DE102011001769A1

DE102011001769A1 - Leuchte für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011001769A1
Application number: DE102011001769A
Authority: DE
Inventors: Angela Luschinski; Wolfgang Menk
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für ein Fahrzeug enthaltend eine Lichtquelle, enthaltend einen der Lichtquelle zugeordneten Reflektor mit einer Reflexionsfläche zum Umlenken von Licht der Lichtquelle in eine Hauptabstrahlrichtung und enthaltend einen zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordneten Lichtleiter mit einer der Lichtquelle zugeordneten Einkoppelfläche zum Einkoppeln des Lichts der Lichtquelle in den Lichtleiter und mit einer dem Reflektor zugeordneten Auskoppelfläche zum Auskoppeln des Lichts, wobei eine optische Achse der Lichtquelle parallel zu der Hauptabstrahlrichtung des Lichts orientiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für ein Fahrzeug enthaltend eine Lichtquelle, enthaltend einen der Lichtquelle zugeordneten Reflektor mit einer Reflexionsfläche zum Umlenken von Licht der Lichtquelle in eine Hauptabstrahlrichtung und enthaltend einen zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordneten Lichtleiter mit einer der Lichtquelle zugeordneten Einkoppelfläche zum Einkoppeln des Lichts der Lichtquelle in den Lichtleiter und mit einer dem Reflektor zugeordneten Auskoppelfläche zum Auskoppeln des Lichts.
Bekannt ist, eine Lichtquelle einem Reflektor derart zuzuordnen, dass eine optische Achse der Lichtquelle und eine Hauptabstrahlrichtung der Leuchte zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert sind. Bei dieser beispielsweise aus der DE 196 39 829 C1 bekannten Lösung wird die Lichtquelle üblicherweise durch eine Ausnehmung in einem Scheitelpunkt des Reflektors geführt und einer Reflexionsfläche des Reflektor so zugeordnet, dass ein erster Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts auf die Reflexionsfläche trifft und in Hauptabstrahlrichtung umgelenkt wird. Ein zweiter Teil des Lichts wird üblicherweise direkt, das heißt ohne Umlenkung an der Reflexionsfläche des Reflektors, abgestrahlt. Dem vorteilhaft einfachen Aufbau der Leuchte steht entgegen, dass aufgrund der direkten Abstrahlung eines nichts unerheblichen Teils des Lichts eine mitunter nicht optimale Lichtformung erreicht wird und der optische Wirkungsgrad der Leuchte gering sein kann. Dies gilt insbesondere auch, wenn als Lichtquellen Leuchtdioden eingesetzt werden.
Ein verbesserter optischer Wirkungsgrad sowie eine bessere Lichtformungsmöglichkeit bieten sogenannte indirekt beleuchtete Reflektoren, welche beispielsweise aus der DE 10 2009 022 723 A1 und der DE 10 2007 019 688 A1 bekannt sind. Hier ist die Lichtquelle dem Reflektor typischerweise seitlich benachbart zugeordnet, wobei die optische Achse der Lichtquelle und die Hauptabstrahlrichtung der Leuchte nicht parallel, sondern um einen Winkel zueinander angeordnet sind. In üblichen Ausführungen dieser Anordnung ist der Winkel zwischen optischer Achse der Lichtquelle und Hauptabstrahlrichtung näherungsweise 90°. Das von der Lichtquelle ausgesendete Licht trifft fast vollständig auf den Reflektor und wird in die Hauptabstrahlrichtung umgelenkt. Zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor kann optional ein Lichtleiter vorgesehen sein, der beispielsweise dazu dient, besondere lichttechnische Eigenschaften zu realisieren oder der Leuchte ein individuelles Styling zu geben. Leuchten mit indirekt beleuchteten Reflektoren eignen sich jedoch nicht in allen Fällen, da durch die seitliche Zuordnung der Lichtquelle zum Reflektor ungünstige Bauraumverhältnisse vorliegen und der Platzbedarf der Leuchte typischerweise groß ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakt bauende und lichttechnisch gut beherrschbare Leuchte mit gutem optischen Wirkungsgrad zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Achse der Lichtquelle parallel zu der Hauptabstrahlrichtung des Lichts orientiert ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine kompakt bauende Leuchte mit guten technischen Eigenschaften und hohem Wirkungsgrad geschaffen wird. Die kompakte Bauform wird erreicht, indem eine optische Achse der Lichtquelle parallel zu einer Hauptabstrahlrichtung der Leuchte orientiert ist. Diese von direkt beleuchteten Reflektoren bekannte Anordnung erlaubt es, den Bauraumbedarf und insbesondere die Erstreckung der Leuchte quer zur Hauptabstrahlrichtung gering zu halten. Durch das Vorsehen des Lichtleiters kann eine definierte Abstrahlcharakteristik erzeugt werden. Insbesondere ist sichergestellt, dass das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht trotz der Orientierung der optischen Achse der Lichtquelle in die Hauptabstrahlrichtung vollständig oder zum weit überwiegenden Teil nicht direkt abgestrahlt, sondern an der Reflexionsfläche in die Hauptabstrahlrichtung des Lichts umgelenkt wird. Hierdurch ergeben sich verbesserte Lichtformungsmöglichkeiten mit der Folge, dass die Leuchte gute optische Eigenschaften und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Überdies kann der Lichtleitkörper derart gestaltet werden, dass die Reflektoren im Raum nahezu beliebig geneigt angeordnet werden können und hierbei einer Neigung bzw. Feilung der Leuchte bzw. der Karosserie folgen. Insofern ergeben sich überdies Freiheitsgrade in Bezug auf das Styling der Leuchte.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter langgestreckt ausgebildet, wobei der Lichtleiter sich in die Hauptabstrahlrichtung des Lichts längs erstreckt und an einer Stirnseite desselben dien Einkoppelfläche aufweist. Vorteilhaft erlaubt es die Orientierung des Lichtleiters in Hauptabstrahlrichtung, die Abmessungen der Leuchte quer zur Hauptabstrahlrichtung gering zu halten. Überdies kann durch die Einkopplung des Lichts an einer Stirnseite eine sehr gute Lichtformung in dem Lichtleiter bewirken und eine hohe optische Güte erreicht werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Lichtleiter eine Totalreflexionsfläche auf zum Umlenken des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts in Richtung des Reflektors bzw. der dem Reflektor zugeordneten Auskoppelfläche. Vorteilhaft kann die Totalreflexionsfläche optisch sehr gut beherrscht und exakt gestaltet werden, so dass eine definierte Umlenkung des Lichts in dem Lichtleiter bewirkt wird. Insbesondere kann das Licht an der Totalreflexionsfläche um beispielsweise etwa 90° umgelenkt werden mit der Folge, dass das Licht trotz der Orientierung der optischen Achse der Lichtquelle in Hauptabstrahlrichtung unter einem Winkel von beispielsweise 90° zur Hauptabstrahlrichtung auf die Reflexionsfläche trifft und dann in die Hauptabstrahlrichtung der Leuchte umgelenkt wird. Der Lichtleiter mit der Totalreflexionsfläche ermöglicht demzufolge, die Eigenschaften des direkten Reflektorsystems und des indirekten Reflektorsystems in besonders vorteilhafter Weise zu kombinieren.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Auskoppelfläche als eine zumindest abschnittsweise sphärische Auskoppelfläche und/oder als eine Freiformfläche und/oder facettiert ausgebildet. Vorteilhaft kann durch die entsprechende Ausgestaltung der Auskoppeloptik im Zusammenwirken mit dem Lichtleiter der Reflektor in besonders homogener Weise ausgeleuchtet werden. Hierdurch besteht die Möglichkeit, bei reduzierter Bautiefe des Reflektors gleichwohl eine definierte und vorteilhafte Abstrahlcharakteristik zu realisieren.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine die Auskoppelfläche aufweisende Auskoppeloptik einem optischen Zentrum des Reflektors zugeordnet. Das optische Zentrum des Reflektors kann beispielsweise als ein Brennpunkt, eine Brennlinie oder eine Kaustik ausgebildet sein. Vorteilhaft verbessert sich der optische Wirkungsgrad des Systems durch die Anordnung der Auskoppeloptik im optischen Zentrum des Reflektors.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind ein erster Reflektor und ein zweiter Reflektor vorgesehen, welche einem gemeinsamen Lichtleiter mit zwei Totalreflexionsflächen und zwei Auskoppelflächen auf zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Lichtleiters zugeordnet sind. Der erste Reflektor wirkt hierbei mit einer ersten Totalreflexionsfläche und einer ersten Auskoppelfläche des Lichtleiters und der zweite Reflektor mit einer Totalreflexionsfläche und einer zweiten Auskoppelfläche des Lichtleiters zusammen. Vorteilhaft kann der Lichtleiter mit der stirnseitigen Einkoppelfläche, den zwei Totalreflexionsflächen und den zwei Auskoppelflächen so gestaltet sein, dass als Lichtquellen dienende LED auf einer lediglich einseitig bestückten Leiterplatte angeordnet sind. Demgegenüber müssen Leiterplatten, welche in indirekten Reflektorsystemen mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte orientierten Reflektoren die Leuchtdioden tragen, aufwendig beidseitig bestückt werden. Insofern vereinfacht sich die Bestückung der Leiterplatte und damit die Herstellung der Leuchte insgesamt durch das Vorsehen des Lichtleiters mit den wenigstens zwei Totalreflexionsflächen und Auskoppelflächen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leuchte,
2 eine Draufsicht auf die Leuchte nach 1,
3 eine Vorderansicht der Leuchte nach 1 und
4 eine Seitenansicht der Leuchte nach 1 mit Visualisierung des Strahlengangs.
Eine erfindungsgemäße Leuchte für ein Fahrzeug weist im Wesentlichen einen Lichtleiter 1, zwei dem Lichtleiter 1 seitlich zugeordnete Reflektoren 2, 3 sowie eine auf einer Platine 4 angeordnete Leuchtdiode 5 als eine Lichtquelle auf. Die Leuchte dient insbesondere als ein Scheinwerfer oder als eine Heckleuchte für Kfz.
Von der Leuchtdiode 5 ausgestrahltes Licht wird über eine Einkoppelfläche 6 des Lichtleiters 1 in denselben eingekoppelt, in dem Lichtleiter 1 in Richtung der Reflektoren 2, 3 umgelenkt und über Auskoppelflächen 7, 8 des Lichtleiters 1 aus demselben ausgekoppelt. Das ausgekoppelte Licht trifft auf Reflexionsflächen 9, 10 der Reflektoren 2, 3 und wird an den Reflexionsflächen 9, 10 in eine Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchte umgelenkt.
Der Lichtleiter 1 ist als ein in die Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchte längserstreckter Lichtleiter 1 ausgebildet. Das von der Leuchtdiode 5 ausgestrahlte Licht wird über eine Stirnseite 12 des Lichtleiters 1 in denselben eingekoppelt. An der Stirnseite 12 ist zu diesem Zweck eine die Einkoppelfläche 6 aufweisende Einkoppeloptik 13 ausgebildet. Mittels der Einkoppeloptik 13 wird das eingekoppelte Licht derart geformt, dass es im Wesentlichen parallel zu der Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchte auf das Licht in Richtung der Auskoppelflächen 7, 8 umlenkende Totalreflexionsflächen 14, 15 trifft. Die Totalreflexionsflächen 14, 15 sind beispielsweise als Freiformfläche oder als parabelförmig gekrümmte Totalreflexionsflächen 14, 15 an einer der die Einkoppelfläche 6 aufweisenden Stirnseite 12 gegenüberliegenden weiteren Stirnseite des Lichtleiters 1 ausgebildet.
Die Leuchtdiode 5 weist eine optische Achse 16 auf, die parallel zu der Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchte orientiert ist. Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann eine Mehrzahl von Leuchtdioden 5 verwendet und das Licht der Mehrzahl der Leuchtdioden 5 in einen einzigen Lichtleiter 1 oder in eine Mehrzahl von Lichtleitern 1 eingekoppelt werden. Die Mehrzahl von Leuchtdioden 5 kann auf einer gemeinsamen Platine 4 angeordnet sein.
Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der Erfindung sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Reflektoren 2, 3 sind dem Lichtleiter 1 auf gegenüberliegenden Längsseiten desselben zugeordnet. Ein erster Reflektor 2 wirkt hierbei mit einer ersten Auskoppelfläche 7 und einer ersten Totalreflexionsfläche 14 des Lichtleiters 1 derart zusammen, dass ein Teil des in den Lichtleiter 1 eingekoppelten Lichts der Leuchtdiode 5 an der ersten Totalreflexionsfläche 14 in Richtung der ersten Auskoppelfläche 7 umgelenkt wird. Das über die erste Auskoppelfläche 7 ausgekoppelte Licht trifft auf eine Reflexionsfläche 9 des ersten Reflektors 2 und wird von dort in Richtung der Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchte abgestrahlt. Analog wird in den Lichtleiter 1 eingekoppeltes Licht der Leuchtdiode 5 an einer zweiten Totalreflexionsfläche 15 des Lichtleiters 1 in Richtung der zweiten Auskoppelfläche 8 umgelenkt. Über die zweite Auskoppelfläche 8 aus dem Lichtleiter 1 ausgekoppeltes Licht trifft auf eine Reflexionsfläche 10 des zweiten Reflektors 3 und wird dort in Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchte umgelenkt.
An dem Lichtleiter 1 ist eine die erste Auskoppelfläche 7 aufweisende erste Auskoppeloptik 17 und eine die zweite Auskoppelfläche 8 aufweisende zweite Auskoppeloptik 18 gebildet. Die Auskoppeloptiken 17, 18 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung halbkugelförmig gestaltet und weisen sphärische Auskoppelflächen 7, 8 auf. Die Auskoppeloptiken 17, 18 mit den Auskoppelflächen 7, 8 sind in einem Brennpunkt der Reflektoren 2, 3 angeordnet. Durch die Anordnung der Auskoppeloptiken 17, 18 in den Brennpunkten der Reflektoren 2, 3 wird zum einen ein hoher optischer Wirkungsgrad erreicht. Zum anderen trifft das ausgekoppelte Licht unter einem sehr kleinen Öffnungswinkel 19 auf die Reflexionsflächen 9, 10 der Reflektoren 2, 3 mit der Folge, dass der Reflektor klein ausgestaltet werden kann und wenig Bauraum beansprucht wird. Zudem kann durch die geeignete, insbesondere sphärische Ausgestaltung der Auskoppeloptiken 17, 18 eine homogene Beleuchtung der Reflexionsflächen 9, 10 bewirkt werden.
Die auf gegenüberliegenden Längsseiten des Lichtleitkörpers 1 angeordneten Reflektoren 2, 3 sind als Halbschalen ausgebildet und in die Hauptabstrahlrichtung 11 der Leuchte versetzt zueinander orientiert. Auf die versetzte Anordnung kann verzichtet werden. Ebenso kann die Geometrie der Reflektoren an die optischen Erfordernisse der Leuchte angepasst werden. Die Reflektoren 2, 3 müssen insofern nicht halbschalenförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Leuchte mit einem einzigen Reflektor oder mit mehr als zwei Reflektoren gebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Lichtleiter
2: erster Reflektor
3: zweiter Reflektor
4: Platine
5: Leuchtdiode
6: Einkoppelfläche
7: erste Auskoppelfläche
8: zweite Auskoppelfläche
9: erste Reflexionsfläche
10: zweite Reflexionsfläche
11: Hauptabstrahlrichtung
12: Stirnseite
13: Einkoppeloptik
14: erste Totalreflexionsfläche
15: zweite Totalreflexionsfläche
16: optische Achse
17: erste Auskoppeloptik
18: zweite Auskoppeloptik
19: Öffnungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19639829 C1 [0002]
DE 102009022723 A1 [0003]
DE 102007019688 A1 [0003]

Claims

Leuchte für ein Fahrzeug enthaltend eine Lichtquelle, enthaltend einen der Lichtquelle zugeordneten Reflektor mit einer Reflexionsfläche zum Umlenken von Licht der Lichtquelle in eine Hauptabstrahlrichtung und enthaltend einen zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordneten Lichtleiter mit einer der Lichtquelle zugeordneten Einkoppelfläche zum Einkoppeln des Lichts der Lichtquelle in den Lichtleiter und mit einer dem Reflektor zugeordneten Auskoppelfläche zum Auskoppeln des Lichts, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Achse (19) der Lichtquelle (5) parallel zu der Hauptabstrahlrichtung (11) des Lichts orientiert ist.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1) als ein langgestreckter Lichtleiter (1) ausgebildet ist, wobei der Lichtleiter (1) sich in die Hauptabstrahlrichtung (11) des Lichts längs erstreckt und an einer Stirnseite (12) desselben die Einkoppelfläche (6) aufweist.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1) eine Totalreflexionsfläche (14, 15) aufweist zum Umlenken des in den Lichtleiter (1) eingekoppelten Lichts in Richtung des Reflektors.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einkoppeloptik (13) die Einkoppelfläche (6) aufweist und dass die Einkoppeloptik (13) derart ausgebildet ist, dass das eingekoppelte Licht im Wesentlichen parallel auf die Totalreflexionsfläche (14, 15) des Lichtleiters (1) trifft.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Totalreflexionsfläche (14, 15) als eine Freiformfläche und/oder als eine zumindest abschnittsweise parabelförmig gekrümmte Totalreflexionsfläche (14, 15) ausgebildet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelfläche (7, 8) als eine zumindest abschnittsweise sphärisch gekrümmte Auskoppelfläche (7, 8) und/oder als eine Freiformfläche (3) und/oder facettiert ausgebildet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Auskoppelfläche (7, 8) aufweisende Auskoppeloptik (17, 18) in einem optischen Zentrum des Reflektors (2, 3) angeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (2, 3) derart geformt ist, dass das optische Zentrum desselben als ein Brennpunkt, als eine Brennlinie oder als eine Kaustik ausgebildet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,, dass ein erster Reflektor (2) und ein zweiter Reflektor (3) vorgesehen sind und dass dem ersten Reflektor (2) und dem zweiten Reflektor (3) ein gemeinsamer Lichtleiter (1) mit zwei Totalreflexionsflächen (14, 15) und zwei Auskoppelflächen (7, 8) derart zugeordnet ist, dass eine erste Totalreflexionsfläche (14, 15) und eine erste Auskoppelfläche (7) mit dem ersten Reflektor (2) und eine zweite Totalreflexionsfläche (15) und eine zweite Auskoppelfläche (8) mit dem zweiten Reflektor (3) zusammenwirken.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Reflektoren (2, 3) gegenüberliegenden Längsseiten des Lichtleiters (1) zugeordnet sind und/oder in Hauptabstrahlrichtung (11) versetzt zueinander angeordnet sind.