[0001] Die Erfindung betrifft ein Lichtleiterelement für eine Kraftfahrzeugleuchte gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine mit einem solchen Lichtleiterelement ausgestattete
Kraftfahrzeugleuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
[0002] Jede Kraftfahrzeugleuchte erfüllt je nach Ausgestaltung eine oder mehrere Aufgaben
bzw. Funktionen, zu deren Erfüllung je mindestens eine Lichtfunktion der Kraftfahrzeugleuchte
vorgesehen ist. Jede Lichtfunktion muss dabei eine gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung
entsprechend einer vorgegebenen Leuchtdichteverteilung in einer oder mehreren Vorzugsrichtungen
erfüllen. Lichtfunktionen sind beispielsweise bei einer Ausgestaltung als Scheinwerfer
eine die Fahrbahn ausleuchtende Funktion, oder bei einer Ausgestaltung als Signalleuchte
eine Signalfunktion, wie beispielsweise eine Wiederholblinklichtfunktion zur Fahrtrichtungsanzeige
oder eine Bremslichtfunktion zur Anzeige einer Bremstätigkeit, oder z.B. einer Begrenzungslichtfunktion,
wie etwa einer Rücklichtfunktion, zur Sicherstellung einer Sichtbarkeit des Kraftfahrzeugs
bei Tag und/oder Nacht, wie etwa bei einer Ausgestaltung als Heckleuchte oder Tagfahrleuchte.
Beispiele für Kraftfahrzeugleuchten sind am Fahrzeugbug, an den Fahrzeugflanken und/oder
an den Seitenspiegeln sowie am Fahrzeugheck angeordnete Wiederholblinkleuchten, Ausstiegsleuchten,
beispielsweise zur Umfeldbeleuchtung, Begrenzungsleuchten, Bremsleuchten, Nebelleuchten,
Rückfahrleuchten, sowie typischerweise hoch gesetzte dritte Bremsleuchten, so genannte
Central, High-Mounted Braking Lights, Tagfahrleuchten, Scheinwerfer und auch als Abbiege-
oder Kurvenlicht verwendete Nebelscheinwerfer, sowie Kombinationen hiervon.
[0003] Eine Kraftfahrzeugleuchte umfasst im Wesentlichen einen von einem Leuchtengehäuse
und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens ein darin beherbergtes,
mindestens eine Lichtquelle umfassendes Leuchtmittel für wenigstens eine Lichtfunktion
der Kraftfahrzeugleuchte. In dem Leuchteninnenraum kann mindestens ein hinter wenigstens
einer Lichtquelle des zumindest einen Leuchtmittels angeordneter Reflektor untergebracht
sein. Der Reflektor kann zumindest zum Teil durch ein separates Bauteil und/oder durch
wenigstens einen Teil des Leuchtengehäuses selbst gebildet sein, beispielsweise vermittels
einer zumindest teilweisen, reflektierenden Beschichtung.
[0004] Wenigstens einer Lichtquelle des Leuchtmittels können ein oder mehrere zur Ausformung
einer definierten Abstrahlcharakteristik benötigte Optikelemente zur Lichtlenkung
zugeordnet sein. Die definierte Abstrahlcharakteristik sieht dabei meist in einer
oder mehreren Grundrichtungen einer gewünschten, die gesetzlichen Vorgaben für die
jeweilige Lichtfunktion erfüllenden Lichtverteilung kollimiertes Licht vor, welches
dann ausgehend von den Grundrichtungen in bestimmte Raumwinkel, den so genannten Vorzugsrichtungen,
mit vorgegebener Intensität bzw. Leuchtdichte gestreut wird. Die Optikelemente dienen
dabei zur Lichtlenkung in eine oder mehrere Grundrichtungen.
[0005] Bei solchen Optikelementen kann es sich um mindestens eine Linse, ein oder mehrere
Lichtleiterelemente, mindestens einen Rinnenkonzentrator, z.B. mindestens eine Parabolrinne
(CPC; Compound Parabolic Concentrator) oder dergleichen handeln.
[0006] In dem Leuchteninnenraum kann im Strahlengang zwischen wenigstens einer Lichtquelle
des Leuchtmittels und der Lichtscheibe wenigstens eine Optikscheibe angeordnet sein,
welche beispielsweise eine bestimmte Struktur und/oder Maskierung aufweisen kann,
etwa um aus der im Strahlengang von der Lichtquelle her kommend gesehen zuvor erzeugten
definierten Abstrahlcharakteristik eine eine gewünschte und/oder gesetzlich vorgegebene
Lichtverteilung für mindestens eine Lichtfunktionen erfüllende Streuung mit vorgegebener
Intensität zu erzeugen.
[0007] Die Lichtscheibe ist durch eine transparente Abdeckung gebildet, welche den Leuchteninnenraum
abschließt und die darin beherbergten Bauteile, wie etwa einen oder mehrere Leuchtmittel,
Reflektoren sowie alternativ oder zusätzlich Optikelemente zur Ausformung einer definierten
Abstrahlcharakteristik, gegen Witterungseinflüsse schützt.
[0008] Die Lichtscheibe kann vorzugsweise an deren Innenseite mit einer zur Erzeugung der
zuvor erwähnten Streuung vorgesehenen optischen Struktur versehen sein. Hierdurch
kann gegebenenfalls auf eine Optikscheibe verzichtet werden.
[0009] Das Leuchtengehäuse bzw. der Leuchteninnenraum kann in mehrere Kammern mit jeweils
eigenen Lichtquellen und/oder Leuchtmitteln, eventuell Reflektoren und/oder Optikelementen
und/oder Optikscheiben, sowie gegebenenfalls Lichtscheiben unterteilt sein, von denen
mehrere Kammern gleiche oder jede Kammer eine andere Lichtfunktionen erfüllen kann.
[0010] Als Lichtquellen kommen in Kraftfahrzeugleuchten unter anderem wegen ihres geringen
Stromverbrauchs und geringen Bauraumbedarfs vermehrt auch Leuchtdioden zum Einsatz.
Diese bestehen aus mindestens einem Lichtemittierende-Diode-Halbleiter-Chip, kurz
LED-Chip, sowie wenigstens einer beispielsweise durch Spritzgießen angeformten, den
mindestens einen LED-Chip ganz oder teilweise umhüllenden Primäroptik. Auch sind Kraftfahrzeugleuchten
bekannt, in denen reine LED-Chips ohne angeformte Primäroptiken zum Einsatz kommen.
Im Folgenden wird deshalb der Einfachheit halber nicht mehr zwischen Leuchtdiode und
LED-Chip unterschieden und statt dessen einheitlich der Begriff LED stellvertretend
für beide Ausgestaltungen verwendet, es sei denn, es ist explizit etwas anderes erwähnt.
Herausragende Eigenschaften von LEDs im Vergleich zu anderen, konventionellen Lichtquellen
von Leuchtmitteln sind eine wesentlich längere Lebensdauer und eine wesentlich höhere
Lichtausbeute bei gleicher Leistungsaufnahme. Dadurch und unter anderem auch wegen
ihrer kompakteren Abmessungen können durch Verwendung von LEDs als Lichtquelle von
Leuchtmitteln besonders kompakte Kraftfahrzeugleuchten verwirklicht werden, die an
fast jede nur erdenkliche Einbausituation angepasst sein können.
[0011] Eine typische Anpassung an die Einbausituation betrifft die äußere Gestalt der Kraftfahrzeugleuchte.
Diese äußere Gestalt der Kraftfahrzeugleuchte ist beispielsweise durch die gestalterische
Formgebung eines Kraftfahrzeugs sowie durch die vorgesehene Kontur der Kraftfahrzeugleuchte
vorgegeben und spiegelt sich im so genannten Strakverlauf der Kraftfahrzeugleuchte
wider.
[0012] Eine weitere typische Anpassung einer Kraftfahrzeugleuchte an die Einbausituation
betrifft den zur Verfügung stehenden Bauraum. Dabei wird ein möglichst geringer Bauraumbedarf
angestrebt, beispielsweise um bei einer Ausgestaltung einer Kraftfahrzeugleuchte als
Heckleuchte mehr Platz für den Kofferraum eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu haben
und um gleichzeitig Material und Gewicht zu sparen, wodurch beispielsweise Energieeinsparungen,
wie etwa Verbrauchseinsparungen von Treibstoff oder einer geringeren Belastung eines
Stromspeichers einhergehend mit einer Verringerung der Umweltbelastung sowohl bei
der Herstellung, als auch im Betrieb des Kraftfahrzeugs erreicht werden können.
[0013] Neben der Anpassung an die Einbausituation müssen Kraftfahrzeugleuchten sehr hohe
Qualitätsanforderungen erfüllen. So werden beispielsweise bereits geringe Abweichungen
von einem homogenen Eindruck des Erscheinungsbilds sowohl im ausgeschalteten Zustand
des Leuchtmittels, dem so genannten Kaltzustand, wie beispielsweise ein dunkel erscheinendes
Lampenloch, als auch im so genannten Warmzustand bei eingeschaltetem Leuchtmittel,
wie beispielsweise hinsichtlich der Ausleuchtung einer Leuchtenkammer und/oder eines
Reflektors, und/oder ein möglicherweise blendender direkter Blick des Betrachters
auf die Lichtquelle eines Leuchtmittels, als qualitätsmindernd angesehen.
[0014] Um den hohen Qualitätsanforderungen an Kraftfahrzeugleuchten gerecht zu werden, ist
es deshalb ein Ziel bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugleuchten, das oder die Lichtquellen
einer oder mehrerer Lichtfunktionen einer Kraftfahrzeugleuchte vor dem direkten Blick
eines Betrachters zu verbergen.
[0015] Um eine oder mehrere, ihr Licht in einen oder mehrere Reflektoren strahlende Lichtquellen
eines Leuchtmittels dem Blick des Betrachters zu entziehen, welches Licht mittels
Reflexion an entsprechenden Formen bzw. Reflektorstrukturen auf dem Reflektor, wie
etwa Kissen, Walzen, etc., in die gewünschte Richtung gelenkt wird, ist bekannt, die
Lichtquelle beispielsweise oberhalb oder unterhalb des Reflektors oder neben diesem
anzuordnen und das von ihr abgestrahlte Licht seitlich in einen Reflektor einzustrahlen.
Hierdurch ist die Lichtquelle für den Betrachter beim direkten Blick aus normaler
Richtung, wie dies der Sicht eines anderen Verkehrsteilnehmers bei in ein Kraftfahrzeug
eingebautem Zustand entspricht, auf die Kraftfahrzeugleuchte nicht erkennbar. Diese
wird erst sichtbar, sobald der Betrachter von oben oder unten her in die Kraftfahrzeugleuchte
blickt. Da dies tatsächlich eher selten vorkommt, können Lichtquellen auf diese Art
gut verborgen werden und der Reflektor weitestgehend lampenlochfrei gehalten werden.
[0016] Aufgrund der meist starken Strakverläufe ist es jedoch nicht immer möglich die Lichtquellen
in einer lichttechnisch günstigen Lage, wie etwa direkt abstrahlend oder von oben
oder unten her in den Reflektor einstrahlend einzubinden. Zum anderen kann hierdurch
unabhängig vom Strakverlauf nicht vollständig sichergestellt werden, dass dadurch
ein direkter Blick auf die Lichtquelle von außen durch die Lichtscheibe hindurch vollständig
verwehrt ist.
[0017] So kommt es insbesondere bei starken Strakverläufen vor, dass die Lichtquellen bei
der Betrachtung von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte durch die Lichtscheibe hindurch
teilweise sichtbar sind. Eine zumindest aus einigen Blickwinkeln von außerhalb der
Kraftfahrzeugleuchte durch die Lichtscheibe hindurch sichtbare Lichtquelle eines zur
Erfüllung einer Lichtfunktion vorgesehenen Leuchtmittels wird als störend und den
Qualitätseindruck nachhaltig negativ beeinflussend empfunden.
[0018] Ein vollständiges Verbergen der Lichtquellen ist erst mittels unter dem Begriff Lichtleiterelement
zusammengefasster lichtleitender Optikkörper und/oder auch als Lichtleiter bezeichneter
totalreflektierender (TIR; Total Internal Reflection) lichtleitender Elemente möglich.
Lichtleiterelemente können anstelle von oder zusätzlich zu einem oder mehreren der
zuvor erwähnten Optikelemente eingesetzt sein.
[0019] Unter anderem kann hierdurch zumindest zum Teil auf Optikelemente zur Ausformung
vorgegebener Lichtverteilungen erfüllender definierter Abstrahlcharakteristiken verzichtet
werden. Hierdurch können innovative Leuchtsignaturen mit kleinem Querschnitt und wenig
Bauraumbedarf verwirklicht werden, die mit anderen technischen Lösungen als mit Lichtleiterelementen
nur schwer oder gar nicht erhalten werden können.
[0020] Lichtleiter weisen einen Lichteinkoppelbereich und einem Lichtauskoppelbereich auf.
Sie leiten das in sie am Lichteinkoppelbereich eingekoppelte Licht vermittels Totalreflexion
von einer verborgen angeordneten Lichtquelle in Richtung Auskoppelbereich und koppeln
es dort wieder aus. Das ausgekoppelte Licht kann dabei direkt in der gewünschten Richtung
abgestrahlt werden, oder indirekt, indem es in einen Reflektor eingestrahlt wird,
der es dann in die gewünschte Richtung reflektiert.
[0021] Bei einer Kraftfahrzeugleuchte können ein oder mehrere Lichtleiter vorgesehen sein,
beispielsweise um eine gewünschte Lichtverteilung z.B. über die Lichtscheibe hinweg
des von einer oder mehreren Lichtquellen ausgestrahlten Lichts zu erhalten.
[0022] Ein Lichtleiter, in den Licht mindestens einer Lichtquelle an mindestens einer Lichteinkoppelfläche
wenigstens eines Lichteinkoppelbereichs ein- und an mindestens einer von der Lichteinkoppelfläche
verschiedenen Lichtauskoppelfläche zumindest eines Lichtauskoppelbereichs wieder ausgekoppelt
wird, kann dabei als ein separates Bauteil im Leuchteninnenraum beherbergt oder Teil
eines Leuchtmittels sein.
[0023] Beispielsweise kann ein Leuchtmittel einen oder mehrere Lichtleiter sowie eine oder
mehrere, das von ihnen ausgestrahlte Licht zumindest zum Teil in den wenigstens einen
Lichtleiter einkoppelnde Lichtquellen umfassen. Ein Lichtleiter eines solchen Leuchtmittels
kann beispielsweise als Primäroptik einer oder mehrerer LEDs dienen bzw. als eine
solche Primäroptik ausgebildet sein.
[0024] Der Lichtleiter kann beispielsweise stabförmig als so genannter Stablichtleiter und/oder
flächig als so genannter Flächenlichtleiter ausgebildet sein, mit einer auf seiner
beispielsweise normal zur Hauptabstrahlrichtung einer Kraftfahrzeugleuchte orientierten
Vorderseite angeordneten Lichtauskoppelfläche.
[0025] Dabei muss zwischen Lichtleitern unterschieden werden, bei denen die Lichtein- und
-auskoppelflächen an benachbarten, aneinander angrenzenden Oberflächen vorgesehen
sind, und solchen, bei denen die Lichtein- und -auskoppelflächen an gegenüberliegenden
Oberflächen angeordnet sind. Ein Beispiel für einen Lichtleiter bei dem die Lichtein-
und -auskoppelflächen an benachbarten, aneinander angrenzenden Oberflächen vorgesehen
sind ist ein Stablichtleiter mit an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten vorgesehenen
Lichteinkoppelflächen und einer an einer die beiden Stirnseiten miteinander verbindenden
Oberfläche vorgesehenen Lichtauskoppelfläche. Ein Beispiel für einen Lichtleiter,
bei dem die Lichtein- und -auskoppelflächen an gegenüberliegenden Oberflächen angeordnet
sind, ist ein stabförmiger Lichtwellenleiter mit der Lichteinkoppelfläche an der einen
Stirnseite und der Lichtauskoppelfläche an der anderen, gegenüberliegenden Stirnseite.
[0026] Ebenfalls ein Entwicklungsziel ist der Erhalt einer möglichst hohen optischen Güte,
um eine größtmögliche Ausnutzung der zur Erzeugung von Licht eingesetzten Energie
zu erhalten.
[0027] Die ein Verhältnis des in einer gewünschten Lichtverteilung aus einer Kraftfahrzeugleuchte
austretenden und einer Lichtfunktion zugeordneten Lichts zu dem von der oder den zur
Erfüllung der Lichtfunktion vorgesehenen Lichtquellen ausgestrahlten Lichts widerspiegelnde
optische Güte ist unter Anderem abhängig von der Genauigkeit der relativen Ausrichtung
der zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung benötigten, im Strahlengang von
der mindestens einen Lichtquelle bis zum Austritt aus einer Leuchte, wie etwa einer
Kraftfahrzeugleuchte durch die Lichtscheibe hindurch, angeordneten optischen Bauteile,
wie etwa Reflektoren und/oder Optikelemente und/oder Optikscheiben und/oder an einer
Lichtscheibe vorgesehene optische Strukturen. Die optische Güte ist beispielsweise
um so geringer, je ungenauer die zur Erzielung der gewünschten Lichtverteilung benötigten
Bauteile beginnend bei der Lichtquelle relativ zueinander ausgerichtet sind.
[0028] Einen weiteren Einfluss hat die Anzahl an optischen Übergängen im Strahlengang zwischen
Medien mit unterschiedlichem optischem Brechungsindex. Flächen, an denen optische
Übergänge zwischen Medien mit unterschiedlichem optischem Brechungsindex stattfinden,
werden als optische Grenzflächen bezeichnet.
[0029] Lichtleiterelemente, zu denen auch Lichtleiter zählen, weisen dabei den Vorteil auf,
dass mit ihnen im Vergleich zu mehreren einzeln oder gruppenweise im Leuchteninnenraum
montierten Optikelementen eine Verbesserung der optischen Güte erhalten werden kann.
[0030] Zum Erhalt einer hohen optischen Güte ist durch
DE 602 05 806 T2 bekannt, einen eine definierte Abstrahlcharakteristik erzeugenden Lichtverteilkörper
auf eine Primäroptik einer LED aufzusetzen, wodurch eine genaue Ausrichtung von LED
und Lichtverteilkörper erhalten wird.
[0031] Zum Erhalt einer hohen optischen Güte ist durch
DE 10 2006 034 070 A1 und durch
EP 1 881 258 A1 bekannt, einen eine definierte Abstrahlcharakteristik erzeugenden Lichtverteilkörper
als Primäroptik unmittelbar an eine LED anzuspritzen, wodurch einerseits eine genaue
Ausrichtung von LED und Lichtverteilkörper und andererseits eine Verringerung der
Anzahl an optischen Übergängen erhalten wird.
[0032] Nachteilig an diesen Lichtverteilkörpern ist, dass sie eine radiale Lichtumlenkung
erzeugen, welche zum Erhalt einer gewünschten Lichtverteilung wenigstens eines Optikelements,
beispielsweise eines den Lichtverteilkörper teilweise umgebenden Reflektors bedürfen.
[0033] Ein genereller Nachteil der bekannten Lichtleiterelemente ist, dass sie aufgrund
der Lichtführung vermittels Totalreflexion eine zwar geringe, aber dennoch vorhandene
unkontrollierte Lichtauskopplung aufweisen, einhergehend mit dem Bedarf lichtstärkerer
Lichtquellen zum Erhalt einer vorgegebenen Lichtverteilung. Dies schränkt die erzielbare
optische Güte wiederum ein.
[0034] Zur Anordnung von Lichtleitern ist bekannt, den Lichtleiter entlang dessen Erstreckung
mittels Halteelementen, wie etwa Rastverbindungen, Ösen, Klemmen, Hintergreifungen
etc. beispielsweise in einem Leuchteninnenraum einer Leuchte, wie etwa einer Kraftfahrzeugleuchte,
zu befestigen.
[0035] Nachteilig hieran ist, dass dadurch die auch als Propagation bezeichnete Lichtausbreitung
im Lichtleiter gestört wird, wodurch es insbesondere bei Lichtleitern, in denen die
Propagation unter mehrfacher Totalreflexion von der Lichteinkoppel- zurauskoppelfläche
im Inneren des Leichtleiters erfolgt, zu einer unerwünschten, ungerichteten Lichtauskopplung
im Bereich der Halteelemente kommt, was die optische Güte stark verschlechtert.
[0036] Als zur Einkopplung von Licht in ein oder mehrere Lichtleiterelemente vorgesehene
Lichtquellen sind überwiegend LEDs vorgesehen. Bei der Kombination von Lichtleiterelementen
und LEDs können je ein Lichtleiterelement je LED, mehrere LEDs je Lichtleiterelement
oder mehrere Lichtleiterelemente je LED zum Einsatz kommen.
[0037] Nachteilig hieran ist, dass bei der Verwendung von LEDs als Lichtquellen Lichtauskoppelflächen
von Lichtleiterelementen aufgrund der als punktförmig anzusehenden Lichteinkopplung
vermittels LEDs als Lichtquellen und der Lichtführung durch Totalreflexion häufig
den Anschein einer inhomogenen Ausleuchtung aufweisen. Dies wird als qualitätsmindernd
und den Qualitätseindruck nachteilig beeinflussend empfunden.
[0038] Zur Erfüllung der hohen Qualitätsanforderungen wird deshalb eine möglichst homogene
Leuchtdichteverteilung über die Lichtauskoppelfläche eines Lichtleiterelements bzw-
eines Lichtleiters hinweg angestrebt.
[0039] Durch
EP 2 159 481 A1 ist ein Lichtleiterelement bekannt mit einer ersten Partie, umfassend einen in einem
ersten Querschnitt linsenförmigen, und in einem zweiten, hierzu senkrecht verlaufenden
Querschnitt zwei parallele Flächen aufweisenden, lichtleitenden Optikkörper, und mit
einer zweiten Partie, umfassend ein dem lichtleitenden Optikkörper vorgesetztes pyramidenstumpfförmiges
Optikelement. Das Optikelement weist eine Lichteinkoppelfläche und eine dieser gegenüber
liegende Lichtauskoppelfläche auf. Durch den Schwerpunkt der Lichteinkoppelfläche
verläuft die Achse des Pyramidenstumpfs. Mehrere Pyramidenstumpfe sind nebeneinander
zur Lichtauskoppelfläche angeordnet. Der Lichtauskoppelfläche entlang der Achse des
Pyramidenstumpfs gegenüberliegend ist der Optikkörper angeordnet.
[0040] Ein Ziel bei der Entwicklung insbesondere von in großer Stückzahl herzustellender
Gegenstände, wie etwa von Leuchtmitteln und Komponenten von Leuchtmitteln, beispielsweise
für Kraftfahrzeugleuchten, ist die Einsparung von Kosten.
[0041] Als Sonderanfertigung hergestellte Lichtquellen, ebenso wie das Anspritzen von Lichtleiterelementen,
wie etwa Lichtleitern an Lichtquellen stehen diesem Ziel entgegen.
[0042] Eine Aufgabe der Erfindung ist ein Lichtleiterelement für eine Leuchte, insbesondere
eine Kraftfahrzeugleuchte zu entwickeln, mit dem:
- ein vollständiges Verbergen der Lichtquelle möglich ist,
- eine besonders hohe optische Güte erhalten werden kann,
- eine unkontrollierte Lichtauskopplung vermieden werden kann,
- eine homogene Ausleuchtung der Lichtauskoppelfläche erhalten werden kann,
- kostengünstig herstellbare Lichtquellen, vorzugsweise LEDs, verwendet werden können.
[0043] Ebenso ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftfahrzeugleuchte mit einem solchen
Lichtleiterelement zu entwickeln, welche kostengünstig hergestellt werden kann.
[0044] Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
[0045] Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach ein Lichtleiterelement mit einer
ersten Partie umfassend einen zylinderförmigen, lichtleitenden Optikkörper und mit
einer zweiten Partie, umfassend ein dem lichtleitenden Optikkörper vorgesetztes, in
Richtung der Zylinderachse beabstandet von diesem angeordnetes und einstückig mit
diesem verbundenes Optikelement, wobei:
- der lichtleitende Optikkörper eine Lichteinkoppelfläche und eine dieser gegenüber
liegende Lichtauskoppelfläche aufweist, durch deren Schwerpunkte die Zylinderachse
verläuft,
- die Lichteinkoppelfläche und die Lichtauskoppelfläche entlang der Zylinderachse gesehen
die selbe Geometrie ihrer äußeren Kontur normal zur Zylinderachse aufweisen,
- der Lichteinkoppelfläche entlang der Zylinderachse gegenüberliegend das Optikelement
angeordnet ist,
- das Optikelement von einer punktförmigen Lichtquelle kegelförmig ausgestrahltes Licht
zunächst in Richtung parallel zur Zylinderachse kollimiert und anschließend entsprechend
der Geometrie der Lichteinkoppelfläche gleichmäßig auf diese verteilt bündelt und/oder
streut, um eine homogene Verteilung über die Lichteinkoppelfläche hinweg zu erhalten
und im lichtleitenden Optikkörper eine Propagation der einzelnen Lichtstrahlen in
eine Richtung entlang der Zylinderachse zu erzeugen, welche Richtung dem Größenverhältnis
der Lichtauskoppelfläche zu der Lichteinkoppelfläche entspricht, wobei wenn:
- die Lichtauskoppelfläche und die Lichteinkoppelfläche gleich groß sind die Richtung
parallel zur Zylinderachse verläuft,
- die Lichtauskoppelfläche größer als die Lichteinkoppelfläche ist, die Richtung entlang
der Zylinderachse divergierend ist, und
- die Lichtauskoppelfläche kleiner als die Lichteinkoppelfläche ist, die Richtung entlang
der Zylinderachse konvergierend ist,
- so dass bei homogener Verteilung der Lichteinkopplung über die Lichteinkoppelfläche
hinweg eine homogene Ausleuchtung der Lichtauskoppelfläche erhalten wird und das an
dessen Lichteinkoppelfläche in den lichtleitenden Optikkörper eingekoppelte Licht
in diesem zumindest weitgehend frei von Totalreflexion propagiert.
[0046] Eine gleichmäßig verteilte Bündelung und/oder Streuung des von der punktförmigen
Lichtquelle kegelförmig ausgestrahltes Lichts auf die Lichteinkoppelfläche nach der
Kollimation in Richtung parallel zur Zylinderachse erfolgt dabei entsprechend der
Geometrie der Lichteinkoppelfläche, genauer entsprechend einer lokalen Ausdehnung
der Lichteinkoppelfläche im Verhältnis zu einer parallelen Ausdehnung der Ausbreitung
des kegelförmig ausgestrahlten Lichts in einer vom Optikelement eingenommenen, normal
zur Zylinderachse liegenden Ebene.
[0047] Dabei ist nach der Kollimation im Optikelement eine Bündelung des Lichts vorgesehen,
wenn die Ausbreitung des kegelförmig ausgestrahlten Lichts in einer vom Optikelement
eingenommenen, normal zur Zylinderachse liegenden Ebene nach der Kollimation in einer
Richtung quer zur Zylinderachse weiter voran geschritten ist, als die entsprechende
Abmessung der Lichteinkoppelfläche in dieser Richtung beträgt.
[0048] Entsprechend ist nach der Kollimation im Optikelement eine Streuung des Lichts vorgesehen,
wenn die Ausbreitung des kegelförmig ausgestrahlten Lichts in einer vom Optikelement
eingenommenen, normal zur Zylinderachse liegenden Ebene nach der Kollimation in einer
Richtung quer zur Zylinderachse weniger weit voran geschritten ist, als die entsprechende
Abmessung der Lichteinkoppelfläche in dieser Richtung beträgt.
[0049] Wichtig ist hervorzuheben, dass in unterschiedlichen Richtungen normal zur Zylinderachse
auch verschiedene Maßnahmen ergriffen werden können. So kann beispielsweise in der
einen Richtung nach der Kollimation eine Bündelung und in der anderen Richtung nach
der Kollimation eine Streuung vorgesehen sein.
[0050] Die Lichteinkoppelfläche und/oder die Lichtauskoppelfläche können eben und/oder in
Richtung der Zylinderachse versetzt parallel zueinander angeordnet sein.
[0051] Die Lichteinkoppelfläche kann eine Form aufweisen, bei der das auf sie von dem Optikelement
kommende Licht lokal unter Brechung in eine dem Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche
zu der Lichteinkoppelfläche entsprechende gewünschte Richtung umgelenkt wird.
[0052] Der lichtleitende Optikkörper kann in einem Schacht gefasst zur Befestigung des Lichtleitelements
vorgesehen sein. Die weitgehend von Totalreflexion freie Propagation des Lichts im
lichtleitenden Optikkörper erlaubt eine solche Fassung, welche dann auch weitgehend
verlustfrei weil frei von ungewollter Lichtauskopplung an den die Lichteinkoppelfläche
und die Lichtauskoppelfläche verbindenden und parallel zu den Schachtwänden verlaufenden
Oberflächen des lichtleitenden Optikkörpers ist.
[0053] Der lichtleitende Optikkörper und das aus Richtung einer Lichtquelle gesehen vorgesetzte
Optikelement können vermittels eines oder mehrerer bevorzugt seitlich der Lichteinkoppelfläche
parallel zur Zylinderachse verlaufender Stege miteinander verbunden sein.
[0054] In jedem Fall ist ein Freiraum zwischen der Lichteinkoppelfläche des lichtleitenden
Optikkörpers und dem Optikelement vorgesehen.
[0055] Die selbe Geometrie der Lichteinkoppelfläche und der dieser gegenüber liegenden Lichtauskoppelfläche
des lichtleitenden Optikkörpers kann die Form und/oder die Abmessungen der Flächen
und/oder das Verhältnis zweier oder mehrerer Abmessungen der Flächen in unterschiedlichen
Richtungen zueinander umfassen.
[0056] Die Lichtauskoppelfläche kann mit einer optischen Struktur versehen sein, welche
das Licht beim Austritt aus der Lichtauskoppelfläche gemäß einer vorgegebenen Lichtverteilung
in eine oder mehrere gewünschte Vorzugsrichtungen auskoppelt. Die optische Struktur
kann wenigstens eine spezielle Optik umfassen, vorzugsweise mindestens eine Kissen-
und/oder Walzenoptik.
[0057] Die Lichteinkoppelfläche und die Lichtauskoppelfläche sowie vorzugsweise der gesamte
lichtleitende Optikkörper können ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis kleiner ¾, besonders
bevorzugt kleiner ½ aufweisen.
[0058] Das dem lichtleitenden Optikkörper vorgesetzte Optikelement kann auf seiner dem lichtleitenden
Optikkörper ab- und auf seiner dem lichtleitenden Optikkörper zugewandten Seite mit
unterschiedlichen Linsen ausgeführt sein, welche in Richtung des Strahlengangs des
Lichts dieses zunächst kollimieren und anschließend gegebenenfalls konvergieren und/oder
divergieren.
[0059] Die Form der auf der dem lichtleitenden Optikkörper zugewandten Seite des Optikelements
ausgebildeten Linse entspricht vorzugsweise der eines Kartoffelchips. Diese konvergiert
bzw. divergiert das aus ihr austretende Licht in den durch die unterschiedlichen Erstreckungen
der Linse gebildeten Ebenen. Hierdurch können die Lichteinkoppelfläche und die Lichtauskoppelfläche
sowie vorzugsweise der gesamte lichtleitende Optikkörper können ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis
ungleich 1, bevorzugt kleiner als ½ aufweisen. Vermittels der kartoffelchipförmigen
Linse kann kreiskegelförmig abgestrahltes Licht einer punktförmigen Lichtquelle in
eine beliebig geformte, beispielsweise in einer Ansicht aus Richtung der Zylinderachse
rechteckige Lichteinkoppelfläche eingekoppelt werden.
[0060] Der lichtleitende Optikkörper kann zur Durchführung durch einen von Wandungen begrenzten
Schacht vorgesehen sein. Hierzu ist vorzugsweise das Lichtleiterelement mit seiner
Lichtauskoppelpartie zur Anordnung in einem vorzugsweise durch als Führungslamellen
ausgebildeten Wandungen begrenzten Schacht vorgesehen, aus dem das Lichtleiterelement
in der einen mit der Lichtauskoppelrichtung übereinstimmenden Richtung nur mit seiner
Lichtauskoppelfläche herausschaut und in der anderen, mit der Lichteinkoppelrichtung
übereinstimmenden Richtung mit seiner Lichteinkoppelpartie herausragt.
[0061] Mehrere zuvor beschriebene Lichtleiterelemente können zu einer Lichtleiterelementbaugruppe
zusammengeschlossen sein. Die Lichtleiterelementbaugruppe kann einstückig ausgebildet
sein.
[0062] Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugleuchte mit einem
von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum,
in dem in einem von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte durch die Lichtscheibe hindurch
einsehbaren Bereich die Lichtauskoppelfläche eines zuvor beschriebenen Lichtleiterelements
und in einem von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte durch die Lichtscheibe hindurch
nicht einsehbaren Bereich mindestens eine das von ihr ausgestrahlte Licht durch das
vorgesetzte Optikelement in die Lichteinkoppelfläche des Lichtleiterelements einkoppelnde
Lichtquelle beherbergt sind.
[0063] In dem Leuchteninnenraum kann ein den von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte durch
die Lichtscheibe hindurch einsehbaren Bereich von dem von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte
durch die Lichtscheibe hindurch nicht einsehbaren Bereich miteinander verbindender
Schacht vorgesehen sein, in dem das Lichtleiterelement mit seinem lichtleitenden Optikkörper
gehalten ist. Die Lichteinkoppelfläche und die Lichtauskoppelfläche des lichtleitenden
Optikkörpers können dabei den Schacht beidseitig abschließen.
[0064] Die Kraftfahrzeugleuchte kann beispielsweise als Heckleuchte, besonders bevorzugt
als Nebelschlussleuchte ausgebildet sein.
[0065] Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich unter Anderem durch eine Verbesserung
der optischen Güte, der Vergrößerung der lichttechnischen Effizienz vor allem bei
der Einkopplung von von einer punktförmigen Lichtquelle kegelförmig abgestrahlen Lichts,
wie etwa von LED-Licht, insbesondere in lichtleitende Optikkörper mit einem Querschnitt,
der nicht zur Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle passt, sowie durch Kosteneinsparung
bei der Herstellung von mit solchen Lichtleitelementen ausgestatteten Leuchten, wie
etwa einer Kraftfahrzeugleuchte.
[0066] Indem der lichtleitende Optikkörper und das diesem vorgesetzte Optikelement einstückig
miteinander verbunden sind, wird eine genaue Ausrichtung und dadurch hohen optischen
Güte des Lichtleiterelements erreicht.
[0067] Zusätzlich Vorteile ergeben sich dadurch, dass vermittels des vorgesetzten Optikelements
auch bei besonders kleinem Höhe-zu-Breite-Verhältnis ein homogenes Erscheinungsbild
erhalten wird, da das vorgesetzte Optikelement das Licht bereits gleichmäßig auf die
Lichteinkoppelfläche verteilt und in eine Richtung entlang der Zylinderachse umlenkt,
welche dem Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche zur Lichteinkoppelfläche entspricht.
Dadurch kann das eingekoppelte Licht ohne Totalreflexion von der Lichteinkoppelfläche
zur Lichtauskoppelfläche propagieren, was in Verbindung mit der homogenen Verteilung
des Lichts über die Lichteinkoppelfläche dem homogenen Erscheinungsbild zuträglich
ist. Hierdurch kann jedem infinitesimal kleinen Flächenabschnitt der Lichtauskoppelfläche
die selbe Lichtmenge zugeführt werden.
[0068] Darüber hinaus können hierdurch auch bei extrem großen und bei extrem kleinen Höhe-zu-Breite-Verhältnissen
gesetzlichen Vorgaben bezüglich der Größe einer leuchtenden Fläche erfüllt werden,
auch wenn die Lichtauskoppelfläche eine Erstreckung längs eines beispielsweise als
Schlitz ausgeführten Schachts aufweisen muss, die größer ist, als die Höhe des Schlitzes.
[0069] Weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind, dass durch das vorgesetzte
Optikelement Licht einer kostengünstig beschaffbaren, kegelförmig abstrahlenden Lichtquelle
in das Lichtleiterelement eingekoppelt werden kann. Hierdurch können die Gesamtkosten
verringert werden.
[0070] Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich durch den weitgehenden Verzicht auf Totalreflexion
bei der Propagation des Lichts im lichtleitenden Optikkörper. Hierdurch werden unerwünschte
Lichtauskopplungen einhergehend mit einer Verringerung der optischen Güte aufgrund
des Lichtverlusts entlang der die Lichteinkoppelfläche und die Lichtauskoppelfläche
miteinander verbindenden Oberflächen des lichtleitenden Optikkörpers vermieden. Darüber
hinaus kann dadurch der lichtleitende Optikkörper mit seiner gesamten die Lichteinkoppelfläche
und die Lichtauskoppelfläche miteinander verbindenden Oberfläche zur Befestigung des
Lichtleiterelements herangezogen werden, wodurch ein vollständiges Verbergen der zur
Einkopplung ihres ausgestrahlten Lichts in das Lichtleiterelement vorgesehenen Lichtquelle
ermöglicht wird.
[0071] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Darin bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleich wirkende
Elemente. Der Übersicht halber sind nur Bezugszeichen in den einzelnen Zeichnungen
dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Zeichnung erforderlich sind.
Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander entsprechen dabei nicht immer
den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur
besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt
sind. Es zeigen in schematischer Darstellung:
- Fig. 1
- ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lichtleiterelementbaugruppe bestehend aus drei
Lichtleiterelementen in einer perspektivischen Ansicht mit angedeutetem Strahlengang
des Lichts im Lichtleiterelement.
- Fig. 2
- ein Lichtleiterelement in einer perspektivischen Ansicht.
- Fig. 3
- das Lichtleiterelement aus Fig. 2 in einer Draufsicht.
- Fig. 4
- ein Lichtleiterelement in einer Draufsicht mit angedeutetem Strahlengang des Lichts
im Lichtleiterelement.
- Fig. 5
- ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lichtleiterelementbaugruppe bestehend aus drei
Lichtleiterelementen in einer Draufsicht.
[0072] Ein in den Fig. 1 bis Fig. 5 ganz oder in Teilen dargestelltes Lichtleiterelement
01 zur Verwendung beispielsweise in einer Kraftfahrzeugleuchte ist zur Lenkung von
einer punktförmigen Lichtquelle 02 kegelförmig ausgestrahlten Lichts mit einer Abstrahlung
gemäß einer beispielsweise durch gesetzlichen Vorgaben vorgegebenen Lichtverteilung
vorgesehen. In Fig. 1 ist durch durchgezogene Linien beispielhaft auch der Strahlengang
S einiger von einer als LED 03 ausgeführten punktförmigen Lichtquellen 02 ausgehender
Lichtstrahlen dargestellt.
[0073] Das Lichtleiterelement 01 besteht aus einer ersten Partie 04 umfassend einen zylinderförmigen,
lichtleitenden Optikkörper 05 und mit einer zweiten Partie 07, umfassend ein dem lichtleitenden
Optikkörper 05 vorgesetztes, in Richtung der Zylinderachse 06 des zylinderförmigen,
lichtleitenden Optikkörpers 05 beabstandet von diesem angeordnetes und einstückig
mit diesem verbundenes Optikelement 08.
[0074] Die Zylinderform des lichtleitenden Optikkörpers 05 kann eine kreisförmige oder elliptische
oder mehreckige oder beliebig geformte Grundfläche aufweisen, um nur einige denkbare
Ausgestaltungen zu nennen. Die Zylinderform kann darüber hinaus kegel- bzw. kegelstumpfförmig
zulaufend ausgebildet sein.
[0075] Der lichtleitende Optikkörper 05 weist eine Lichteinkoppelfläche 09 und eine dieser
gegenüber liegende Lichtauskoppelfläche 10 auf. Durch die geometrischen Schwerpunkte
der Lichteinkoppelfläche 09 und der Lichtauskoppelfläche 10 verläuft die Zylinderachse
06.
[0076] Die Lichteinkoppelfläche 09 und die Lichtauskoppelfläche 10 weisen beim Blick entlang
der Zylinderachse 06 gesehen die selbe Geometrie auf. Vorausgesetzt einer geradlinigen
Propagation des Lichts im lichtleitenden Optikkörper 05 ist dadurch sichergestellt,
dass bei einer gleichmäßig verteilten Lichteinkopplung an der Lichteinkoppelfläche
09 eine ebenso gleichmäßig über die Lichtauskoppelfläche 10 verteilte Lichtauskopplung
erfolgt. Hierdurch wird eine homogene Ausleuchtung der Lichtauskoppelfläche erzielt
einhergehend mit einem hohen Qualitätseindruck.
[0077] Die selbe Geometrie der Lichteinkoppelfläche 09 und der dieser gegenüber liegenden
Lichtauskoppelfläche 19 des lichtleitenden Optikkörpers 05 kann die durch die Projektion
der äußeren Kontur bei der Betrachtung entlang der Zylinderachse gebildete Form und/oder
die Abmessungen der Flächen und/oder das Verhältnis zweier oder mehrerer Abmessungen
der Flächen in paarweise gleichen oder unterschiedlichen Richtungen von der Zylinderachse
06 aus gesehen beispielsweise normal zu dieser zueinander umfassen.
[0078] Entlang der Zylinderachse 06 gesehen ist der Lichteinkoppelfläche 09 gegenüberliegend
das Optikelement 08 angeordnet.
[0079] Das Optikelement 08 weist auf seiner der Lichtquelle 02 zugewandten ersten Seite
11 und auf seiner gegenüberliegenden, dem lichtleitenden Optikkörper 05 zugewandten
zweiten Seite 12 jeweils eine erste Linse 13 bzw. eine zweite Linse 14 auf bzw. ist
dort jeweils in Form einer ersten Linse 13 bzw. einer zweiten Linse 14 ausgebildet.
[0080] Das Optikelement 08 kollimiert mit seiner auf der ersten Seite 11 ausgebildeten ersten
Linse 13 das von der punktförmigen Lichtquelle 02 kegelförmig ausgestrahlte Licht
zunächst in Richtung parallel zur Zylinderachse 06.
[0081] Anschließend bündelt und/oder streut das Optikelement 08 mit seiner auf der zweiten
Seite 13 ausgebildeten zweiten Linse 14 das in Richtung parallel zur Zylinderachse
06 kollimierte Licht entsprechend der Geometrie der Lichteinkoppelfläche 09 und verteilt
es dabei gleichmäßig auf diese.
[0082] Die Bündelung und/oder Streuung des von der punktförmigen Lichtquelle 02 kegelförmig
ausgestrahlten und vermittels der ersten Linse 13 parallel zur Zylinderachse 06 kollimierten
Lichts mit der auf der zweiten Seite 13 des Optikelements 08 ausgebildeten zweiten
Linse 14 in Richtung entsprechend der Geometrie der Lichteinkoppelfläche 09 erfolgt
dabei nach folgender Maßgabe:
- nach der Kollimation im Optikelement 08 ist eine Bündelung des Lichts vorgesehen,
wenn die Ausbreitung des kegelförmig ausgestrahlten Lichts in einer vom Optikelement
08 eingenommenen, normal zur Zylinderachse 06 liegenden Ebene nach der Kollimation
in einer Richtung quer zur Zylinderachse 06 weiter voran geschritten ist, als die
entsprechende Abmessung der Lichteinkoppelfläche 09 in dieser Richtung beträgt.
- nach der Kollimation im Optikelement 08 ist eine Streuung des Lichts vorgesehen, wenn
die Ausbreitung des kegelförmig ausgestrahlten Lichts in einer vom Optikelement 08
eingenommenen, normal zur Zylinderachse 06 liegenden Ebene nach der Kollimation in
einer Richtung quer zur Zylinderachse 06 weniger weit voran geschritten ist, als die
entsprechende Abmessung der Lichteinkoppelfläche 09 in dieser Richtung beträgt.
- in unterschiedlichen Richtungen normal zur Zylinderachse können verschiedene Maßnahmen
ergriffen sein. So kann beispielsweise in der einen Richtung nach der Kollimation
eine Bündelung und in der anderen Richtung nach der Kollimation eine Streuung vorgesehen
sein.
[0083] Die Lichteinkoppelfläche 09 weist hierbei vorzugsweise eine Form auf, bei der das
auf sie auftreffende, vom Optikelement 08 kommende Licht lokal unter Brechung vom
das Lichtleiterelement 01 umgebenden Medium, typischerweise Luft, zum Material des
lichtleitenden Optikkörpers, beispielsweise PMMA (PMMA; Polymethylmethacrylat) in
eine dem Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche 10 zu der Lichteinkoppelfläche
09 entsprechende gewünschte Richtung umgelenkt wird. Das Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche
10 zur Lichteinkoppelfläche 09 wird dabei in derjenigen Richtung ausgehend von der
Zylinderachse 06 betrachtet, in der die lokale Brechung erfolgt. Die lokale Brechung
erfolgt demgemäß in einem lokalen Abstand unter einer lokalen Richtung zur Zylinderachse.
Die lokale Brechung ergibt sich entsprechend dem reziproken Verhältnis des Quotienten
des lokalen Abstands zur Gesamtabmessung in der lokalen Richtung auf Seite der Lichteinkoppelfläche
09 zum Quotienten des lokalen Abstands zur Gesamtabmessung in der lokalen Richtung
auf Seite der Lichtauskoppelfläche 10.
[0084] Hierdurch wird sichergestellt, dass unter Beibehaltung einer homogenen Lichtverteilung
in jedem Querschnitt normal zur Zylinderachse 06 des lichtleitenden Optikkörpers eine
Propagation des Lichts frei von Totalreflexion möglich ist.
[0085] Wichtig ist hierbei hervorzuheben, dass entlang des lichtleitenden Optikkörpers 05
auch keine Auskopplung vorgesehen ist, so dass sich die Aussage «frei von Totalreflexion»
demnach allgemein auf Interaktion des Lichts mit optischen Grenzflächen des lichtleitenden
Optikkörpers 05 bezieht, die zwischen Lichteinkoppelfläche 09 und Lichtauskoppelfläche
10 liegen, insbesondere solche optischen Grenzflächen, welche durch die Lichteinkoppelfläche
09 und die Lichtauskoppelfläche 10 miteinander verbindende Oberflächen des lichtleitenden
Optikkörpers gebildet werden.
[0086] Zusammengefasst wird durch das Optikelement 08 eine homogene Verteilung des Lichts
über die Lichteinkoppelfläche 09 hinweg erhalten. Darüber hinaus wird so im lichtleitenden
Optikkörper 05 eine Propagation der einzelnen durch den Strahlengang S repräsentierten
Lichtstrahlen in eine Richtung entlang der Zylinderachse 06 erzeugt, welche Richtung
dem Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche 10 zu der Lichteinkoppelfläche 09 entspricht.
[0087] Die Erzeugung der Propagation der durch den Strahlverlauf S widergespiegelten einzelnen
Lichtstrahlen im lichtleitenden Optikkörper 05 in eine Richtung entlang der Zylinderachse
06, welche Richtung dem Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche 10 zu der Lichteinkoppelfläche
09 entspricht, erfolgt dabei nach folgender Maßgabe:
- die Richtung verläuft parallel zur Zylinderachse 06, wenn die Lichtauskoppelfläche
10 und die Lichteinkoppelfläche 09 gleich groß sind.
- die Richtung ist entlang der Zylinderachse 06 divergierend, wenn die Lichtauskoppelfläche
10 größer als die Lichteinkoppelfläche 09 ist, und
- die Richtung ist entlang der Zylinderachse 06 konvergierend, wenn die Lichtauskoppelfläche
10 kleiner als die Lichteinkoppelfläche 09 ist.
[0088] Zusammengefasst wird hierdurch bei homogener Verteilung der Lichteinkopplung über
die Lichteinkoppelfläche 09 hinweg eine homogene Ausleuchtung der Lichtauskoppelfläche
10 erhalten. Darüber hinaus propagiert das an dessen Lichteinkoppelfläche 09 in den
lichtleitenden Optikkörper 05 eingekoppelte Licht in diesem zumindest weitgehend frei
von Totalreflexion bzw. Interaktion mit zwischen der Licheinkoppelfläche 09 und der
Lichtauskoppelfläche 10 liegenden optischen Grenzflächen des lichtleitenden Optikkörpers
05.
[0089] Sich hierdurch ergebende Vorteile sind, dass dadurch der lichtleitende Optikkörper
05 zur Befestigung des Lichtleiterelements 01 vorgesehen werden kann, indem dieser
beispielsweise in einem von vorzugsweise opaken Wandungen eingefassten Schacht gefasst
bzw. das Lichtleiterelement 01 mit dem lichtleitenden Optikkörper 05 durch einen solchen
Schacht geführt sein kann. Verbindet ein solcher Schacht einen von außerhalb einer
Leuchte einsehbaren Bereich mit einem von diesem durch eine opake Trennwand getrennten,
von außerhalb der Leuchte nicht einsehbaren Bereich eines Leuchteninnenraums, so kann
dadurch ein vollständiges Verbergen der Lichtquelle 02 in einer Leuchte erreicht werden.
[0090] Beispielsweise kann das Lichtleiterelement 01 hierbei mit seiner ersten Partie 04
zur Anordnung in einem vorzugsweise durch als Führungslamellen ausgebildeten Wandungen
begrenzten Schacht vorgesehen sein, aus dem das Lichtleiterelement 01 in der einen
mit der Lichtauskoppelrichtung übereinstimmenden Richtung nur mit seiner zweiten Partie
07 herausschaut. Beispielsweise können die Lichteinkoppelfläche 09 und die Lichtauskoppelfläche
10 des lichtleitenden Optikkörpers 05 der ersten Partie 04 bündig mit den beiden Schachtöffnungen
abschließen. Die zumindest weitgehend von Totalreflexion bzw. Interaktion mit optischen
Grenzflächen zwischen Lichteinkoppelfläche 09 und Lichtauskoppelfläche 10 freie Propagation
des Lichts im lichtleitenden Optikkörper 05 erlaubt eine solche Fassung, welche dann
auch weitgehend verlustfrei weil frei von ungewollter Lichtauskopplung an den die
Lichteinkoppelfläche 09 und die Lichtauskoppelfläche 10 verbindenden und parallel
zu den Schachtwänden verlaufenden Oberflächen des lichtleitenden Optikkörpers 05 ist.
[0091] Bei der beschriebenen Leuchte kann es sich beispielsweise um eine Kraftfahrzeugleuchte
mit einem von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum
handeln, bei der in dem Leuchteninnenraum in einem von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte
durch die Lichtscheibe hindurch einsehbaren Bereich die Lichtauskoppelfläche 10 ein
oder mehrere beschriebene Lichtleiterelemente 01 und in einem von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte
durch die Lichtscheibe hindurch nicht einsehbaren Bereich mindestens eine das von
ihr ausgestrahlte Licht durch das vorgesetzte Optikelement 08 in die Lichteinkoppelfläche
09 des Lichtleiterelements 01 einkoppelnde Lichtquelle 02 beherbergt sind.
[0092] Das dem lichtleitenden Optikkörper 05 vorgesetzte Optikelement 08 kann auf seiner
dem lichtleitenden Optikkörper 05 abgewandten ersten Seite 11 und auf seiner dem lichtleitenden
Optikkörper 05 zugewandten zweiten Seite 12 mit unterschiedlichen Linsen 13, 14 ausgeführt
sein. Ausgehend von der Lichtquelle 02 In Richtung des Strahlengangs des Lichts entlang
der Zylinderachse 06 gesehen kollimieren diese Linsen 13, 14, genauer die auf der
ersten Seite 11 angeordnete bzw. ausgebildete erste Linse 13 das Licht zunächst. Anschließend
konvergieren und/oder divergieren diese Linsen 13, 14, genauer die auf der zweiten
Seite 12 angeordnete bzw. ausgebildete zweite Linse 14 das Licht gegebenenfalls entsprechend
der oben erwähnten Maßgabe für die Bündelung bzw. Streuung des Lichts in Richtung
entsprechend der Geometrie der Lichteinkoppelfläche 09.
[0093] Eine beispielsweise geeignete Form für die auf der dem lichtleitenden Optikkörper
05 abgewandte erste Seite 11 des Optikelements 08 ausgebildeten erste Linse 13 ist
die einer Kollimator- bzw. Sammellinse. Diese kann dreidimensional oder beispielsweise
achsensymmetrisch zur Zylinderachse 06 geformt sein. Auch eine Überlagerung verschiedener
Geometrien in unterschiedlichen Richtungen normal zur Zylinderachse 06 sind denkbar.
[0094] Eine besonders geeignete Form für die auf der dem lichtleitenden Optikkörper 05 zugewandte
zweite Seite 12 des Optikelements 08 ausgebildeten zweite Linse 14 ist die eines Kartoffelchips.
Weist die kartoffelchipförmige zweite Linse 14 in einer Projektion entlang der Zylinderachse
06 gesehen unterschiedliche Erstreckungen auf, ist die größere Erstreckung des Kartoffelchips
bzw. der kartoffelchipförmigen zweiten Linse 14 dabei in Richtung einer größeren Ausdehnung
der Lichteinkoppelfläche 09 angeordnet. Die kleinere Erstreckung des Kartoffelchips
bzw. der kartoffelchipförmigen zweiten Linse 14 ist dabei in Richtung einer kleineren
Ausdehnung der Lichteinkoppelfläche 09 angeordnet.
[0095] Die zweite Linse 14 in Form eines Kartoffelchips konvergiert bzw. divergiert das
aus ihr austretende Licht in den durch die unterschiedlichen Erstreckungen der Linse
14 gebildeten Ebenen. Hierdurch können die Lichteinkoppelfläche 09 und die Lichtauskoppelfläche
10 sowie vorzugsweise der gesamte lichtleitende Optikkörper 05 ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis
ungleich 1, bevorzugt kleiner als ½ aufweisen. Vermittels der kartoffelchipförmigen
zweiten Linse 14 kann kreiskegelförmig abgestrahltes Licht einer punktförmigen Lichtquelle
02 in eine beliebig geformte, beispielsweise in einer Ansicht aus Richtung der Zylinderachse
06 rechteckige Lichteinkoppelfläche 09 eingekoppelt werden.
[0096] Der lichtleitende Optikkörper 05 und das aus Richtung einer Lichtquelle 02 gesehen
vorgesetzte Optikelement 08 können wie in Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt vermittels
mindestens eines bevorzugt seitlich der Lichteinkoppelfläche 09 parallel zur Zylinderachse
06 verlaufenden Stegs 15 miteinander verbunden sein. Dabei verbleibt ein Freiraum
zwischen der Lichteinkoppelfläche 09 des lichtleitenden Optikkörpers 05 und dem Optikelement
08.
[0097] Durch die einstückige Verbindung des lichtleitenden Optikkörpers 05 und des Optikelements
08 ist immer eine exakte Ausrichtung relativ zueinander sichergestellt, wodurch eine
hohe optische Güte erzielt wird. Wichtig ist hervorzuheben, dass dadurch auch die
Montage und der damit einhergehende Zeit- und Kostenaufwand zur Herstellung einer
mit einem solchen Lichtleiterelement 01 ausgestatteten Leuchte im Vergleich zum Stand
der Technik deutlich verringert werden kann.
[0098] Die Lichtauskoppelfläche 10 kann wie in den Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellt beispielsweise
im Wesentlichen eben ausgeführt sein. In einer Ansicht entlang der Zylinderachse 06
gesehen kann die Lichtauskoppelfläche 10 und damit unter der Voraussetzung der selben
Geometrie auch die Lichteinkoppelfläche 09 beispielsweise rechteckig ausgebildet sein.
Auch andere, in einer Ansicht entlang der Zylinderachse 06 gesehen beispielsweise
kreisrunde, elliptische, drei- oder mehreckige Geometrien sind möglich.
[0099] Die Lichtauskoppelfläche 10 kann wie in Fig. 1 und Fig. 2 deutlich erkennbar mit
einer optischen Struktur 16 versehen sein. Die optische Struktur 16 kann wenigstens
eine spezielle Optik umfassen, vorzugsweise mindestens eine Kissen- und/oder Walzenoptik.
Als optische Struktur 16 eignen sich beispielsweise auch an der Lichtauskoppelfläche
10 ausgebildete Prismen mit totalreflektierenden Eigenschaften.
[0100] Die optische Struktur 16 kann der Auskopplung des Licht beim Austritt aus der Lichtauskoppelfläche
10 des lichtleitenden Optikkörpers 05 gemäß einer vorgegebenen Lichtverteilung in
eine oder mehrere gewünschte Vorzugsrichtungen dienen.
[0101] Wichtig ist hervorzuheben, dass mehrere Lichtleiterelemente 01 wie in Fig. 1 dargestellt
zu einer bevorzugt einstückig ausgebildeten Lichtleiterelementbaugruppe 17 zusammengeschlossen
sein können.
[0102] Ebenso wichtig ist hervorzuheben, dass die auf der ersten Seite 11 des Optikelements
08 ausgebildete erste Linse 13 als eine sphärische-, asphärische- oder Freiformfläche
ausgeführt sein kann, ebenso wie die auf der zweiten Seite 12 des Optikelements 08
ausgebildete zweite Linse 14. Hierbei kann die sphärische und/oder asphärische Krümmung
in der tangentialen Ebene einen anderen Radius aufweisen, als die sphärische und/oder
asphärische Krümmung in der sagittalen Ebene. Ebenfalls können in der einen Ebene
eine konvexe und in der anderen Ebene eine konkave Form vorgesehen sein. Es kann sich
demnach um eine Art Zylinderfläche oder eine sphärische Fläche mit zylindrischer Überlagerung
oder wie beschrieben um eine kartoffelchipförmige, so genannte Potato-Chip-Linse handeln.
Letztgenannte hat in der tangentialen Ebene ein invertiertes Vorzeichen im Radius
im Vergleich zum Radius der tangentialen Ebene. Alle anderen Ebenen können selbstverständlich
alternativ oder zusätzlich auch in Betracht gezogen werden. Die Beträge der Radien
können unterschiedlich sein.
[0103] Hierdurch ist es möglich den Strahl in einer Ebene aufzuweiten und in der anderen
Ebene zu bündeln. Es handelt sich dann z. B. um eine Mischung aus zwei oder mehr optischen
Systemen.
[0104] Ein zusätzlicher Vorteil der frei von Interaktionen mit zwischen der Lichteinkoppelfläche
09 und der Lichtauskoppelfläche 10 des lichtleitenden Optikkörpers 05 liegenden optischen
Grenzflächen stattfindenden Propagation des Lichts im lichtleitenden Optikkörper ist,
dass die die Lichteinkoppelfläche 09 und die Lichtauskoppelfläche 10 miteinander verbindenden
Oberflächen des lichtleitenden Optikkörpers 05 nicht durch Polieren oder ähnliches
aufwändig bearbeitet sein müssen. Die Oberflächenqualität, wie etwa Rauheit, Formabweichung
etc. ist hier nicht kritisch. Dies hat erhebliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung
beispielsweise durch Einsparungen zusätzlicher Bearbeitungsschritte zur Folge.
[0105] Die Länge des lichtleitenden Optikkörpers 05 kann beliebig sein, da der Strahlengang
S frei von Interaktion verläuft.
[0106] Grundsätzlich ist denkbar, mehrere Optikelemente 08 dem lichtleitenden Optikkörper
05 vorzulagern.
[0107] Anstelle einer Linse 13 als erstes Element kann auch ein Compound Parabolic Concentrator
(CPC) je Lichtquelle 02 bzw. LED 03 eingesetzt werden.
[0108] Die Einkoppeloptik in dem CPC ist hierbei so ausgelegt, dass sie das Licht zu seinen
Seitenflächen hin quasi nicht ablenkt. Geeignet ist beispielsweise eine sphärische
bzw. kugelförmige Einkopplung, bei der das Licht weitestgehend normal auf die Einkoppelfläche
trifft und an dieser nicht bzw. sehr wenig bricht.
[0109] Das Licht, dass die Seitenflanken des CPCs nicht erreicht bzw. in einem kleinen Winkel
um die Zylinderachse 06 abstrahlt, muss mit einer eingebauten Linsenfläche parallelisiert
werden. Hierdurch ist das Licht vor dem Austritt aus dem CPC weitestgehend über den
gesamten Bereich im CPC parallelisiert. Dadurch kann es an der zweiten Seite 12 des
Optikelements 08 vorzugsweise mit einer kartoffelchipförmigen oder frei geformten
zweiten Linse 14 in den lichtleitenden Optikkörper 05 gelenkt werden.
[0110] Als Lichtquellen 02 kommen bevorzugt LEDs 03 bzw. LED-Chips 03 zum Einsatz.
[0111] Vorteile ergeben sich unter anderem durch eine exakte Ausrichtung der durch die Aussparung
voneinander abschnittsweise getrennten Partien des Optikelements.
[0112] Hierdurch wird eine besonders hohe optische Güte erzielt. Weitere Vorteile sind Kosteneinsparungen
bei der Herstellung, da nur noch ein Bauteil benötigt wird, im Vergleich zu beim Stand
der Technik benötigten getrennten Elementen und Optikscheiben. Hierdurch wird nur
noch ein Werkzeug benötigt. Auch ist keine Verspiegelung von Oberflächen nötig. Darüber
hinaus ergeben sich erhebliche Vereinfachungen bei der Montage, da hier keine separaten
Bauteile mehr getrennt montiert und zueinander ausgerichtet werden müssen.
[0113] Durch das Optikelement 08 können Lichtquellen 02, wie beispielsweise kostengünstig
herstellbare und einen hohen Wirkungsgrad der Umwandlung elektrischen Stroms in Licht
aufweisende LEDs 03, mit einer nicht zur Apertur des lichtleitenden Optikkörpers 05
passenden Abstrahlcharkteristik verwendet werden. Die Formung des Lichts erfolgt mit
Hilfe der Oberflächen.
[0114] Grundsätzlich kann der lichtleitende Optikkörper 05 an seiner Auskoppelfläche 10
auch in einem Winkel oder mit einem extrudierten Kurvenverlauf angeschnitten und mit
Auskoppelprismen versehen sein. Hierdurch kann das aus der Auskoppelfläche 10 austretende
Licht nach oben oder unten ausgekoppelt werden. Es kann dann eine große und gleichzeitig
breite Fläche homogen ausgeleuchtet werden, da über den gesamten Bereich ausgekoppelt
werden kann.
[0115] Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Lichtleiterelementen
für Leuchten, wie etwa für Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.
Bezugszeichenliste
[0116]
- 01
- Lichtleiterelement
- 02
- Lichtquelle
- 03
- LED
- 04
- erste Partie
- 05
- lichtleitender Optikkörper
- 06
- Zylinderachse
- 07
- zweite Partie
- 08
- Optikelement
- 09
- Lichteinkoppelfläche
- 10
- Lichtauskoppelfläche
- 11
- erste Seite
- 12
- zweite Seite
- 13
- erste Linse
- 14
- zweite Linse
- 15
- Steg
- 16
- optische Struktur
- 17
- Lichtleiterelementbaugruppe
- S
- Strahlengang
1. Lichtleiterelement (01) mit einer ersten Partie (04) umfassend einen zylinderförmigen,
lichtleitenden Optikkörper (05) und mit einer zweiten Partie (07), umfassend ein dem
lichtleitenden Optikkörper (05) vorgesetztes, in Richtung der Zylinderachse (06) des
lichtleitenden Optikkörpers (05) beabstandet von diesem angeordnetes und einstückig
mit diesem verbundenes Optikelement (08), wobei:
- der lichtleitende Optikkörper (05) eine Lichteinkoppelfläche (09) und eine dieser
gegenüber liegende Lichtauskoppelfläche (10) aufweist, durch deren Schwerpunkte die
Zylinderachse (06) verläuft,
- die Lichteinkoppelfläche (09) und die Lichtauskoppelfläche (10) entlang der Zylinderachse
(06) gesehen die selbe Geometrie ihrer äußeren Kontur normal zur Zylinderachse (06)
aufweisen,
- der Lichteinkoppelfläche (09) entlang der Zylinderachse (06) gegenüberliegend das
Optikelement (08) angeordnet ist,
- das Optikelement (08) von einer punktförmigen Lichtquelle (02) kegelförmig ausgestrahltes
Licht zunächst in Richtung parallel zur Zylinderachse (06) kollimiert und anschließend
entsprechend der Geometrie der Lichteinkoppelfläche (09) gleichmäßig auf diese verteilt,
und
- im lichtleitenden Optikkörper (05) entsprechend dem Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche
(09) zu der Lichteinkoppelfläche (10) eine Propagation in eine Richtung entlang der
Zylinderachse (06) stattfindet.
2. Lichtleiterelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach der Kollimation im Optikelement (08) eine Bündelung des Lichts vorgesehen ist,
wenn die Ausbreitung des kegelförmig ausgestrahlten Lichts in einer vom Optikelement
(08) eingenommenen, normal zur Zylinderachse (06) liegenden Ebene nach der Kollimation
in einer Richtung quer zur Zylinderachse (06) weiter voran geschritten ist, als die
entsprechende Abmessung der Lichteinkoppelfläche (09) in dieser Richtung beträgt.
3. Lichtleiterelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach der Kollimation im Optikelement (08) eine Streuung des Lichts vorgesehen ist,
wenn die Ausbreitung des kegelförmig ausgestrahlten Lichts in einer vom Optikelement
(08) eingenommenen, normal zur Zylinderachse (06) liegenden Ebene nach der Kollimation
in einer Richtung quer zur Zylinderachse (06) weniger weit voran geschritten ist,
als die entsprechende Abmessung der Lichteinkoppelfläche (09) in dieser Richtung beträgt.
4. Lichtleiterelement nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichteinkoppelfläche (09) eine Form aufweist, bei der das auf sie von dem Optikelement
(08) kommende Licht lokal unter Brechung in eine dem Größenverhältnis der Lichtauskoppelfläche
(10) zu der Lichteinkoppelfläche (09) entsprechende gewünschte Richtung umgelenkt
wird.
5. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Optikelement (08) auf seiner dem lichtleitenden Optikkörper (05) abgewandten
Seite (11) und auf seiner dem lichtleitenden Optikkörper (05) zugewandten Seite (12)
mit unterschiedlichen Linsen (13, 14) ausgeführt ist, welche in Richtung des Strahlengangs
(S) des Lichts dieses zunächst kollimieren und anschließend gegebenenfalls konvergieren
und/oder divergieren.
6. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Form der auf der dem lichtleitenden Optikkörper (05) zugewandten Seite des Optikelements
(08) ausgebildeten Linse (14) der eines Kartoffelchips entspricht.
7. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der lichtleitende Optikkörper (05) zur Durchführung durch einen von Wandungen begrenzten
Schacht zur Befestigung des Lichtleitelements (01) vorgesehen ist.
8. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der lichtleitende Optikkörper (05) und das Optikelement (08) vermittels mindestens
eines Stegs (15) miteinander verbunden sind, wobei ein Freiraum zwischen der Lichteinkoppelfläche
(09) des lichtleitenden Optikkörpers (05) und dem Optikelement (08) verbleibt.
9. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die selbe Geometrie der Lichteinkoppelfläche (09) und der dieser gegenüber liegenden
Lichtauskoppelfläche (10) die Form und/oder die Abmessungen der Flächen und/oder das
Verhältnis zweier oder mehrerer Abmessungen der Flächen zueinander umfasst.
10. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichteinkoppelfläche (09) und/oder die Lichtauskoppelfläche (10) eben und/oder
in Richtung der Zylinderachse (06) versetzt parallel zueinander angeordnet sind.
11. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtauskoppelfläche (10) mit einer optischen Struktur (16) versehen ist, welche
das Licht beim Austritt aus der Lichtauskoppelfläche (10) gemäß einer vorgegebenen
Lichtverteilung in eine oder mehrere gewünschte Vorzugsrichtungen auskoppelt.
12. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis der Lichteinkoppelfläche (09) und/oder der Lichtauskoppelfläche
(10) und/oder des lichtleitende Optikkörpers (05) kleiner als ½.
13. Lichtleiterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Lichtleiterelemente (01) zu einer Lichtleiterelementbaugruppe (17) zusammengeschlossen
sind.
14. Kraftfahrzeugleuchte mit einem von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen
Leuchteninnenraum,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Leuchteninnenraum in einem von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte durch die
Lichtscheibe hindurch einsehbaren Bereich die Lichtauskoppelfläche (10) eines Lichtleiterelements
(01) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und in einem von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte
durch die Lichtscheibe hindurch nicht einsehbaren Bereich mindestens eine das von
ihr ausgestrahlte Licht durch das vorgesetzte Optikelement (08) in die Lichteinkoppelfläche
(09) des Lichtleiterelements (01) einkoppelnde Lichtquelle (02, 03) beherbergt sind.
15. Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Leuchteninnenraum ein den von außerhalb der Kraftfahrzeugleuchte durch die
Lichtscheibe hindurch einsehbaren Bereich von dem von au ßerhalb der Kraftfahrzeugleuchte
durch die Lichtscheibe hindurch nicht einsehbaren Bereich miteinander verbindender
Schacht vorgesehen ist, durch den der lichtleitende Optikkörper (05) des Lichtleiterelements
(01) geführt ist.
1. A light guide element (01) with a first section (04) comprising a cylindrical, light-guiding
optical body (05) and with a second section (07) comprising an optical element (08)
placed in front of the light-guiding optical body (05), which optical element (08)
is arranged spaced apart from the light-guiding optical body (05) toward the cylinder
axis (06) of the light-guiding optical body (05), and which optical element (08) is
connected in one piece to the light-guiding optical body (05), wherein:
- the light-guiding optical body (05) has a light in-coupling surface (09) and a light
out-coupling surface (10) located opposite from the light in-coupling surface (09),
with the cylinder axis (06) running through the focal points of the light in-coupling
surface (09) and the light out-coupling surface (10);
- the outer contours of light in-coupling surface (09) and of the light out-coupling
surface (10) have the same geometry normal to the cylinder axis (06), as seen along
the cylinder axis (06);
- the optical element (08) is arranged opposite from the light in-coupling surface
(09) along the cylinder axis (06);
- the optical element (08) first collimates the light, which is conically emitted
from a point light source (02), in a direction in parallel to the cylinder axis (06)
and then distributes it evenly onto the light in-coupling surface (09) corresponding
to the geometry of the light in-coupling surface (09); and
- a propagation in a direction along the cylinder axis (06) takes place in the light-guiding
optical body (05), the propagation corresponding to the size ratio of the light out-coupling
surface (09) to the light in-coupling surface (10).
2. The light guide element as recited in claim 1,
characterised in that
a bundling of the light will be provided after the collimation in the optical element
(08) if the spreading of the conically emitted light in a direction transversely to
the cylinder axis (06) after the collimation has proceeded further in a plane taken
by the optical element (08) and located normal to the cylinder axis (06), than the
corresponding dimension of the light in-coupling surface amounts to (09) in this direction.
3. The light guide element as recited in claim 1 or 2,
characterised in that
a scattering of the light will be provided after the collimation in the optical element
(08) if the spreading of the conically emitted light in a direction transversely to
the cylinder axis (06) after the collimation has proceeded less in a plane taken by
the optical element (08) and located normal to the cylinder axis (06), than the corresponding
dimension of the light in-coupling surface amounts to (09) in this direction.
4. The light guide element as recited in claim 1, 2, or 3,
characterised in that
the light in-coupling surface (09) has a form in which the light impinging on it from
the optical element (08) is locally deflected under refraction into a desired direction
corresponding to the size ratio of the light out-coupling surface (10) to the light
in-coupling surface (09).
5. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
the optical element (08) is designed with different lenses (13, 14) on the side (11)
of the optical element (08) that is averted from the light-guiding optical body (05)
and on the side (12) of the optical element (08) that faces toward the light-guiding
optical body (05), which lenses (13, 14) first collimate the light in the direction
of the optical path (S) and then converge and/or diverge it, as the case may be.
6. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
the form of the lens (14) formed on the side of the optical element (08) that faces
toward the light-guiding optical body (05) corresponds to that of a potato chip.
7. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
the light-guiding optical body (05) is provided for being passed through a shaft delimited
by walls for fixing the light guide element (01).
8. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
the light-guiding optical body (05) and the optical element (08) are connected to
each other by means of at least one web (15), wherein a free space remains between
the light in-coupling surface (09) of the light-guiding optical body (05) and the
optical element (08).
9. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
the same geometry of the light in-coupling surface (09) and the light out-coupling
surface (10) located opposite from the light in-coupling surface (09) comprises the
form and/or the dimensions of the surfaces and/or the ratio of two or more dimensions
of the surfaces to each other.
10. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
the light in-coupling surface (09) and/or the light out-coupling surface (10) are
arranged to be planar parallel and/or offset parallel toward the cylinder axis (06)
to each other.
11. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
the light out-coupling surface (10) is provided with an optical structure (16), which
couples out the light according to a specified light distribution to one or more desired
preferred directions when the light exits from the light out-coupling surface (10).
12. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised by
a height-to-width ratio of the light in-coupling surface (09) and/or of the light
out-coupling surface (10) and/or of the light-guiding optical body (05) smaller than
½.
13. The light guide element as recited in one of the previous claims,
characterised in that
a plurality of light guide elements (01) are integrated into a light guide element
assembly (17).
14. A vehicle lamp with a lamp interior, which is enclosed by a lamp housing and a light
lens,
characterised in that
the light out-coupling surface (10) of a light guide element (01) as recited in one
of the claims 1 to 13 is accommodated in the lamp interior in an area that is visible
through the light lens from outside the motor vehicle lamp and at least one light
source (02, 03), which couples the light emitted by it through the optical element
(08) placed in front into the light in-coupling surface (09) of the light guide element
(01), is accommodated in an area that is not visible through the light lens from outside
the motor vehicle lamp.
15. The motor vehicle lamp as recited in claim 14,
characterised in that
a shaft is provided in the lamp interior, which shaft connects the area that is visible
through the light lens from outside the motor vehicle lamp and the area that is not
visible through the light lens from outside the motor vehicle lamp, which shaft the
light-guiding optical body (05) of the light guide element (01) is passed through.
1. Elément de guide de lumière (01) avec une première partie (04) comprenant un corps
optique (05) cylindrique conducteur de lumière et avec une deuxième partie (07) comprenant
un élément optique (08) placé devant ledit corps optique (05) conducteur de lumière,
espacé de celui-ci en direction de l'axe de cylindre (06) du corps optique (05) conducteur
de lumière et relié d'un seul tenant à celui-ci, dans lequel:
- ledit corps optique (05) conducteur de lumière présente une surface d'injection
de lumière (09) et une surface d'extraction de lumière (10) située en regard de celle-ci,
par les centres de gravité de celles-ci passe l'axe de cylindre (06),
- la surface d'injection de lumière (09) et la surface d'extraction de lumière (10),
vues suivant l'axe de cylindre (06), présentent la même géométrie de leur contour
extérieur normal à l'axe de cylindre (06),
- ledit élément optique (08) est disposé en regard, suivant l'axe de cylindre (06),
de ladite surface d'injection de lumière (09),
- d'abord, ledit élément optique (08) collimate, en direction parallèle à l'axe de
cylindre (06), de la lumière rayonnée coniquement par une source de lumière (02) ponctuelle,
et, ensuite, la répartit, en fonction de la géométrie de la surface d'injection de
lumière (09), uniformément sur celle-ci, et
- dans ledit corps optique (05) conducteur de lumière a lieu une propagation dans
une direction suivant l'axe de cylindre (06), en fonction du rapport de grandeur de
la surface d'extraction de lumière (09) à la surface d'injection de lumière (10).
2. Elément de guide de lumière selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après la collimation dans ledit élément optique (08), une concentration de la lumière
est prévue, lorsque la propagation de la lumière rayonnée coniquement, dans un plan
occupé par l'élément optique (08) et normal à l'axe de cylindre (06), a avancé, après
la collimation, dans une direction transversale à l'axe de cylindre (06) de telle
manière qu'elle est plus importante que la dimension correspondante de la surface
d'injection de lumière (09) dans cette direction.
3. Elément de guide de lumière selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que, après la collimation dans ledit élément optique (08), une dispersion de la lumière
est prévue, lorsque la propagation de la lumière rayonnée coniquement, dans un plan
occupé par l'élément optique (08) et normal à l'axe de cylindre (06), a avancé, après
la collimation, dans une direction transversale à l'axe de cylindre (06) de telle
manière qu'elle est plus faible que la dimension correspondante de la surface d'injection
de lumière (09) dans cette direction.
4. Elément de guide de lumière selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la surface d'injection de lumière (09) présente une forme dans laquelle la lumière
provenant de l'élément optique (08) et la rencontrant est déviée localement, par réfraction,
dans une direction souhaitée correspondant au rapport de grandeur de la surface d'extraction
de lumière (10) à la surface d'injection de lumière (09).
5. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que, sur sa face (11) opposée au corps optique (05) conducteur de lumière et sur sa face
(12) montrant en direction du corps optique (05) conducteur de lumière, ledit élément
optique (08) est réalisé avec des lentilles (13, 14) différentes qui, en direction
de la marche des rayons (S) de la lumière, d'abord, collimatent celle-ci et, ensuite,
le cas échéant, la font converger et/ou diverger.
6. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que la forme de la lentille (14) qui est réalisée sur la face de l'élément optique (08)
tournée vers le corps optique (05) conducteur de lumière correspond à celle d'une
chip de pomme de terre.
7. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que ledit corps optique (05) conducteur de lumière est prévu pour le faire passer à travers
une gaine délimitée par des parois, pour la fixation de l'élément de guide de lumière
(01).
8. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que ledit corps optique (05) conducteur de lumière et ledit élément optique (08) sont
reliés entre eux par l'intermédiaire d'au moins une entretoise (15), un espace libre
restant entre la surface d'injection de lumière (09) du corps optique (05) conducteur
de lumière et l'élément optique (08).
9. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que la même géométrie de la surface d'injection de lumière (09) et de la surface d'extraction
de lumière (10) située en regard de celle-ci comprend la forme et/ou les dimensions
des surfaces et/ou le rapport de deux dimensions ou plus des surfaces l'une par rapport
à l'autre.
10. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que la surface d'injection de lumière (09) et/ou la surface d'extraction de lumière (10)
sont planes et/ou sont disposées parallèlement l'une à l'autre, à décalage en direction
de l'axe de cylindre (06).
11. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que la surface d'extraction de lumière (10) est pourvue d'une structure optique (16)
qui extrait la lumière, lorsqu'elle sort de la surface d'extraction de lumière (10),
dans une ou plusieurs directions préférentielles souhaitées selon une répartition
de lumière donnée.
12. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par un rapport hauteur-largeur de la surface d'injection de lumière (09) et/ou de la
surface d'extraction de lumière (10) et/ou du corps optique (05) conducteur de lumière
qui est inférieur à 1/2.
13. Elément de guide de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que plusieurs éléments de guide de lumière (01) sont réunis pour former un ensemble d'éléments
de guide de lumière (17).
14. Lampe de véhicule automobile comprenant un volume intérieur de lampe entouré d'un
boîtier de lampe et d'une glace, caractérisée par le fait que dans ledit volume intérieur de lampe, dans une zone visible de l'extérieur de la
lampe de véhicule automobile à travers ladite glace, est logée la surface d'extraction
de lumière (10) d'un élément de guide de lumière (01) selon l'une quelconque des revendications
1 à 13, et, dans une zone non visible de l'extérieur de la lampe de véhicule automobile
à travers ladite glace, est logée au moins une source de lumière (02, 03) qui injecte
la lumière rayonnée par elle, à travers ledit élément optique (08) placé devant, dans
la surface d'injection de lumière (09) de l'élément de guide de lumière (01).
15. Lampe de véhicule automobile selon la revendication 14, caractérisée par le fait que dans le volume intérieur de lampe est prévue une gaine qui relie l'une à l'autre
ladite zone visible de l'extérieur de la lampe de véhicule automobile à travers ladite
glace et ladite zone non visible de l'extérieur de la lampe de véhicule automobile
à travers ladite glace, gaine à travers lequel passe le corps optique (05) conducteur
de lumière de l'élément de guide de lumière (01).