[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist aus der
DE 10 2008 048 765 A1, dort insbesondere Fig. 5 und Fig. 6, bekannt. Die bekannte Beleuchtungseinrichtung
besitzt eine Lichtleiterstruktur, die mehrere Einkoppelbereiche und einen flächigen
Lichtleiterbereich aufweist. Letzterer weist eine erste breite Seite und eine zweite
breite Seite auf. Die erste Seite wird von einem ersten Rand begrenzt und die zweite
Seite wird von einem zweiten Rand begrenzt. Die zweite breite Seite liegt der der
ersten breiten Seite äquidistant gegenüber. Schmale Seiten, die zwischen dem ersten
Rand und dem zweiten Rand liegen, verbinden die erste breite Seite mit der zweiten
breiten Seite. Zweite schmale Seiten sind als Parabelabschnitte geformt und insofern
dazu eingerichtet, von einer ersten schmalen Seite her auf die zweite schmale Seite
einfallendes Licht einer Lichtquelle auf eine dritte schmale Seite zu richten, die
als Lichtaustrittsfläche dient.
[0003] In Bezug auf die Lichtaustrittsfläche dieser Lichtleiterstruktur ergibt sich die
Eigenschaft, dass nur solche Krümmungen realisiert werden können, die der Randkurve
einer entsprechend geschnittenen ebenen Platine entsprechen, auf der seitlich abstrahlende
Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen angeordnet sind. Seitlich zu ihrer Montagefläche
abstrahlende LEDs sind auf dem Markt nicht so breit verfügbar wie Standard-LEDs, die
parallel, bzw. antiparallel zur Flächennormalen ihrer Montagefläche abstrahlen. Im
Vergleich zu den Standard-LEDs gibt es bei seitlich abstrahlenden LEDs nur eine geringere
Auswahl. Darüber hinaus liefern sie einen geringeren Lichtstrom, was, wenn man in
der Summe über mehrere LEDs einen bestimmten Lichtstrom fordert, mehr LEDs erfordert,
was wiederum zu höheren Kosten und einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit führt.
[0004] Aus den Figuren 5 und 6 der
DE 10 2008 048 765 A1 ist ersichtlich, dass jeweils nur ein sehr begrenzter Anteil des von einer LED abgegebenen
Lichtstroms auf eine Parabelfläche trifft und dadurch in die gewünschte Richtung umgelenkt
wird. Als Folge erscheint die Lichtaustrittsfläche ungleichmäßig hell, da an jeder
Stelle Licht auftrifft, das ohne eine Licht richtende Reflexion an einer Parabelfläche
direkt von der LED kommt. Die nicht ausgerichteten Strahlen weisen alle eine unterschiedliche
Richtung auf. An den Stellen, die vor den Parabelflächen liegen, addiert sich hierzu
ein starkes, paralleles Lichtbündel, was zu dem insgesamt unerwünscht inhomogenen
Erscheinungsbild führt.
[0005] Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer Beleuchtungseinrichtung
der eingangs genannten Art, das diese Nachteile nicht oder allenfalls in einer verminderten
Form aufweist.
[0006] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Von dem eingangs genannten
Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, dass die zweite
schmale Seite eine erste Teilfläche und eine zweite Teilfläche aufweist, wobei die
zweite Teilfläche gegenüber der ersten Teilfläche stufenförmig in Richtung zum Inneren
des flächigen Lichtleiterbereiches versetzt angeordnet ist.
[0007] Die zweite schmale Seite wirkt homogenisierend auf einen Teil des Lichts. Diese Wirkungen
werden durch die genannte Unterteilung der zweiten Schmalseite in eine erste Teilfläche
und eine zweite Teilfläche, die gegenüber der ersten parallelisieren Teilfläche stufenförmig
in Richtung zum Inneren des flächigen Lichtleiterbereiches versetzt angeordnet ist,
erreicht.
[0008] Durch die genannte Unterteilung der zweiten Schmalseite wird das auf die zweite Schmalseite
auftreffende Licht in Teilbündel zerlegt, die durch eine individuelle Ausrichtung
der Lichtbündel erlauben. Jede Teilfläche erzeugt dabei eine eigene Lichtverteilung,
die in der Summe eine andere Lichtverteilung ergeben als wenn die zweite Teilfläche
nicht vorhanden wäre. Dies erlaubt es insbesondere, durch die zweite Teilfläche Licht
aus dem von der ersten Teilfläche reflektierten Lichtbündel auszublenden. Es ist insbesondere
möglich, einen Teil des Lichts dieses Lichtbündels auszublenden, der ohne diese Maßnahme
einen schon ausreichend hellen ersten Teilbereich der von der ersten Teilfläche erzeugten
Lichtverteilung noch heller beleuchten würde. Darüber hinaus erlaubt es die Erfindung
ferner, das aus dem ersten Lichtbündel ausgeblendete Licht in einen zweiten Teilbereich
der von der ersten Teilfläche erzeugten Lichtverteilung zu richten, der ohne diese
Maßnahme vergleichsweise dunkler wäre als andere Teilbereiche der ersten Lichtverteilung.
[0009] Dadurch wird die Homogenität des insgesamt resultierenden Lichtbündels erheblich
verbessert. Das resultierende Lichtbündel wird über die dritte schmale Seite ausgekoppelt.
Die dritte schmale Seite erscheint dem Betrachter bei eingeschalteter Lichtquelle
dann homogen, also als mit gleichmäßig verteilter Helligkeit leuchtendes schmales
Lichtband. Ein solches Erscheinungsbild wird angestrebt.
[0010] Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite schmale
Seite dazu eingerichtet ist, von der ersten schmalen Seite her auf die zweite schmale
Seite einfallendes Licht zu parallelisieren und auf die dritte schmale Seite zu richten,
wobei die erste Teilfläche eine parallelisierende Teilfläche ist und wobei auch die
zweite Teilfläche eine parallelisierende Teilfläche ist.
[0011] Dadurch wird die Lichtaustrittsfläche aus dem Inneren der Lichtleiterstruktur mit
parallelem Licht beleuchtet.
[0012] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste schmale
Seite einen Übergang eines eine Lichteintrittsfläche aufweisenden und stoffschlüssig
mit dem flächigen Bereich zusammenhängenden Einkoppelbereichs zu dem flächigen Bereich
bildet, welcher Einkoppelbereich dazu eingerichtet ist, über seine Lichteintrittsfläche
eingekoppeltes Licht einer Lichtquelle zu parallelisieren und das parallelisierte
Licht so auf die zweite Schmalseite zu richten, dass die erste Teilfläche (soweit
sie nicht durch die zweite Teilfläche abgeschattet wird) und die zweite Teilfläche
der zweiten Schmalseite beleuchtet wird.
[0013] Durch die Beleuchtung der nicht durch die zweite Teilfläche abgeschatteten ersten
Teilfläche und der zweiten Teilfläche werden dunkle Bereiche auf der Lichtaustrittsfläche
vermieden, die dann auftreten könnten, wenn nur ein Teil der Summe aus der ersten
Teilfläche und der zweiten Teilfläche beleuchtet werden würde. Bevorzugt ist auch,
dass genau die erste Teilfläche, soweit sie nicht durch die zweite Teilfläche abgeschattet
wird, und die zweite Teilfläche der zweiten Schmalseite beleuchtet wird.
[0014] Das über den Einkoppelbereich eingekoppelte Licht wird also vollständig für die Beleuchtung
der genannten beiden Teilflächen verwendet. Dadurch wird alles eingekoppelte Licht
letztlich auf die Lichtaustrittsfläche gerichtet, so dass die Effizienz optimiert
wird, die man als Verhältnis von ausgekoppeltem Licht zu eingekoppeltem Licht definieren
kann.
[0015] Bevorzugt ist auch, dass sich die Breite der zweiten Teilfläche mit zunehmendem Abstand
von der ersten Schmalseite verringert.
[0016] Dies bietet eine weitere Möglichkeit zur Homogenisierung der Helligkeitsverteilung.
Durch die mit zunehmendem Abstand von der ersten Schmalseite abnehmende Breite der
zweiten Teilfläche ergibt sich gewissermaßen unterhalb der zweiten Teilfläche ein
sich aufweitender Lichtleiterquerschnitt, der für eine erwünschte weitere Parallelisierung
sorgt.
Ferner ist bevorzugt, dass die zweite Teilfläche eine trapezförmige oder dreieckige
Kontur aufweist.
[0017] Bevorzugt ist auch, dass die zweite Teilfläche näher an der ersten Schmalseite als
an der dritten Schmalseite angeordnet ist.
[0018] Ferner ist bevorzugt, dass die zweite Schmalseite in mehr als zwei Teilflächen aufgeteilt
ist.
[0019] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine weiter
innen liegende Teilfläche eine kleinere Brennweite besitzt als eine weiter außen liegende
Teilfläche.
[0020] Bevorzugt ist auch, dass die zweite Schmalseite eine Parabelform aufweist. Das bedeutet,
dass die Kanten, mit denen die die zweite Schmalseite an die erste Seite und an die
zweite Seite stößt, Parabeln sind.
[0021] Ferner ist bevorzugt, dass die zweite Schmalseite eine Reihe von aneinander angrenzenden
Flächensegmenten aufweist, wobei Kanten, mit der die Flächensegmente an die erste
breite Seite und an die zweite breite Seite anstoßen, eine Parabel als Einhüllende
aufweisen.
[0022] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtleiterstruktur
mehrere stoffschlüssig miteinander zusammenhängende flächige Lichtleiterbereiche und
Einkoppelbereiche aufweist, wobei die Einkoppelbereiche so gekrümmt verlaufen, dass
ihre Lichteintrittsflächen in einer Ebene liegen.
[0023] Ferner ist bevorzugt, dass die Lichtleiterstruktur einen der Erzeugung einer leuchtenden
Lichtaustrittsfläche dienenden Bereich aufweist, der ein stoffschlüssiger Bestandteil
der Lichtleiterstruktur ist und der im Lichtweg hinter den parallelisierenden Teilflächen
der zweiten schmalen Seite liegt.
[0024] Ferner ist bevorzugt, dass die dritte schmale Seite in stufenartig versetzte Teilflächen
aufgeteilt ist. Dadurch kann eine Krümmung einer Lichtaustrittsfläche mit diskreten
Stufen nachgebildet werden, ohne dass ein unerwünschtes Auftreten interner Totalreflexionen
ausgelöst wird. Interne Totalreflexionen treten bekanntlich dann auf, wenn der Einfallswinkel
des Lichtes auf die gekrümmte Lichtaustrittsfläche aufgrund von deren Krümmung den
Grenzwinkel der Totalreflexion überschreitet.
[0025] Bevorzugt ist auch, dass die stufenartig versetzten Teilflächen sozusagen auch in
Richtung einer Flächennormalen der breiten Seiten zueinander stufenartig versetzt
angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung kann auch eine Krümmung in einer weiteren
Raumrichtung erzeugt werden, so dass sich die Möglichkeit ergibt, dreidimensional
gekrümmt erscheinende leuchtende Lichtaustrittsflächen bereit zu stellen.
[0026] Ferner ist bevorzugt, dass die breiten Seiten ebene parallele Flächen sind. Dadurch
wird eine plattenförmige Lichtleiterstruktur bereit gestellt, die sich insbesondere
zum Stapeln eignet. Eine dazu alternative Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus,
dass die breiten Seiten Flächen sind, die im Raum gekrümmt verlaufen. Dies ist zur
Erzielung von dreidimensional im Raum gekrümmten Lichtaustrittsflächen vorteilhaft.
Weitere Vorteile ergeben sich aus Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten
Figuren.
[0027] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und 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.
Zeichnungen
[0028] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer
Form:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
- Fig. 2
- verschiedene Ansichten eines Einkoppelbereichs einer Lichtleiterstruktur aus der Fig.
1;
- Fig. 3
- einen Einkoppelbereich und einen flächigen Lichtleiterbereich zusammen mit exemplarisch
herausgegriffenen Strahlen eines Lichtbündels;
- Fig. 4
- verschiedene Ansichten eines flächigen Lichtleiterbereichs, dessen winkelverändernde
zweite schmale Seite noch nicht in eine erste und zweite Teilfläche aufgeteilt ist;
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf einen solchen flächigen Lichtleiterbereich zusammen mit einer
resultierenden Helligkeitsverteilung;
- Fig. 6
- eine Draufsicht auf einen flächigen Lichtleiterbereich, dessen zweite schmale Seite
in zwei Teilflächen unterteilt ist;
- Fig. 7
- einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 6;
- Fig. 8
- eine Draufsicht auf einen gestuft unterteilten flächigen Lichtleiterbereich zur Veranschaulichung
einer Abschattungswirkung;
- Fig. 9
- eine Draufsicht auf einen solchen flächigen Lichtleiterbereich zusammen mit einer
resultierenden Helligkeitsverteilung;
- Fig. 10
- eine weitere Ausgestaltung einer Lichtleiterstruktur einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
in einer Schrägansicht;
- Fig. 11
- den Gegenstand der Fig. 10 in einer Draufsicht;
- Fig. 12
- eine bevorzugte Ausgestaltung, bei sich die Breite der zweiten Teilfläche mit zunehmendem
Abstand von der ersten Schmalseite verringert;
- Fig. 13
- einen Verbund aus mehreren stoffschlüssig zusammenhängenden Lichtleiterstrukturen;
- Fig. 14
- eine Ausgestaltung, die sich zur Verwendung in Verbindung mit einer ebenen Platine
eignet;
- Fig. 15
- eine erste Möglichkeit, eine dreidimensional gekrümmte leuchtende Kurve zur erzeugen;
- Fig. 16
- eine zweite Möglichkeit, eine dreidimensional gekrümmte leuchtende Kurve zu erzeugen;
- Fig. 17
- eine Möglichkeit, mehrere Lichtleiterstrukturen zu stapeln um komplexe Lichtaustrittsflächen
aus einzelnen Lichtleiterstrukturen zu erhalten; und
- Fig. 18
- eine Ausgestaltung, bei der die winkelverändernde Fläche durch ebene Flächensegmente
verwirklicht wird.
[0029] Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren jeweils gleiche
oder zumindest ihrer Funktion nach gleiche Elemente.
[0030] Im Einzelnen zeigt die Figur 1 eine Beleuchtungseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug
mit einer Lichtleiterstruktur 12. Die Lichtleiterstruktur 12 ist in einem Gehäuse
2 der Beleuchtungseinrichtung angeordnet. Das Gehäuse 2 weist eine Lichtaustrittsöffnung
auf, die von einer transparenten Abdeckscheibe abgedeckt wird.
[0031] Die Lichtleiterstruktur 12 weist einen Einkoppelbereich 14 und wenigstens einen flächigen
Lichtleiterbereich 16 auf. Der flächige Lichtleiterbereich 16 weist eine erste breite
Seite 18 auf, die von einem ersten Rand 18.1 begrenzt wird. Darüber hinaus weist der
flächige Lichtleiterbereich 16 eine zweite breite Seite auf, die der ersten breiten
Seite äquidistant gegenüber liegt und die von einem zweiten Rand 20.1 begrenzt wird.
In der Fig. 1 wird die zweite breite Seite von dem Volumen des flächigen Lichtleiterbereichs
16 verdeckt. Schmale Seiten liegen zwischen dem ersten Rand 18.1 und dem zweiten Rand
20.1 und verbinden die erste breite Seite 18 mit der zweiten breiten Seite.
Eine erste schmale Seite, von der in der Fig. 1 nur ein Rand 22.1 dargestellt ist,
grenzt den flächigen Lichtleiterbereich 16 gegen den Einkoppelbereich 14 ab.
[0032] Eine zweite schmale Seite 24 ist dazu eingerichtet, von einer ersten schmalen Seite
her auf die zweite schmale Seite 24 einfallendes Licht zu parallelisieren und auf
eine dritte schmale Seite 26 zu richten. Die dritte schmale Seite 26 stellt eine Lichtaustrittsfläche
der Lichtleiterstruktur 12 dar.
[0033] Die zweite schmale Seite 24 weist eine erste parallelisierende Teilfläche 28 und
eine zweite parallelisierende Teilfläche 30 auf. Die zweite parallelisierende Teilfläche
30 ist gegenüber der ersten parallelisierenden Teilfläche 28 stufenförmig in Richtung
zum Inneren des flächigen Lichtleiterbereiches 16 versetzt angeordnet. Dabei wird
die erste Teilfläche von dem ersten Rand 18.1 und dem zweiten Rand 20.1 begrenzt,
und die zweite Teilfläche wird von dem zweiten Rand 20.1, nicht aber von dem ersten
Rand 18.1 begrenzt.
[0034] Der Einkoppelbereich 14 weist ein dem flächigen Lichtleiterbereich abgewandtes erstes
Ende und ein dem flächigen Lichtleiterbereich zugewandtes zweites Ende auf.
[0035] An dem ersten Ende ist eine Lichtquelle 32 so angeordnet, dass das von ihr emittierte
Licht in das dem flächigen Lichtleiterbereich 16 abgewandte Ende des Einkoppelbereichs
14 eingekoppelt wird. Bei der Lichtquelle 32 handelt es sich bevorzugt um eine Halbleiterlichtquelle,
insbesondere um eine einzelne Leuchtdiode oder Laserdiode oder um eine räumliche Zusammenfassung
mehrerer solcher Dioden. Für Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen, und so bevorzugt
auch hier, werden üblicherweise Leuchtdioden verwendet, die eine viereckige, ebene
Lichtaustrittsfläche mit einer Kantenlänge von 0,3 mm bis etwa 2mm aufweisen. Die
Anordnung erfolgt so, dass der Abstand zwischen der Lichtaustrittsfläche der Halbleiterlichtquelle
und der Lichteintrittsfläche des Einkoppelbereichs kleiner als 1 mm ist.
[0036] Es ist ein Ziel, eine lange und schmale Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterstruktur
12 homogen mit parallelem Licht aus dem Inneren der Lichtleiterstruktur 12 zu beleuchten
Dabei soll die Beleuchtung möglichst effizient, also mit einem möglichst hohen Anteil
am eingekoppelten Licht, erfolgen.
[0037] In Bezug auf die als Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterstruktur 12 dienende dritte
schmale Seite 26 und den in Lichtrichtung davor liegenden flächigen Lichtleiterbereich
16 wird die x-Richtung als Richtung einer Tiefe des flächigen Lichtleiterbereichs,
die y-Richtung als Richtung einer Breite des flächigen Lichtleiterbereiches und der
Lichtaustrittsfläche und die z-Richtung als Dicke des flächigen Lichtleiterbereiches
und Höhe der Lichtaustrittsfläche definiert.
[0038] Aus einer Blickrichtung, die der angegebenen x-Richtung entgegengesetzt ist, ist
die leuchtende Fläche bei der Ausgestaltung, die in der Fig. 1 dargestellt ist, ein
Rechteck der Höhe delta z und der Breite delta y. Im Folgenden wird die x - y - Ebene
als horizontale Ebene und die x - z- Ebene als vertikale Ebene betrachtet. Es versteht
sich aber, dass sich diese Betrachtung nur auf die Erläuterung der dargestellten Ausgestaltungen
bezieht und damit in gewisser Weise ein mitgeführtes Koordinatensystem definiert.
Dies soll die mögliche Orientierungen der Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeug
oder aber auch die möglichen Orientierungen von Lichtleiterstrukturen 12 innerhalb
einer Beleuchtungseinrichtung 1 nicht einschränken. Soweit im Folgenden von horizontalen
Winkeln die Rede ist, sollen diese in der x - y - Ebene liegen, während vertikale
Winkel in der x - z - Ebene liegen sollen.
[0039] Die Angabe dieser Richtungen in den verschiedenen Figuren stellt daher einen Bezug
zwischen den Ausrichtungen der jeweils dargestellten Gegenstände her. Die Lichtquelle
32 befindet sich im Ursprung des dargestellten Koordinatensystems.
[0040] Eine Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes verläuft in dem flächigen Lichtleiterbereich
16 von der ersten Schmalseite 22, die als Lichteintrittsfläche des flächigen Lichtleiterbereichs
16 dient, zur dritten Schmalseite 26, die als Lichtaustrittsfläche dient.
[0041] Die erste Teilfläche 28 und die zweite Teilfläche 30 sind so angeordnet, dass die
zweite Teilfläche 30 gegenüber der ersten Teilfläche 28 in einem quer zur Hauptausbreitungsrichtung
des Lichtes im flächigen Lichtleiterbereich liegenden Querschnitt stufenförmig versetzt
angeordnet ist. Eine in z-Richtung gemessene Dicke des flächigen Lichtleiterbereichs
16 ist in einem zwischen dem ersten Teilbereich 28 und dem zweiten Teilbereich 30
liegenden Übergangsbereich 29 gegenüber dem außerhalb dieses Übergangsbereichs vorhandenen
Abstandes d verringert. Die zweite Teilfläche 30 erstreckt sich über die ganze zwischen
der ersten schmalen Seite 22 und der dritten schmalen Seite 26 liegende Länge der
zweiten schmalen Seite 24. Die erste Teilfläche 28 grenzt an die erste schmale Seite
22 an und erstreckt sich von dieser ausgehend nur über einen Teil der zwischen der
ersten schmalen Seite 22 und der dritten schmalen Seite 26 liegenden Länge der zweiten
schmalen Seite 24.
[0042] In bevorzugten Ausgestaltungen ist die Länge der als Lichtaustrittsfläche dienenden
dritten schmalen Seite 26 in y-Richtung größer als deren vierfache Breite in z-Richtung,
insbesondere größer als deren sechsfache Breite und besonders bevorzugt größer als
deren achtfache Breite. Diese Angaben beziehen sich dabei jeweils auf ein Lichtleitervolumen,
das von einer Lichtquelle, sei es eine einzelne Halbleiterlichtquelle oder eine räumlich
zusammengefasste Anordnung mehrerer Halbleiterlichtquellen, beleuchtet wird. Sofern
mehrere räumlich voneinander getrennte Lichtquellen verwendet werden, wird ein Lichtleitervolumen
jeder Lichtquelle zugeordnet, wobei eine solche Anordnung als Elementarzelle betrachtet
wird. Auch die Tiefe des flächigen Lichtleiterbereichs beträgt bevorzugt ein mehrfaches,
insbesondere wenigstens ein vierfaches seiner Dicke, was die Bezeichnung als flächiger
Lichtleiter rechtfertigt.
[0043] Moderne Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen liefern Signallicht-Lichtverteilungen
und/oder Scheinwerfer-Lichtverteilungen. Eine Signallicht-Lichtverteilung dient dazu,
anderen Verkehrsteilnehmern die Anwesenheit eines Kraftfahrzeugs und/oder die Absichten
seines Fahrers anzuzeigen. Scheinwerfer-Lichtverteilungen sollen dagegen Objekte im
Fahrweg des Kraftfahrzeuges beleuchten und damit für den Fahrer wahrnehmbar machen.
Das Erzeugen einer Lichtverteilung wird auch als Lichtfunktion bezeichnet. Häufig
erfüllt eine Beleuchtungseinrichtung mehrere Lichtfunktionen mit Hilfe von einem oder
mehreren Lichtmodulen, die in einer solchen Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind.
[0044] Die hier vorgestellte Erfindung erfüllt bevorzugt Signallichtfunktionen, insbesondere
eine Tagfahrlicht-Lichtfunktion, eine Blinklicht-Lichtfunktion, eine Positionslicht-Lichtfunktion,
eine Schlusslicht-Lichtfunktion oder eine Bremslicht-Lichtfunktion. Bei einer Zusammenschaltung
mehrerer Lichtleiterstrukturen können auch Scheinwerfer-Lichtfunktionen verwirklicht
werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtungen
1 neben einer durch die Erfindung erfüllten Lichtfunktion noch weitere Lichtfunktionen
erfüllen, wozu sie gegebenenfalls weitere Lichtmodule aufweisen. Ausgestaltungen erfindungsgemäßer
Beleuchtungseinrichtungen können daher insbesondere separate Bugleuchten für Blinklicht-
oder Tagfahrlicht-Lichtfunktionen sein, oder es kann sich um mehrere Lichtfunktionen
erfüllende Frontscheinwerfer oder auch Heckleuchten handeln.
[0045] Im Folgenden werden Einzelheiten von Elementen und/oder Ausgestaltungen von Lichtleiterstrukturen
12 erfindungsgemäßer Beleuchtungseinrichtungen erläutert. Dabei wird die Lichtleiterstruktur
zunächst anhand einer ebenen Ausgestaltung, wie sie auch in der Fig. 1 dargestellt
ist, erläutert. Weiter unten werden auch dreidimensional gekrümmte Ausgestaltungen
vorgestellt.
[0046] Prinzipiell setzt sich eine Elementarzelle einer Lichtleiterstruktur 12 einer Ausgestaltung
einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung aus dem Einkoppelbereich 14, dem flächigen
Lichtleiterbereich 16 und gegebenenfalls noch einem weiteren Bereich zusammen, der
zur Erzeugung einer vorbestimmten Kontur der Lichtaustrittsfläche dient und auf den
weiter unten noch näher eingegangen wird.
[0047] Die Figur 2 zeigt in ihrem Teil a) eine Schrägansicht und in ihrem Teil b) eine Draufsicht
auf den Einkoppelbereich 14. Durch die der Lichtquelle 32 zugewandte Lichteintrittsfläche
tritt Licht in den Einkoppelbereich 14 ein und propagiert innerhalb des Licht leitenden
Materials des Einkoppelbereichs 14 zu einer Endfläche 34. Dort beginnt der in der
Fig. 2 nicht dargestellte flächige Bereich 16 der Lichtleiterstruktur 12. Der Einkoppelbereich
14 weist einen ersten Bereich 14.1 und einen Übergangsbereich 14.2 auf. In dem ersten
Bereich 14. 1 weitet sich der Querschnitt des Einkoppelbereichs 14, ausgehend von
der Lichteintrittsfläche bis zum Beginn des Übergangsabschnitts 14.2 kontinuierlich
auf. Dabei ist die Aufweitung in der x- y- Ebene unter Umständen nicht mit der Aufweitung
in der z-Richtung identisch. Beim Durchlaufen des ersten Bereichs 14.1 des Einkoppelbereichs
14 erfährt ein großer Anteil des eingekoppelten Lichtes einmal oder mehrmals interne
Totalreflexionen an den Längsflächen des ersten Bereichs 14.1. Als Folge erfährt das
Licht dort eine Parallelisierung. Dabei wird hier unter einer Parallelisierung eine
Verengung des Öffnungswinkels des Lichtkegels verstanden, die aber noch nicht in eine
Bündelung mit fokussierender Wirkung übergeht, also bei maximaler Bündelverengung
parallel propagierendes Licht zur Folge hat.
[0048] Mit Bezug auf die vertikale Richtung gilt, dass sich das Licht im weiteren Verlauf
bis auf weiter unten noch zu beschreibende Sonderfälle nur noch zwischen den zur z
- Richtung senkrechten Flächen bewegt. Es bewegt sich also zwischen der ersten Fläche
18 aus der Fig. 1, die im Folgenden auch als Deckel bezeichnet wird, und der dem Deckel
gegenüberliegenden Fläche, die im Folgenden auch als Boden bezeichnet wird. Das bedeutet,
dass die Verteilung der vertikalen Winkel des Lichtes, das durch die Endfläche 34
in den flächigen Lichtleiterbereich 16 übertritt, beim Durchlaufen des flächigen Lichtleiterbereichs
16 erhalten bleibt und dass die zugehörigen Lichtstrahlen an der als Lichtaustrittsseite
dienenden dritten schmalen Seite des flächigen Lichtleiterbereichs 16 unter winkelvergrößernder
Brechung austreten. Das bedeutet wiederum, dass am Ende des Einkoppelbereichs 12 die
vertikale Wunsch - Winkelverteilung bis auf die winkelvergrößernde Austrittsbrechung
vorliegen muss. Es ist daher bevorzugt, dass der Einkoppelbereich gerade so ausgestaltet
ist, dass er eine vorbestimmte Winkelverteilung in vertikaler Richtung erzeugt.
[0049] Mit Bezug auf die horizontale Richtung gilt, dass die horizontale Winkelverteilung
im flächigen Lichtleiterbereich 16 noch gezielt verändert wird. Die Veränderung erfolgt
dabei durch die parallelisierende Wirkung der zweiten schmalen Seite 24 des flächigen
Lichtleiterbereichs 16.
[0050] In einer Ausgestaltung besitzt der Einkoppelbereich 14 eine gebogene Form. Ein solcher
gebogener Einkoppellichtleiter besitzt nur zwei ebene Flächen. Bei einer solchen Ausgestaltung
ist bevorzugt, dass der Einkoppelabschnitt einen rechteckigen Querschnitt aufweist
und dass dieser Querschnitt zwischen der Einkoppelfläche und dem Übergangsbereich
in Form der ersten Schmalseite 22 des flächigen Abschnitts 16 der Lichtleiterstruktur
mit einer quadratischen Abhängigkeit von der Länge des Einkoppelbereichs anwächst.
[0051] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Einkoppelbereich dazu eingerichtet, dass
er das Licht der Lichtquelle 32 gerade soweit parallelisiert, dass das parallelisierte
Lichtbündel, das vom Einkoppelbereich 12 in den flächigen Lichtleiterbereich 16 übertritt,
die gesamte winkelverändernde Fläche des flächigen Lichtleiterbereichs 16 beleuchtet.
Dabei soll das Lichtbündel nicht mehr beleuchten als diese Fläche, um sonst auftretende
Effizienzeinbußen zu vermeiden. Es soll aber auch nicht weniger als diese Fläche beleuchten,
da sonst dunkle Bereiche auf der als Lichtaustrittsseite dienenden dritten schmalen
Seite 26 auftreten können.
[0052] Dies ist ein eigenständiger Aspekt, der auch ohne die Stufe in der winkelverändernden
Fläche schon eine recht gute Homogenität und vor allem dieselbe Effektivität ergibt.
[0053] Mit Blick auf diesen Aspekt wird auch die folgende Kombination von Merkmalen als
eigenständige, die oben angegebene Aufgabe lösende Lehre betrachtet: Beleuchtungseinrichtung
1 für ein Kraftfahrzeug mit einer Lichtleiterstruktur 12, die wenigstens einen Einkoppelbereich
14 und wenigstens einen flächigen Lichtleiterbereich 16 aufweist, der eine erste breite
Seite 18 aufweist, die von einem ersten Rand 18.1 begrenzt wird, und der eine zweite
breite Seite 20 aufweist, die der ersten breiten Seite äquidistant gegenüber liegt
und die von einem zweiten Rand 20.1 begrenzt wird, sowie mit schmalen Seiten 22, 24,
26, 28, die zwischen dem ersten Rand 18.1 und dem zweiten Rand 20.1 liegen und die
die erste breite Seite mit der zweiten breiten Seite verbinden, wobei eine zweite
schmale Seite 24 dazu eingerichtet ist, von einer ersten schmalen Seite 22 her auf
die zweite schmale Seite einfallendes Licht auf eine dritte schmale Seite 26 zu richten,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite schmale Seite 24 dazu eingerichtet ist, von
der ersten schmalen Seite 22 her auf die zweite schmale Seite 24 einfallendes Licht
zu parallelisieren und auf die dritte schmale Seite 26 zu richten, wobei die erste
schmale Seite einen Übergang eines eine Lichteintrittsfläche aufweisenden und stoffschlüssig
mit dem flächigen Bereich zusammenhängenden Einkoppelbereichs 14 zu dem flächigen
Lichtleiterbereich 16 bildet, welcher Einkoppelbereich dazu eingerichtet ist, über
seine Lichteintrittsfläche eingekoppeltes Licht einer Lichtquelle 32 zu parallelisieren
und das parallelisierte Licht so auf die zweite Schmalseite zu richten, dass nur die
zweite Schmalseite beleuchtet wird.
[0054] Figur 3 zeigt den Einkoppelbereich 12 und den flächigen Lichtleiterbereich 16 zusammen
mit exemplarisch herausgegriffenen Strahlen eines Lichtbündels 36, das die als winkelverändernde
Fläche des flächigen Lichtleiterbreichs 16 dienende zweite schmale Seite 24 des flächigen
Lichtleiterbreichs 16 in diesem Sinne exakt passend ausleuchtet.
[0055] Der Einkoppelbereich 12 hängt in einer bevorzugten Ausgestaltung stoffschlüssig mit
dem flächigen Lichtleiterbereich 16 zusammen, so dass die erste schmale Seite 22 des
flächigen Lichtleiterbereichs mit der Endfläche 34 des Einkoppelbereichs 12 zusammenfällt.
Die Lichtleiterstuktur besteht bevorzugt aus einem üblichen Lichtleitermaterial wie
Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) oder einem anderen glasklaren
Material wie Glas oder Silikon.
[0056] Die Fig. 3 zeigt damit insbesondere eine Ausgestaltung, bei der die erste schmale
Seite 22 des flächigen Lichtleiterbereichs 16 einen Übergang eines eine Lichteintrittsfläche
aufweisenden und stoffschlüssig mit dem flächigen Lichtleiterbereich 16 zusammenhängenden
Einkoppelbereichs 14 zu dem flächigen Lichtleiterbereich bildet, welcher Einkoppelbereich
14 dazu eingerichtet ist, über seine Lichteintrittsfläche eingekoppeltes Licht einer
Lichtquelle 32 zu parallelisieren und das parallelisierte Licht so auf die zweite
Schmalseite 24 des flächigen Lichtleiterbereichs zu richten, dass die winkelverändernde
Fläche des flächigen Lichtleiterbereichs, also insbesondere die erste Teilfläche 28
und die zweite Teilfläche 30 der zweiten Schmalseite 24 des flächigen Lichtleiterbereichs
16 beleuchtet wird.
[0057] Gelingt es nicht, durch Änderungen des Anstellwinkels, mit dem sich die Seitenflächen
des Einkoppelbereichs 14 aufweiten, die winkelverändernde Fläche 24 im flächigen Lichtleiterbereich
16 exakt auszuleuchten, kann eine Drehung des Einkoppelbereichs 16 um einen Winkel
α hilfreich sein. Der Drehpunkt liegt etwa in der Mitte 38 der Endfläche 34 des Einkoppelbereichs
12. Führt dies nicht zum Ziel, muss die Breite delta y der dritten schmalen Seite
des flächigen Lichtleiterbereichs 16 beim Entwurf der Lichtleiterstruktur 12 angepasst
werden.
[0058] Die der winkelverändernden Seite 24 gegenüberliegende vierte schmale Seite 40 des
flächigen Lichtleiterbereichs 26 hat bei den hier vorgestellten Ausgestaltungen keine
optische Funktion. Analog zu dieser Fläche ist auch der Abschnitt 35, der zwischen
dem Einkoppelbereich 14 und der zweiten schmalen Seite 24 ohne optische Funktion.
[0059] Diese Abschnitte werden in bevorzugten Ausgestaltungen für das Anbringen von Verbindungs-
und Befestigungselementen wie beispielsweise den Stegen zwischen den erfindungsgemäßen
Lichtleitern in den Fig. 13 und 14 verwendet. Alternativ oder ergänzend ist bevorzugt,
dass der für den Kunststoffspritzguss erforderliche Anspritzbereich dort positioniert
ist.
[0060] Figur 4 zeigt in ihrem Teil a) eine Schrägansicht und in ihrem Teil b) eine Draufsicht
auf einen flächigen Lichtleiterbereich 16, bei dem die winkelverändernde zweite schmale
Seite 24 noch nicht in eine erste und zweite Teilfläche aufgeteilt ist. Die winkelverändernde
Fläche erhält man in einer bevorzugten Ausgestaltung durch Extrudieren einer in der
x- y- Ebene liegenden Parabel in z - Richtung.
[0061] Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen flächigen Lichtleiterbereich 16, dessen
winkelverändernde Fläche 24 noch nicht in einer erste und zweite Teilfläche unterteilt
ist, zusammen mit einer resultierenden Verteilung der Helligkeit H des über die dritte
schmale Seite 26 austretenden Lichtes über der Breite delta y der dritten schmalen
Seite 26.
Die Verteilung ist dabei stark schematisiert dargestellt. Die winkelverändernde Fläche
hat hier eine Parabelform. Wesentlich ist, dass ein näher an der winkelverändernden
Seite 24 liegender vierter Abschnitt der Lichtaustrittsfläche 26 deutlich heller ist
als der Durchschnitt der anderen Abschnitte, während ein weiter von der winkelverändernden
Seite 24 entfernt liegender achter Abschnitt deutlich weniger hell erscheint als der
Durchschnitt der anderen Bereiche. Insgesamt weist die Helligkeitsverteilung also
eine ausgeprägte und störende Inhomogenität auf.
[0062] Figur 6 zeigt wieder eine Draufsicht auf einen flächigen Lichtleiterbereich 16. Dieser
unterscheidet sich vom flächigen Lichtleiterbereich aus der Fig. 5 dadurch, dass die
zweite schmale Seite eine erste parallelisierende Teilfläche 28 und eine zweite parallelisierende
Teilfläche 30 aufweist, wobei die zweite parallelisierende Teilfläche 30 gegenüber
der ersten parallelisierenden Teilfläche 28 stufenförmig in Richtung zum Inneren des
flächigen Lichtleiterbereiches 16 versetzt angeordnet ist.
[0063] In einer bevorzugten Ausgestaltung sind beide Teilflächen 28, 30 parabelförmig, wobei
die beiden Parabeln den gleichen Brennpunkt und die gleiche Richtung besitzen. Bevorzugt
ist auch, dass die Parabel der stufenförmig nach innen versetzten Teilfläche 30 eine
im Vergleich zur Brennweite der außen liegenden Teilfläche 28 kleinere Brennweite
aufweist. Ein Strahlenbündel 42, dessen vertikale Winkelverteilung derjenigen am Ende
des Einkoppelbereichs entspricht, wird zu einem Teil 42b an der zweiten Teilfläche
30 reflektiert, der Rest 42a wird an der ersten Teilfläche 28 reflektiert. Insgesamt
ergibt sich also eine Aufspaltung in zwei Bündel 42a und 42b, welche den flächigen
Lichtleiterbereich 16 an zwei unterschiedlichen y - Orten verlassen.
[0064] Figur 7 zeigt einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 6 längs der Linie VII-VII.
Der dort dargestellte flächige Lichtleiterbereich 16 besitzt in z-Richtung eine Dicke
d. In dieser z-Richtung besitzt die erste Teilfläche 28 eine Dicke oder Breite a,
und die zweite Teilfläche 30 besitzt eine Dicke oder Breite b. Das Verhältnis a zu
b steuert in etwa die Lichtmenge in den Bündeln 42a und 42b. Im dargestellten Fall,
in dem a = b ist, sind die beiden entstehenden Bündel etwa gleich hell.
[0065] Eine weitere Konsequenz der Verminderung der Schichtdicke im Lichtweg hinter der
eingestuften zweiten Teilfläche 42b ist in der Figur 8 dargestellt. Die erste Teilfläche
28 wird im schraffiert dargestellten Bereich nur von der halben Lichtmenge beleuchtet,
wobei hier wieder a = b vorausgesetzt ist. Wenn man sich nicht nur auf zwei Teilflächen
28, 30 beschränkt, sondern darüber hinaus mehr eingestufte Teilflächen zulässt, ergibt
sich insgesamt eine sehr wirkungsvolle Methode, um die Austrittsfläche über die gesamte
Breite Delta y homogen auszuleuchten.
[0066] Fig. 9 verdeutlicht die Auswirkung der Aufteilung der winkelverändernden Fläche auf
die beiden stufenförmig versetzten Teilflächen. Wie eigentlich auch schon die Fig.
6 zeigt, wird ein Teilbündel 42b des Lichtbündels 42, das ohne eine Unterteilung der
winkelverändernden Fläche 24 im Strahlengang des Teilbündels 42a liegen würde, nach
innen versetzt. Das bedeutet, dass ein Lichtstrom entgegen der y-Richtung nach rechts
verschoben wird. Im Vergleich mit der Fig. 5 zeigt sich dies in der Fig. 9 dadurch,
dass die Intensitätsverteilung beim Gegenstand der Fig. 9 homogener ist als beim Gegenstand
der Fig. 5. Der überschüssige Lichtstrom aus dem mittleren Bereich in Fig. 5 ist in
den zu schwach beleuchteten rechten Bereich verschoben worden.
[0067] Die Fig. 10 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Lichtleiterstruktur 12 einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung in einer Schrägansicht. Die Fig. 11 zeigt den Gegenstand der
Fig. 10 in einer Draufsicht. Die Lichtleiterstruktur 12 nach den Fig. 10 und 11 weist
einen Konturerzeugungsbereich 44 auf, der der Erzeugung einer leuchtenden Lichtaustrittsfläche
dient, bevorzugt ein stoffschlüssiger Bestandteil der Lichtleiterstruktur 12 ist,
und der im Lichtweg hinter den parallelisierenden Teilflächen 28, 30 der zweiten schmalen
Seite 24 liegt. Wie die Figuren 10 und 11 zeigen, ist die dritte schmale Seite 26
bei dieser Ausgestaltung in stufenartig versetzte Teilflächen aufgeteilt.
[0068] Dadurch kann eine gekrümmte Lichtaustrittsfläche mit diskreten Stufen nachgebildet
werden, ohne dass ein unerwünschtes Auftreten interner Totalreflexionen ausgelöst
wird, wie es an tatsächlich gekrümmten Flächen auftritt, wenn der Einfallswinkel des
Lichtes auf die gekrümmte Lichtaustrittsfläche aufgrund von deren Krümmung den Grenzwinkel
der Totalreflexion überschreitet.
[0069] Die Lichtaustrittsflächen der einzelnen Stufen sind in einer bevorzugten Ausgestaltung
als Licht in vorbestimmte Richtungen brechende Flächen, zum Beispiel als Zylinderflächen
ausgestaltet.
[0070] Die Fig. 10 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die zweite Teilfläche 30 über ihre
ganze Länge eine gleichbleibende Breite in z-Richtung besitzt.
[0071] Die Fig. 12 zeigt dagegen eine bevorzugte Ausgestaltung, bei sich die Breite der
zweiten Teilfläche mit zunehmendem Abstand von der ersten Schmalseite verringert.
[0072] Dies bietet eine weitere Möglichkeit zur Homogenisierung der Helligkeitsverteilung.
Durch die mit zunehmendem Abstand von der ersten Schmalseite, also von dem Einkoppelbereich
14, abnehmende Breite der zweiten Teilfläche 30 ergibt sich gewissermaßen in z-Richtung
unterhalb der zweiten Teilfläche 30 ein sich aufweitender Lichtleiterquerschnitt,
der für eine erwünschte weitere Parallelisierung sorgt.
[0073] Ferner ist bevorzugt, dass die zweite Teilfläche eine trapezförmige oder dreieckige
Kontur aufweist.
[0074] Bevorzugt ist auch, dass die zweite Teilfläche näher an der ersten Schmalseite als
an der dritten Schmalseite angeordnet ist, beziehungsweise, was das gleiche ist, dass
die zweite Teilfläche 30 näher an dem Einkoppelbereich 14 als an der Lichtaustrittsfläche
26 angeordnet ist.
[0075] Figur 14 zeigt, wie durch mehrere, hier fünf, bevorzugt stoffschlüssig zusammenhängende
Lichtleiterstrukturen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, auch eine Scheinwerfer-Lichtfunktion
verwirklicht werden kann. Die der Einkopplung von Licht und der Parallelisierung des
Lichtes dienenden Bereiche sind in diesem Beispiel jeweils identisch, einzig die Konturerzeugungsbereiche
variieren in der Länge (parallel zu x). Die Kontur wird durch Treppenstufen gebildet,
deren Stufen parallel und senkrecht zu x stehen.
[0076] Dies ist deshalb nötig, damit das Licht den Lichtleiter parallel zu x verlassen kann.
Würde man auf die Treppenstufen verzichten, würde das Licht aufgrund von Totalreflexionen
an der dann gekrümmten Fläche im Lichtleiter verbleiben.
[0077] Die senkrecht zur x-Richtung liegenden Absätze der Stufen sind gekrümmt, hier konvex
ausgestaltet, um das parallel zur x-Richtung aus dem Lichtleiterinneren einfallende
Licht in eine gewünschte Lichtverteilung zu brechen.
[0078] Die in der Figur 13 dargestellte Anordnung weist noch den Nachteil auf, dass die
Lichtquellen nicht auf einer ebenen Platine angeordnet werden können. Ebene Platinen
sind vor allem kostengünstiger als flexible Platinen, so dass eine Verwendung ebener
und starrer Platinen vorteilhaft ist.
[0079] Figur 14 zeigt eine Ausgestaltung, bei der am Beispiel des ersten Einkoppelbereichs
14.1 dargestellt ist, wie durch entsprechende Krümmung desselben die Verbindung zu
einer ebenen Platine, beziehungsweise zu einer auf einer ebenen Platine montierten
Standard-LED als Lichtquelle 32 verwirklicht werden kann. Eine Standard-LED zeichnet
sich dadurch aus, dass ihre Lichtaustrittsfläche ihrer Montagefläche gegenüberliegt,
mit der sie an einer Platine 46 befestigt wird.
[0080] Natürlich kann diese Krümmung des Einkoppelbereichs 14.1 auch auf den flächigen Lichtleiterbereich
16 und/oder den Konturerzeugungsbereich 44 ausgedehnt werden. Bis hierher wurde lediglich
gezeigt, wie mit Hilfe des Konturerzeugungsbereichs 44 eine ebene leuchtende Kurve
erzeugt werden kann.
[0081] Figur 15 zeigt eine erste Möglichkeit, von einer ebenen Kurve auf eine dreidimensional
gekrümmte leuchtende Kurve zu gelangen. Hierzu wird der Konturerzeugungsbereich 46
in einzelne Stäbe aufgeteilt, die im Folgenden so gekrümmt werden, dass die Lichtaustrittsfläche
26 auch in der z-Richtung der gewünschten Kurve folgt. Die Beschränkung der Krümmung
auf den Konturerzeugungsbereich 46 erfolgte in der Fig. 15 nur der einfacheren Darstellung
wegen. Alternativ oder ergänzend können auch diejenigen Bereiche des flächigen Lichtleiterbereichs
16, in denen sich ausschließlich bereits parallelisiertes Licht ausbreitet, in dieser
Weise verformt werden.
[0082] Eine zweite Möglichkeit, eine dreidimensional gekrümmte leuchtende Kurve zu erzeugen,
ist in den drei Ansichten eines dreidimensional gekrümmten Konturerzeugungsbereichs
46 der Figur 16 dargestellt. Fig. 16 a) zeigt eine Schrägansicht, Fig. 16b zeigt eine
Ansicht aus Richtung des Einkoppelbereichs, und Fig. 16c zeigt eine Draufsicht auf
einen solchen Konturerzeugungsbereich. Wiederum erfolgt der einfachen Darstellung
wegen eine Beschränkung auf den Konturerzeugungsbereich 46. Anstatt die Fläche in
Stäbe aufzuteilen, wie es beim Gegenstand der Figur 15 der Fall ist, und die Stäbe
dann beim Entwurf der Lichtleiterstruktur entsprechend der zu erzielenden Kontur zu
verbiegen, wird beim Gegenstand der Fig. 16 die gesamte Fläche des Konturerzeugungsbereichs
46 gekrümmt. Dies hat leider zur Folge, dass das darin propagierende Licht bei Reflexionen
am Deckel und/oder am Boden horizontale Komponenten erhält. Als unerwünschte Folge
geht dabei die durch die parabelförmige winkeländernde Reflexionsfläche erzeugte Parallelität
verloren. Wenn die Anzahl der Reflexionen am Deckel und am Boden identisch ist, heben
sich diese Horizontalkomponenten jedoch gegenseitig nahezu auf. Diejenigen Strahlen,
bei denen dieser günstige Fall nicht zutrifft, erhalten eine horizontale Komponente,
die auch nach dem Verlassen des Lichtleiters durch die Austrittsöffnung zumindest
erhalten bleibt oder durch Brechung sogar noch vergrößert wird. Dies muss bei der
Definition der brechenden Fläche auf den Austrittsflächen beim Entwurf der Lichtleiterstruktur
berücksichtigt werden, um eine unerwünscht große horizontale Streuwirkung zu vermeiden.
[0083] Figur 17 zeigt eine Möglichkeit, mehrere Lichtleiterstrukturen 12 zu stapeln um komplexe
Lichtaustrittsflächen aus als Elementarzellen dienenden einzelnen Lichtleiterstrukturen
12 zu erhalten. Durch Kombinationen von Übereinanderanordnungen, Nebeneinanderanordnungen
und Aneinanderanordnungen solcher Elementarzellen oder auch verschiedener Ausgestaltungen
von Lichtleiterstrukturen 12 erhält man weitere Möglichkeiten. Liegen die einzelnen
Lichtleiterstrukturen 12 schräg im Raum, was sich zum Beispiel durch Kippen des linken
oberen Endes der in Figur 18 dargestellten Anordnung nach unten ergibt, müssen die
auf den einzelne Stufen der gekippten Lichtaustrittsfläche liegenden Streuelemente
(zum Beispiel Zylinder) beim Entwurf entgegengesetzt gekippt werden, weiter eine rein
horizontale Streuung zu erhalten.
[0084] Figur 18 zeigt eine Möglichkeit auf, die eine weitere Verbesserung des gleichmäßig
hellen Erscheinungsbildes der leuchtenden und gegebenenfalls dreidimensional gekrümmten
Lichtaustrittsfläche erlaubt. Hierzu wird die winkelverändernde zweite schmale Seite
nicht als echte Parabel verwirklicht, sondern eine solche Parabel wird durch Geradenabschnitte,
beziehungsweise durch ebene Flächensegmente, angenähert. Figur 18 a) zeigt noch einmal
eine Ausgestaltung eines flächigen Lichtleiterbereichs 16, der durch eine echte Parabel
52 begrenzt wird. Ein aus dem Einkopplungsbereich eintretendes Bündel 48 wird an der
Parabel parallelisiert und beleuchtet genau ein brechendes Austrittselement 50. In
Figur 18 b) trifft dasselbe Bündel 48 auf ein zur Veranschaulichung mit dicker Strichstärke
gezeichnetes ebenes Flächensegment 54. Dies hat zur Folge, dass das Bündel 48 nicht
parallelisiert, sondern unter Beibehaltung seines Öffnungswinkels umgelenkt wird und
deshalb nicht wie im Fall der Fig. 18 a) auf genau ein Austrittselement 50 trifft,
sondern auf einen etwa zwei Austrittselemente breiten Bereich der Lichtaustrittsfläche
26. Da dasselbe für die beiden nicht dargestellten Nachbarbündel ebenfalls zutrifft,
wird das Austrittselement 50 hier durch drei überlagerte Bündel beleuchtet. Dadurch
werden in der resultierenden Lichtverteilung sonst möglicherweise sichtbare dunkle
Streifen zwischen den Bildern benachbarter Austrittselemente verwischt. Dies muss
beim Entwurf der brechenden Flächen auf den Austrittsflächen berücksichtigt werden,
um eine sonst drohende zu breite horizontale Streuung zu verringern.
1. Beleuchtungseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Lichtleiterstruktur (12),
die wenigstens einen Einkoppelbereich (14) und wenigstens einen flächigen Lichtleiterbereich
(16) aufweist, der eine erste breite Seite (18) aufweist, die von einem ersten Rand
(18.1) begrenzt wird, und der eine zweite breite Seite (20) aufweist, die der ersten
breiten Seite äquidistant gegenüber liegt und die von einem zweiten Rand (20.1) begrenzt
wird, sowie mit schmalen Seiten (22, 24, 26, 28), die zwischen dem ersten Rand (18.1)
und dem zweiten Rand (20.1) liegen und die die erste breite Seite mit der zweiten
breiten Seite verbinden, wobei eine zweite schmale Seite (24) dazu eingerichtet ist,
von einer ersten schmalen Seite (22) her auf die zweite schmale Seite einfallendes
Licht auf eine dritte schmale Seite (26) zu richten, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite schmale Seite eine erste Teilfläche (28) und eine zweite Teilfläche (30)
aufweist, wobei die zweite Teilfläche (30) gegenüber der ersten Teilfläche stufenförmig
in Richtung zum Inneren des flächigen Lichtleiterbereiches versetzt angeordnet ist.
2. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite schmale Seite (24) dazu eingerichtet ist, von der ersten schmalen Seite
(22) her auf die zweite schmale Seite (24) einfallendes Licht zu parallelisieren und
auf die dritte schmale Seite (26) zu richten, wobei die erste Teilfläche (28) eine
parallelisierende Teilfläche ist und wobei auch die zweite Teilfläche (30) eine parallelisierende
Teilfläche ist.
3. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste schmale Seite einen Übergang eines eine Lichteintrittsfläche aufweisenden
und stoffschlüssig mit dem flächigen Bereich zusammenhängenden Einkoppelbereichs (14)
zu dem flächigen Lichtleiterbereich (16) bildet, welcher Einkoppelbereich dazu eingerichtet
ist, über seine Lichteintrittsfläche eingekoppeltes Licht einer Lichtquelle (32) zu
parallelisieren und das parallelisierte Licht so auf die zweite Schmalseite zu richten,
dass die erste Teilfläche und die zweite Teilfläche der zweiten Schmalseite beleuchtet
wird.
4. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilfläche eine konstante Breite aufweist oder dass sich die Breite der
zweiten Teilfläche mit zunehmendem Abstand von der ersten Schmalseite verringert.
5. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilfläche eine rechteckige, trapezförmige oder dreieckige Kontur aufweist.
6. Beleuchtungseinrichtung nach (1) einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilfläche näher an der ersten Schmalseite als an der dritten Schmalseite
angeordnet ist.
7. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmalseite in mehr als zwei Teilflächen aufgeteilt ist.
8. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weiter innen liegende Teilfläche eine kleinere Brennweite besitzt als eine weiter
außen liegende Teilfläche.
9. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmalseite eine Parabelform aufweist.
10. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmalseite eine Reihe von aneinander angrenzenden Flächensegmenten aufweist,
wobei Kanten, mit der die Flächensegmente an die erste breite Seite und an die zweite
breite Seite anstoßen, eine Parabel als Einhüllende aufweisen.