Die Erfindung betrifft eine Leuchtenoptik für Leuchten von Fahrzeugen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Der Gesetzgeber legt für Kraftfahrzeugleuchten winkelabhängige maximale Lichtstärken fest. Um diese gesetzliche Forderung zu erfüllen, wird das vom Leuchtmittel abgestrahlte Licht durch eine Fresnellinse parallelisiert und anschließend durch geeignete Linsen in einer Lichtscheibe der Leuchte in die vorgeschriebenen Richtungen gestreut. Der Gesetzgeber schreibt eine Lichtintensität-Winkel-Kennlinie vor, die eine rechteckige Lichtverteilung kennzeichnet, wie sie in Fig. 7 mit 6 bezeichnet ist. Kritisch bei dieser gesetzlich vorgeschriebenen Kennlinie sind die Punkte 8 und 9, die in einem Winkel von +10° und ―10° noch eine verhältnismäßig hohe Lichtintensität vorschreiben. Diese Kennlinie kann mit der beschriebenen Leuchte, die Fresnellinsen und Streulinsen aufweist, nicht erreicht werden. Aus diesem Grunde werden hinsichtlich ihrer Lichtstärke überdimensionierte Leuchtmittel verwendet, die im Winkel 0° eine sehr hohe Lichtintensität aufweisen und deren Intensität-Winkel-Kennlinie sehr breit ist. Aufgrund dieser Überdimensionierung wird zwar der kritische Bereich 8 und 9 der gesetzlich vorgeschriebenen Kennlinie 6 erfüllt, jedoch tritt infolge der Überdimensionierung des Leuchtmittels eine erhebliche Wärmeentwicklung auf, die nachteilig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Leuchtenoptik so auszubilden, daß die gesetzlich vorgeschriebene Kennlinie für eine Leuchte ohne hinsichtlich der Lichtstärke überdimensionierte Leuchtmittel erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Leuchtenoptik erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik ist das Linsenelement mit wenigstens einer Durchbrechung versehen. Durch sie tritt ein Teil der vom Leuchtmittel ausgehenden Strahlen ungebrochen hindurch. Dadurch ist in diesem Bereich eine erhöhte Lichtintensität vorgesehen, da dieser Teil der Lichtstrahlen nicht durch das Material des Linsenelementes hindurchtreten muß. Die maximale Lichtintensität wird um den Grad abgesenkt, um den der Teil der Lichtstrahlen durch die Durchbrechung hindurchtritt. Auf diese Weise wird mit der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik eine Kennlinie erreicht, deren Maximum im Winkel 0° nicht nur höher liegt als das gesetzlich vorgeschriebene Maximum der Lichtintensität, sondern die insbesondere auch die kritischen Punkte 8, 9 der Lichtintensität bei den Winkeln +10° und ―10° zumindest erfüllt, vorzugsweise sogar übersteigt. Die vom Gesetzgeber vorgeschriebene rechteckige Kennlinie wird durch Einsatz der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik angenähert, ohne daß Leuchtmittel verwendet werden, die eine besonders hohe Lichtintensität aufweisen. Darum ist auch die Wärmeentwicklung in der Leuchte gering, so daß die damit verbundenen Nachteile, wie kritische Erwärmung von Kunststoffteilen in der Leuchte, vermieden werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- in schematischer Darstellung eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer erfindungsgemäßen Leuchtenoptik,
- Fig. 2
- in vergrößerter und perspektivischer Darstellung einen Teil der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik,
- Fig. 3 bis Fig. 7
- verschiedene Intensität-Winkel-Diagramme.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Leuchte für ein Kraftfahrzeug. Es hat ein Leuchtengehäuse 1, in dem ein Reflektor 2 untergebracht ist. Er reflektiert einen Teil der von einem Leuchtmittel 3 ausgesandten Strahlen zu einem Lichtfenster 4, durch das die Strahlen nach außen treten. Im Strahlungsweg zwischen dem Leuchtmittel 3 und dem Lichtfenster 4 liegt eine Leuchtenoptik 5, die so gestaltet ist, daß die vom Gesetzgeber geforderte winkelabhängige maximale Lichtstärke in konstruktiv einfacher Weise erreicht wird.
Fig. 7 zeigt die vom Gesetzgeber für solche Kraftfahrzeugleuchten geforderte winkelabhängige maximale Lichtstärke (Kennlinie 6). In diesem Diagramm ist die Intensität I gegen den Leuchtwinkel Ω aufgetragen. Der Gesetzgeber schreibt vor, daß in einem Winkelbereich zwischen ―5° und +5° die maximale Lichtintensität vorhanden ist. In einem Winkelbereich von ―5 bis ―10° und +5 bis +10° ist die maximale Lichtstärke I geringer, jedoch in diesem Winkelbereich auf einem konstanten Niveau. Bisher ist es bekannt, das vom Leuchtmittel 3 ausgesandte Licht durch eine Fresnellinse zu parallelisieren und anschließend durch geeignete Linsen in die vorgegebenen Richtungen zu streuen. Hierbei ergibt sich ein Kennlinienverlauf 7, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. Es ist erkennbar, daß zwar die maximale Lichtstärke I im Bereich zwischen 0° und ―5° bzw. +5° erreicht wird, daß aber die kritischen Bereiche 8 und 9 der geforderten Kennlinie 6 nicht erfüllt werden. In diesen Bereichen ist die Lichtstärke wesentlich geringer, als sie vom Gesetzgeber gefordert wird.
Fig. 3 zeigt die Lichtstärke-Winkel-Kennlinie einer LED als Leuchtmittel. Es ist erkennbar, daß die LED nur eine geringe maximale Lichtstärke I im Mittelbereich hat und daß diese Lichtstärke mit zunehmendem Winkel in beiden Richtungen rasch abnimmt. Mit einem solchen Leuchtmittel kann der gesetzliche Kennlinienverlauf 6 nicht erreicht werden.
Wird eine solche LED mit einer Fresnellinse kombiniert, ergibt sich die Lichtstärke-Winkel-Kennlinie 10 gemäß Fig. 4. Nunmehr wird im Mittelbereich eine sehr hohe Lichtstärke I erzielt, die allerdings, ausgehend vom Winkel 0°, nach beiden Seiten hin sehr rasch abfällt. Mit einer solchen Leuchtenoptik kann zwar der in 0°-Richtung geforderte maximale Lichtstärkenwert erreicht werden, jedoch werden die maximalen Lichtstärkewerte insbesondere in den kritischen Bereichen 8 und 9 der gesetzlichen Kennlinie 6 nicht erreicht.
Um die Lichtstärkenverteilung gemäß Kennlinie 6 in konstruktiv einfacher Weise zu erreichen, wird die Leuchtenoptik 5 eingesetzt, die anhand von Fig. 2 näher erläutert werden soll. Diese Leuchtenoptik 5 hat ein lichtbrechendes Element 11, das vorzugsweise eine Fresnellinse ist, aber auch, je nach Anforderungen an die Kraftfahrzeugleuchte, eine Streulinse sein kann. Die vom Leuchtmittel 3 ausgesandten Strahlen werden durch die Fresnellinse 11 in die erforderliche Richtung gelenkt und parallelisiert. Eine solche Fresnellinse 11 in Verbindung mit einer nachgeschalteten Streuoptik, die an der Innenseite des Lichtfensters 4 vorgesehen sein kann, hat eine Intensität-Winkel-Kennlinie 14 gemäß Fig. 5. Im Winkelbereich von 0° bis ±5° ist die maximale Intensität I höher, als vom Gesetzgeber gefordert. In den Bereichen 8, 9 ist allerdings die maximale Lichtintensität zu gering. Aus diesem Grunde ist die Leuchtenoptik 5 mit einer Durchbrechung 12 versehen, durch welche ein Teil der vom Leuchtmittel 3 ausgesandten Strahlen ohne Brechung hindurchtritt. Die Durchbrechung 12 ist in bezug auf das Leuchtmittel 3 so angeordnet, daß die durch die Durchbrechung hindurchtretenden Strahlen in Richtung des kritischen Punktes 8 bzw. 9 des gesetzlichen Kennlinienverlaufes 6 gerichtet sind. Die Durchbrechung 12 hat eine Querschnittsfläche, die im Ausführungsbeispiel 10 % der Gesamtfläche der Fresnellinse 11 beträgt. Dies hat zur Folge, daß die gesamte Lichtintensität um 10 % gesenkt wird. Gleichzeitig wird aber die Lichtintensität I im kritischen Punkt 8 bzw. 9 der Kennlinie 6 um denjenigen Betrag erhöht, den das Leuchtmittel 3 in diese Richtung strahlt. Bei Einsatz der beschriebenen Leuchtenoptik 5 ergibt sich somit ein Kennlinienverlauf 13 gemäß Fig. 7. Aufgrund der Durchbrechung 12 wird die Lichtintensität I in dem entsprechenden Winkelbereich erhöht, so daß die vom Gesetzgeber geforderte maximale Lichtstärke am kritischen Punkt 8 bzw. 9 ohne konstruktiven Aufwand erreicht wird. In Fig. 2 ist beispielhaft dargestellt, daß die Leuchtenoptik 5 nur eine Durchbrechung 12 aufweist. Damit wird lediglich einer der beiden kritischen Bereiche 8 oder 9 der gesetzlich vorgeschriebenen Kennlinie 6 durch eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer solchen Leuchtenoptik 5 erfüllt. Soll die maximale Lichtstärke in den beiden kritischen Bereichen 8, 9 den gesetzlichen Maximalwert erreichen oder gar überschreiten, wird die Leuchtenoptik 5 mit zwei Durchbrechungen 12 versehen, durch welche ein Teil der vom Leuchtmittel 3 ausgehenden Strahlen ungebrochen durchtritt.
Fig. 6 zeigt den Kennlinienverlauf 15 zweier Lochblenden, die im Winkel ±10° zur Hauptstrahlrichtung liegen. Durch die Kombination dieser Lochblenden 12 mit der Fresnellinse 11 ergibt sich die Kennlinie 13 gemäß Fig. 7. Bei dieser Kennlinie 13 ist berücksichtigt, daß die durch die Fresnellinie 11 und die Durchbrechung(en) 12 hindurchtretenden Strahlen des Leuchtmittels 3 durch die Streuoptik, die beispielsweise an der Innenseite des Lichtfensters 4 vorgesehen sein kann, in die gewünschten Richtungen gelenkt werden.
Bei Verwendung der Leuchtenoptik 5 ist eine Überdimensionierung des Leuchtmittels 3 hinsichtlich der Lichtstärke nicht erforderlich. Das Leuchtmittel 3, das eine Glühlampe, eine LED oder ein sonstiger Leuchtkörper sein kann, muß hinsichtlich seiner Lichtstärke nicht überdimensioniert werden. Aufgrund der wenigstens einen Durchbrechung 12 in der Leuchtenoptik 5 wird in einfacher Weise gewährleistet, daß in einem seitlichen Winkelbereich die vom Gesetzgeber geforderte maximale Lichtintensität erreicht wird. Die Durchbrechung kann nachträglich an der Leuchtenoptik 5 angebracht werden, so daß Werkzeugkosten für die Herstellung der Leuchtenoptik gespart werden können.