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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtleiter für ein Lichtmodul einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, wobei der Lichtleiter einen Lichteinkopplungsabschnitt an einem ersten Ende und/oder an einem zweiten Ende aufweist und einen sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende wenigstens teilweise erstreckenden Lichtauskopplungsabschnitt mit einer Vorderseite zur Lichtauskopplung und mit einer Rückseite umfasst.
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STAND DER TECHNIK
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In vielen modernen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung werden Lichtfunktionen wie Tagfahrlicht, Positionslicht oder Blinker durch Lichtmodule ausgeführt, welche ein Leuchtmittel, insbesondere basierend auf lichtemittierenden Dioden (LED), und einen zugeordneten Lichtleiter umfassen. Der Lichtleiter weist üblicherweise eine zylinderartige Gestalt auf, wobei ein oder beide Endabschnitte zur Lichteinkopplung ausgebildet sind und die Lichtauskopplung über einen vorderseitigen Abschnitt der Lichtleitermantelfläche erfolgt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2012 108 855 A1 einen Lichtleiter mit einem defokussierenden Lichteinkopplungsabschnitt und einer Vielzahl an prismenartigen Lichtauskoppelelementen, welche entlang der rückwärtigen Mantelfläche des Lichtleiters angeordnet sind. Die Auskoppelelemente lenken das eingekoppelte Licht in Richtung der vorderseitigen Mantelfläche um, und bringen es somit zum Austritt aus dem Lichtleiter. Nachteilig an einem derartigen Lichtleiter aus dem Stand der Technik ist der hohe Entwicklungs- und Fertigungsaufwand zur Einbringung der Auskoppelelemente in die Mantelfläche.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Gestaltungsform eines Lichtleiters, insbesondere für die eingangs genannten Lichtfunktion, vorzuschlagen, welche sich im Vergleich zu Lichtleitern aus dem Stand der Technik durch eine konstruktiv und fertigungsseitig einfachere Ausführung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lichtleiter eines Lichtmoduls einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der zur Lichtauskopplung vorgesehene Lichtauskopplungsabschnitt des Lichtleiters fluoreszierende Leuchtpigmente enthält. Als Leuchtpigmente werden Pigmente bezeichnet, welche eingestrahltes Licht remittieren und dabei in der Regel die Wellenlänge konvertieren. Durch Konvertierung in Wellenlängenbereiche, auf welche das Auge empfindlich regiert, kann so die Lichtausbeute gesteigert werden.
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Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die isotrope Lichtausstrahlung der willkürlich orientierten Leuchtpigmente zur Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter zu nutzen, wodurch vorteilhaft auf die aus dem Stand der Technik bekannten Auskoppelelemente verzichtet werden kann. Das zugeordnete Leuchtmittel dient somit der Anregung der Leuchtpigmente und die von den Leuchtpigmenten abgegebene und aus dem Lichtleiter ausgekoppelte Fluoreszenzstrahlung erzeugt den beabsichtigten Beleuchtungseffekt.
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Vorzugsweise liegen die typischerweise nanoskaligen Leuchtpigmente im Körper des Lichtauskopplungsabschnitt feindispers verteilt vor, wodurch ein äußerst homogener Lichteindruck erzeugt werden kann.
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Über die Auswahl der verwendeten Leuchtpigmente kann vorteilhaft die Farbe des remittierten Lichts festgelegt werden. Beispielsweise können die Leuchtpigmente ein Absorptionsspektrum mit einem Maximum im ultravioletten und/oder blauen Spektralbereich und ein Emissionsspektrum mit einem Maximum im gelben oder roten Spektralbereich aufweisen. Damit ist es möglich, Lichtfunktionen von Blinkern (gelb) oder in der Heckleuchte (rot) darzustellen. Es ist auch möglich weißes Licht für beispielsweise Tagfahrlichter (DRL) zu erzeugen. Dabei wird insbesondere die additive Farbmischung ausgenutzt, wobei unterschiedliche Wellenlängenbereiche aus Konvertierungen verschiedener Moleküle oder der Lichtquelle selbst superpositioniert werden.
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In vorteilhafter Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Lichtleiter eine Reflexionsbeschichtung auf der Rückseite des Lichtauskopplungsabschnitts und/oder an dem zweiten, nicht zur Lichteinkopplung verwendeten Endabschnitt auf. Eine solche Reflexionsbeschichtung kann beispielsweise aus einem dünnen Metallfilm bestehen, welcher auftreffendes Licht in das Innere des Lichtauskopplungsabschnitts reflektiert. Mittels einer derartigen Verspiegelung der Rückseite des Lichtauskopplungsausschnitts wird die Intensität des aus der gegenüberliegenden Vorderseite austretenden Lichtstroms signifikant erhöht. Eine entsprechende Verspiegelung der Stirnfläche des Lichtleiters an seinem zweiten Endabschnitt dient zusätzlich dazu, nicht von den Leuchtpigmenten absorbiertes Licht des primären Leuchtmittels zu einem abermaligen Durchlaufen des Lichtauskopplungsabschnitts zurückzuwerfen. Insgesamt wird durch diese Maßnahmen die Lichtausbeute der zugehörigen Beleuchtungseinrichtung erhöht und Abwärmeverluste werden reduziert.
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Vorzugsweise bestehen die verwendeten Leuchtpigmente aus organischen Farbkonvertierungsmolekülen. Im Vergleich zu dotierten anorganischen Pigmenten, beispielsweise auf Basis von Zinksulfid, können organische Farbkonvertierungsmoleküle fertigungstechnisch einfacher in den Lichtleiter integriert werden.
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Der Lichtleiter ist vorzugsweise aus einem Silikon gefertigt, insbesondere mittels eines Spritzgussverfahrens. Optische Silikone sind hochtransparent und zeichnen sich ferner durch eine hohe Beständigkeit ihrer optischen und mechanischen Eigenschaften in einem weiten Temperaturbereich und bei schnellen Temperaturwechseln aus.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung umfassend ein Gehäuse mit einer durch eine transparente Abschlussscheibe verschlossenen Lichtaustrittsöffnung und mit einem darin angeordneten Lichtmodul, welches wenigstens ein Leuchtmittel und wenigstens einen erfindungsgemäßen Lichtleiter umfasst, wobei die Vorderseite des Lichtauskopplungsabschnitts des Lichtleiters zur Abschlussscheibe orientiert ist.
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Vorzugsweise kann dabei der Lichtleiter in die Abschlussscheibe integriert sein oder der Lichtleiter wird durch wenigstens einen Abschnitt der Abschlussscheibe selbst gebildet. Bei ersterer Ausführungsform weist die Abschlussscheibe beispielsweise eine geeignet geformte Aufnahme auf, in welcher zumindest der Lichtauskopplungsabschnitt des Lichtleiters platzsparend aufgenommen ist. Alternativ kann die Abschlussscheibe selbst wenigstens abschnittsweise Leuchtpigmente enthalten, wobei die zur Fluoreszenz erforderliche Anregungsstrahlung randseitig in die Abschlussscheibe eingekoppelt wird. Dabei darf der Krümmungsradius der Abschlussscheibe nicht zu klein gewählt werden, um eine Lichtleitfunktion der Abdeckscheibe per Totalreflexion an ihrer Vorder- und Hinterseite zu gewährleisten. Die Verwendung eines separaten Lichtleiter ist bei einer solchen Bauform obsolet, da die gewünschte Lichtfunktion innerhalb der Abschlussscheibe durch die darin enthaltenen Leuchtpigmente erzeugt wird. In einer speziellen Ausführungsform sind die Leuchtpigmente im Körper der Abschlussscheibe inhomogen verteilt, so dass beispielsweise komplexe Lichtsignaturen nach designerischen Vorgaben realisiert werden können.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäßen Lichtleiter, basierend auf Spritzgießen einer mit Leuchtpigmenten versehenen Spritzgussmasse.
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Figurenliste
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 Querschnitt einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, und
- 2 Frontansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.
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1 zeigt einen Querschnitt eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 300, wobei die Schnittebene in Bezug auf ein zugehöriges Fahrzeug horizontal verläuft. Die Beleuchtungseinrichtung 300 umfasst das Gehäuse 31, die daran befestigte transparente Abschlussscheibe 32 und das Lichtmodul 200, welches das Leuchtmittel 21 und den Lichtleiter 100 aufweist.
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Der Lichtleiter 100 weist im Wesentlichen die gleiche Krümmung wie die Abschlussscheibe 32 auf und ist in einem gleichmäßigen Abstand zu dieser angeordnet. Dabei ist die Vorderseite 14a des Lichtauskopplungsabschnitts 14 zu der Abschlussscheibe orientiert und die von der Abschlussscheibe 32 abgewandte Rückseite 14b ist mit einer Reflexionsschicht 16 versehen. In dieser Anordnung kann das von den Leuchtpigmenten 15 remittierte Licht den Lichtleiter 100 über die Vorderseite 14a verlassen und durch die Abschlussscheibe 32 austreten. Der Querschnitt des Lichtauskopplungsabschnitts 14 ist dabei beispielsweise kreisförmig, so dass über die Größe des mit der Reflexionsschicht 16 beschichteten Kreissegments Einfluss auf die Divergenz des ausgekoppelten Lichtstrahls genommen werden kann.
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Die Leuchtpigmente 15 sind hier der Anschaulichkeit halber übergroß und in geringer Dichte dargestellt, in einem tatsächlichen Bauteil liegen sie in nanoskaliger Größe und in dichter, feindisperser Anordnung vor. Das von dem Leuchtmittel 21 eingestrahlte Licht weist vorzugsweise einen hohen UV- und Blauanteil auf und wird von den Farbpigmenten 15 in einen der gewünschten Lichtfunktion entsprechenden Farbton konvertiert, beispielsweise in gelbes Licht für eine Anwendung als Blinker.
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Die Einkopplung des anregenden Lichtes des Leuchtmittels
21 erfolgt in den ersten Endabschnitt
11 des Lichtleiters
100 über den Lichteinkopplungsabschnitt
13, welcher beispielsweise als ein aus der
DE 10 2012 108 855 A1 bekannter Defokussierkörper ausgebildet sein kann. Die Stirnseite am zweiten Endabschnitt
12 des Lichtleiters
100 ist ebenfalls mit einer Reflexionsschicht
16 beschichtet, so dass insbesondere primäre Anregungsstrahlung, welche beim ersten Durchgang durch den Lichtleiter
100 nicht von den Farbpigmenten
15 absorbiert worden ist, abermals durch den optisch aktiven Lichtauskopplungsabschnitt
14 geleitet wird. Alternativ könnten auch am zweiten Endabschnitt
12 ein entsprechender Lichteinkopplungsabschnitt und ein weiteres Leuchtmittel angeordnet sein, beispielsweise um bei einem besonders langen Lichtauskopplungsabschnitt
14 einen ausreichend hohen Lichtstrom zur Anregung der Leuchtpigmente
15 zu erzeugen.
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2 zeigt eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 300 in Form eines Frontscheinwerfers, welcher in der Funktion eines Tagfahrlichtes ein Lichtmodul 200 mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter 100 umfasst, sowie Abblendlicht 33, Fernlicht 34 und Blinker 35.
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Der Lichtleiter 100 ist mit der Vorderseite 14a seines Lichtauskopplungsabschnitts 14 hinter der Abschlussscheibe 32 angeordnet und weist eine an designerische Vorgaben angepasste, geschwungene Form auf. Um den für ein Tagfahrlicht geforderten weißen Farbeindruck zu erzielen kann beispielsweise eine geeignete Mischung unterschiedlicher Leuchtpigmente 15 in den Lichtleiter 100 eingebracht sein, deren Mischfarbe sich etwa aus gelben und blauen Anteilen zusammensetzt.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Lichtleiter
- 11
- erster Endabschnitt
- 12
- zweiter Endabschnitt
- 13
- Lichteinkopplungsabschnitt
- 14
- Lichtauskopplungsabschnitt
- 15
- Leuchtpigment
- 16
- Reflexionsbeschichtung
- 200
- Lichtmodul
- 21
- Leuchtmittel
- 300
- Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung
- 31
- Gehäuse
- 32
- Abschlussscheibe
- 33
- Abblendlicht
- 34
- Fernlicht
- 35
- Blinker
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012108855 A1 [0002, 0019]