit verbundenen Nachteile, wie kritische Er
wärmung von Kunststoffteilen in der Leuchte, vermieden werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren An
sprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Kraftfahrzeugleuchte
mit einer erfindungsgemäßen Leuchtenoptik,
Fig. 2 in vergrößerter und perspektivischer Darstellung einen
Teil der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik,
Fig. 3 bis Fig. 7 verschiedene Intensität-Winkel-Diagramme.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Leuchte für ein Kraft
fahrzeug. Es hat ein Leuchtengehäuse 1, in dem ein Reflektor 2 un
tergebracht ist. Er reflektiert einen Teil der von einem Leuchtmittel 3
ausgesandten Strahlen zu einem Lichtfenster 4, durch das die
Strahlen nach außen treten. Im Strahlungsweg zwischen dem
Leuchtmittel 3 und dem Lichtfenster 4 liegt eine Leuchtenoptik 5, die
so gestaltet ist, daß die vom Gesetzgeber geforderte winkelabhängi
ge maximale Lichtstärke in konstruktiv einfacher Weise erreicht wird.
Fig. 7 zeigt die vom Gesetzgeber für solche Kraftfahrzeugleuchten
geforderte winkelabhängige maximale Lichtstärke (Kennlinie 6). In
diesem Diagramm ist die Intensität l gegen den Leuchtwinkel Ω auf
getragen. Der Gesetzgeber schreibt vor, daß in einem Winkelbereich
zwischen -5° und +5° die maximale Lichtintensität vorhanden ist. In
einem Winkelbereich von -5 bis -10° und +5 bis +10° ist die maxi
male Lichtstärke lgeringer, jedoch in diesem Winkelbereich auf ei
nem konstanten Niveau. Bisher ist es bekannt, das vom Leuchtmittel
3 ausgesandte Licht durch eine Fresnellinse zu parallelisieren und
anschließend durch geeignete Linsen in die vorgegebenen Richtun
gen zu streuen. Hierbei ergibt sich ein Kennlinienverlauf 7, wie er in
Fig. 7 dargestellt ist. Es ist erkennbar, daß zwar die maximale Licht
stärke l im Bereich zwischen 0° und -5° bzw. +5° erreicht wird, daß
aber die kritischen Bereiche 8 und 9 der geforderten Kennlinie 6 nicht
erfüllt werden. In diesen Bereichen ist die Lichtstärke wesentlich ge
ringer, als sie vom Gesetzgeber gefordert wird.
Fig. 3 zeigt die Lichtstärke-Winkel-Kennlinie einer LED als Leucht
mittel. Es ist erkennbar, daß die LED nur eine geringe maximale
Lichtstärke l im Mittelbereich hat und daß diese Lichtstärke mit zu
nehmendem Winkel in beiden Richtungen rasch abnimmt. Mit einem
solchen Leuchtmittel kann der gesetzliche Kennlinienverlauf 6 nicht
erreicht werden.
Wird eine solche LED mit einer Fresnellinse kombiniert, ergibt sich
die Lichtstärke-Winkel-Kennlinie 10 gemäß Fig. 4. Nunmehr wird im
Mittelbereich eine sehr hohe Lichtstärke l erzielt, die allerdings, aus
gehend vom Winkel 0°, nach beiden Seiten hin sehr rasch abfällt. Mit
einer solchen Leuchtenoptik kann zwar der in 0°-Richtung geforderte
maximale Lichtstärkenwert erreicht werden, jedoch werden die maxi
malen Lichtstärkewerte insbesondere in den kritischen Bereichen 8
und 9 der gesetzlichen Kennlinie 6 nicht erreicht.
Um die Lichtstärkenverteilung gemäß Kennlinie 6 in konstruktiv ein
facher Weise zu erreichen, wird die Leuchtenoptik 5 eingesetzt, die
anhand von Fig. 2 näher erläutert werden soll. Diese Leuchtenoptik 5
hat ein lichtbrechendes Element 11, das vorzugsweise eine Fresnel
linse ist, aber auch, je nach Anforderungen an die Kraftfahrzeug
leuchte, eine Streulinse sein kann. Die vom Leuchtmittel 3 ausge
sandten Strahlen werden durch die Fresnellinse 11 in die erforderli
che Richtung gelenkt und parallelisiert. Eine solche Fresnellinse 11
in Verbindung mit einer nachgeschalteten Streuoptik, die an der In
nenseite des Lichtfensters 4 vorgesehen sein kann, hat eine Intensi
tät-Winkel-Kennlinie 14 gemäß Fig. 5. Im Winkelbereich von 0° bis
±5° ist die maximale Intensität l höher, als vom Gesetzgeber gefor
dert. ln den Bereichen 8, 9 ist allerdings die maximale Lichtintensität
zu gering. Aus diesem Grunde ist die Leuchtenoptik 5 mit einer
Durchbrechung 12 versehen, durch welche ein Teil der vom Leucht
mittel 3 ausgesandten Strahlen ohne Brechung hindurchtritt. Die
Durchbrechung 12 ist in bezug auf das Leuchtmittel 3 so angeordnet,
daß die durch die Durchbrechung hindurchtretenden Strahlen in
Richtung des kritischen Punktes 8 bzw. 9 des gesetzlichen Kennlini
enverlaufes 6 gerichtet sind. Die Durchbrechung 12 hat eine Quer
schnittsfläche, die im Ausführungsbeispiel 10% der Gesamtfläche
der Fresnellinse 11 beträgt. Dies hat zur Folge, daß die gesamte
Lichtintensität um 10% gesenkt wird. Gleichzeitig wird aber die
Lichtintensität l im kritischen Punkt 8 bzw. 9 der Kennlinie 6 um den
jenigen Betrag erhöht, den das Leuchtmittel 3 in diese Richtung
strahlt. Bei Einsatz der beschriebenen Leuchtenoptik 5 ergibt sich
somit ein Kennlinienverlauf 13 gemäß Fig. 7. Aufgrund der Durchbre
chung 12 wird die Lichtintensität l in dem entsprechenden Winkelbe
reich erhöht, so daß die vom Gesetzgeber geforderte maximale
Lichtstärke am kritischen Punkt 8 bzw. 9 ohne konstruktiven Aufwand
erreicht wird. In Fig. 2 ist beispielhaft dargestellt, daß die Leuchten
optik 5 nur eine Durchbrechung 12 aufweist. Damit wird lediglich ei
ner der beiden kritischen Bereiche 8 oder 9 der gesetzlich vorge
schriebenen Kennlinie 6 durch eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer
solchen Leuchtenoptik 5 erfüllt. Soll die maximale Lichtstärke in den
beiden kritischen Bereichen 8, 9 den gesetzlichen Maximalwert errei
chen oder gar überschreiten, wird die Leuchtenoptik 5 mit zwei
Durchbrechungen 12 versehen, durch welche ein Teil der vom
Leuchtmittel 3 ausgehenden Strahlen ungebrochen durchtritt.
Fig. 6 zeigt den Kennlinienverlauf 15 zweier Lochblenden, die im
Winkel ±10° zur Hauptstrahlrichtung liegen. Durch die Kombination
dieser Lochblenden 12 mit der Fresnellinse 11 ergibt sich die Kennli
nie 13 gemäß Fig. 7. Bei dieser Kennlinie 13 ist berücksichtigt, daß
die durch die Fresnellinie 11 und die Durchbrechung(en) 12 hin
durchtretenden Strahlen des Leuchtmittels 3 durch die Streuoptik, die
beispielsweise an der Innenseite des Lichtfensters 4 vorgesehen sein
kann, in die gewünschten Richtungen gelenkt werden.
Bei Verwendung der Leuchtenoptik 5 ist eine Überdimensionierung
des Leuchtmittels 3 hinsichtlich der Lichtstärke nicht erforderlich. Das
Leuchtmittel 3, das eine Glühlampe, eine LED oder ein sonstiger
Leuchtkörper sein kann, muß hinsichtlich seiner Lichtstärke nicht
überdimensioniert werden. Aufgrund der wenigstens einen Durchbre
chung 12 in der Leuchtenoptik 5 wird in einfacher Weise gewährlei
stet, daß in einem seitlichen Winkelbereich die vom Gesetzgeber
geforderte maximale Lichtintensität erreicht wird. Die Durchbrechung
kann nachträglich an der Leuchtenoptik 5 angebracht werden, so daß
Werkzeug kosten für die Herstellung der Leuchtenoptik gespart wer
den können.
Claims (7)
1. Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeugen, vorzugsweise von
Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem lichtbrechenden Lin
senelement, das im Strahlweg wenigstens eines Leuchtmittels
liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (11) wenig
stens eine Durchbrechung (12) aufweist, durch die ein Teil der
vom Leuchtmittel (3) ausgehenden Strahlen ungebrochen hin
durchgeht.
2. Leuchtenoptik nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (12) in einem
Winkel zur Hauptstrahlrichtung der durch das Linsenelement
(11) hindurchgehenden Strahlen liegt.
3. Leuchtenoptik nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (12) so ange
ordnet ist, daß die mit der Leuchtenoptik (5) ausgestattete
Leuchte im Winkel zur Hauptstrahlrichtung eine solche erhöhte
Lichtintensität (1) aufweist, daß sie der gesetzlichen Forderung
(Kennlinie 6) genügt.
4. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (11) eine
Fresnellinse ist.
5. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (11) eine
Streulinse ist.
6. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel (3) eine Glüh
lampe ist.
7. Leuchtenoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel eine LED ist.
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