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DE102007005932B4 - Vehicle headlamp with light guide - Google Patents

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DE102007005932B4
DE102007005932B4 DE102007005932.0A DE102007005932A DE102007005932B4 DE 102007005932 B4 DE102007005932 B4 DE 102007005932B4 DE 102007005932 A DE102007005932 A DE 102007005932A DE 102007005932 B4 DE102007005932 B4 DE 102007005932B4
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ele
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Michael Pemmer
Christian Jackl
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Abstract

Fahrzeugscheinwerfer mit einem Lichtleitelement (ELE), wobei das Lichtleitelement (ELE) einen Lichteinkoppelbereich (EIN) mit einer Lichteinkoppelfläche (FEI) zum Einkoppeln von Licht mit einer oder mehreren Lichtquellen (LIQ) aufweist, weiters das Lichtleitelement (ELE) zumindest einen Lichtauskoppelbereich (AUS) mit einer Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des Lichtes aufweist, wobei das Licht über Totalreflexion von dem Lichteinkoppelbereich (EIN) zu dem Lichtauskoppelbereich (AUS) gelangt, und wobei das Lichtleitelement (ELE) von zwei einander gegenüberliegenden und von der Lichtauskoppelfläche verschiedenen Begrenzungsflächen (PLA, PLA') begrenzt ist, und wobei das Lichtleitelement (ELE) zumindest ein Linsenelement (LIN) aufweist, welches in Form einer sich von zumindest einer Begrenzungsfläche (PLA, PLA') in das Lichtleitelement (ELE) hinein erstreckende Innenhöhlung (BOH) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Linsenelement (LIN) im Strahlengang der von der zumindest einen Lichtquelle (LIQ) stammenden inneren Lichtstrahlen positioniert ist und derart ausgebildet ist, dass ein Teil der inneren Lichtstrahlen an dem Linsenelement totalreflektiert wird und ein Teil der inneren Lichtstrahlen durch das Linsenelement durchtritt, wobei die der Lichteinkoppelfläche (FEI) zugewandte Linsenelement-Begrenzungsfläche (BEF) des zumindest einen Linsenelementes (LIN) in Schnitten parallel zu zumindest einer Begrenzungsfläche (PLA, PLA') Begrenzungskurven (KON) mit konkavem Verlauf aufweist, wobei die Begrenzungsflächen (PLA, PLA') zueinander parallel sind, und wobei die zumindest eine Bohrung (BOH) senkrecht auf die Begrenzungsflächen (PLA, PLA') verläuft.Vehicle headlamp with a light guide (ELE), wherein the light guide (ELE) has a Lichteinkoppelbereich (EIN) with a light input surface (FEI) for coupling light with one or more light sources (LIQ), further the light guide (ELE) at least one Lichtauskoppelbereich (AUS ) having a light output surface for coupling out the light, wherein the light passes via total reflection from the Lichteinkoppelbereich (ON) to the Lichtauskoppelbereich (OFF), and wherein the light guide (ELE) of two opposite and different from the light outcoupling surface boundary surfaces (PLA, PLA ') is limited, and wherein the light-guiding element (ELE) has at least one lens element (LIN) which is designed in the form of an inner cavity (BOH) extending into the light-guiding element (ELE) from at least one boundary surface (PLA, PLA'), wherein the at least one lens element (LIN) in the beam path of at least a light source (LIQ) originating inner light rays is positioned and is formed such that a part of the inner light rays on the lens element is totally reflected and a part of the inner light rays passes through the lens element, wherein the light incident surface (FEI) facing lens element boundary surface (BEF ) of the at least one lens element (LIN) in sections parallel to at least one boundary surface (PLA, PLA ') has boundary curves (KON) with a concave course, wherein the boundary surfaces (PLA, PLA') are parallel to each other, and wherein the at least one bore ( BOH) perpendicular to the boundary surfaces (PLA, PLA ') runs.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem Lichtleitelement, wobei das Lichtleitelement einen Lichteinkoppelbereich mit einer Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln von Licht mit einer oder mehreren Lichtquellen aufweist, weiters das Lichtleitelement zumindest einen Lichtauskoppelbereich mit einer Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des Lichtes aufweist, wobei das Licht über Totalreflexion von dem Lichteinkoppelbereich zu dem Lichtauskoppelbereich gelangt, und wobei das Lichtleitelement von zwei einander gegenüberliegenden und von der Lichtauskoppelfläche verschiedenen Begrenzungsflächen begrenzt ist, und wobei das Lichtleitelement zumindest ein Linsenelement aufweist, welches in Form einer sich von zumindest einer Begrenzungsfläche in das Lichtleitelement hinein erstreckende Innenhöhlung ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Linsenelement im Strahlengang der von der zumindest einen Lichtquelle stammenden inneren Lichtstrahlen positioniert ist und derart ausgebildet ist, dass ein Teil der inneren Lichtstrahlen an dem Linsenelement totalreflektiert wird und ein Teil der inneren Lichtstrahlen durch das Linsenelement durchtritt.The invention relates to a vehicle headlamp with a light guide, wherein the light guide has a Lichteinkoppelbereich with a Lichteinkoppelfläche for coupling light with one or more light sources, further comprising the Lichtleitelement at least one Lichtauskoppelbereich with a light outcoupling surface for coupling the light, wherein the light via total reflection of the Lichteinkoppelbereich reaches the Lichtauskoppelbereich, and wherein the Lichtleitelement is bounded by two opposite and different from the Lichtauskoppelfläche boundary surfaces, and wherein the Lichtleitelement has at least one lens element, which is in the form of an extending from at least one boundary surface in the Lichtleitelement inside cavity, wherein the at least one lens element is positioned in the beam path of the originating from the at least one light source inner light beams and out is formed, that a part of the inner light rays is totally reflected on the lens element and a part of the inner light rays passes through the lens element.

Ein Problem bei solchen plattenförmigen Lichtleitelementen, bei denen Licht von einer oder mehreren Leuchtdioden eingekoppelt wird, ist, dass aufgrund der stark gerichteten Abstrahlcharakteristik der Leuchtdiode(n) das im Lichtauskoppelbereich austretenden Licht stark inhomogen ist mit einer hohen Leuchtdichte in (von vorne betrachtet) einem zentralen Bereich des Lichtauskoppelbereiches und zu den Rändern hin abnehmender Leuchtdichte.A problem with such plate-shaped light-guiding elements, in which light is coupled from one or more light-emitting diodes, is that due to the strongly directed radiation characteristic of the light emitting diode (s), the light emerging in the light outcoupling region is highly inhomogeneous with a high luminance in (viewed from the front) central region of the Lichtauskoppelbereiches and to the edges of decreasing luminance.

Aus der DE 103 09 451 A1 ist eine solches Lichtleitelement bekannt geworden, bei welchem zum Beeinflussen der Lichtverteilung in dem Lichtleitelement ein Linsenelement vorgesehen ist, mit welchem die Ausbreitungsrichtung der inneren von der Leuchtdiode abgestrahlten Lichtstrahlen beeinflusst wird. Das Linsenelement, welches vollständig von dem Material (Kunststoff) Lichtleitelementes umgeben (umspritzt) ist und aus Luft besteht, weist in einem Schnitt parallel zu der oberen und unteren Platte sowohl bei seiner Lichteintritts- als auch Lichtaustrittsfläche eine konvexe Kontur auf, sodass die Lichtstrahlen zur optischen Achse hin gebrochen werden.From the DE 103 09 451 A1 Such a light-conducting element has become known, in which a lens element is provided for influencing the light distribution in the light-guiding element, with which the propagation direction of the inner light rays emitted by the light-emitting diode is influenced. The lens element, which is completely surrounded (encapsulated) by the material (plastic) light-conducting element and consists of air, has a convex contour in a section parallel to the upper and lower plate both at its light entrance and light exit surface, so that the light rays for be broken off the optical axis.

Ein ähnliches Lichtleitelement ist aus der DE 103 43 840 A1 bekannt, bei welchem das Linsenelement in dem Lichtleitelement eine ähnliche Form aufweist, sich allerdings von der oberen bis zur unteren Platte als durchgehende Öffnung erstreckt. Die beiden Platten divergieren hierbei von der Lichteinkoppelfläche zur Lichtauskoppelfläche.A similar light guide is from the DE 103 43 840 A1 in which the lens element in the light guide element has a similar shape, but extends from the upper to the lower plate as a through hole. The two plates diverge from the light input surface to the light output surface.

Schließlich ist ein Linsenelement in einem Lichtleitelement noch aus der EP 0 962 694 A1 bekannt, bei der die der Lichtquelle zugewandten Lichteintrittsflächen des Linsenelementes eine parabolische Gestalt aufweisen. Jener Anteil des auftreffenden Lichtes, welcher nicht durch das Linsenelement durchtritt, wird vollständig auf die seitlichen Begrenzungsflächen des Lichtleitelementes gerichtet, welche entsprechend ausgebildet sind, um das auftreffende Licht zu zerstreuen.Finally, a lens element in a light guide is still out of the EP 0 962 694 A1 known, in which the light-emitting surfaces facing the light source surfaces of the lens element have a parabolic shape. That portion of the incident light which does not pass through the lens element is directed completely towards the lateral boundary surfaces of the light-guiding element, which are respectively designed to disperse the incident light.

Nachteilig an diesen bisher bekannten Lichtleitelementen ist, dass aufgrund der Form der Linsenelemente diese aufwändig (konvexe Flächen) herzustellen sind. Bei dem Lichtleitelement aus der DE 103 09 451 A1 kommt noch hinzu, dass hier das Linsenelement vollständig von dem Lichtleitelement umgeben sein soll, was die Herstellung noch zusätzlich komplizierter macht.A disadvantage of these previously known light-guiding elements is that due to the shape of the lens elements, these are complex (convex surfaces). In the light guide from the DE 103 09 451 A1 Add to this that here the lens element should be completely surrounded by the light guide, which makes the production even more complicated.

Außerdem kann es bei der Gestalt dieses Linsenelementes ebenso wie bei jenem Linsenelement aus der DE 103 43 840 A1 immer noch vorkommen, dass das Licht im zentralen Bereich eine zu hohe Leuchtdichte aufweist, und in der Regel ist mit solchen Lichtleitelementen eine homogene Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelementes nur schwer realisierbar.In addition, it may be in the shape of this lens element as well as that lens element of the DE 103 43 840 A1 still occur that the light has too high a luminance in the central region, and as a rule a homogeneous illumination of the light exit surface of the light guide is difficult to realize with such a light guide.

Bei dem in der EP 0 962 694 A1 gezeigten Linsenelement ist es zusätzlich neben der komplizierten Form noch notwendig, die seitlichen Begrenzungsflächen des Lichtleitelementes in Hinblick auf eine Zerstreuung des Lichtes zu optimieren, indem bestimmte Lichtzerstreuende Bereiche vorgesehen sind.In the in the EP 0 962 694 A1 In addition to the complicated shape shown, it is additionally necessary to optimize the lateral boundary surfaces of the light-guiding element with regard to dispersing the light by providing certain light-diffusing regions.

Als weiterer Stand der Technik wird auf die US 2001/0019487 A1 , TW M 284913 U , US 6193383 B1 und die WO99/09349A1 verwiesen.As another prior art is on the US 2001/0019487 A1 . TW M 284913 U . US 6,193,383 B1 and the WO99 / 09349A1 directed.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen eingangs erwähnten Fahrzeugscheinwerfer mit Lichtleitelement dahingehend zu verbessern, dass dieses einfacher als die bekannten Lichtleitelemente herzustellen ist und eine effektive Homogenisierung des aus dem Lichtleitelementes auf einfache Weise ermöglicht.It is an object of the invention to improve an aforementioned vehicle headlamp with light guide to the effect that this is easier to produce than the known light guide and allows effective homogenization of the light guide from the element in a simple manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen.This object is achieved by a vehicle headlamp according to claim 1. The dependent claims define preferred embodiments.

Bei einem derart gestalteten Linsenelement tritt ein Teil der auf das Linsenelement auftreffenden Lichtstrahlen durch dieses hindurch, während ein anderer Teil der Lichtstrahlen an der der Lichtquelle zugewandten Begrenzungsfläche total reflektiert und anschließend - eventuell nach Reflexion an einer (seitlichen) Innenwand des Lichtleitelementes - über den Lichtauskoppelbereich in den Außenraum abgestrahlt wird.In such a designed lens element, a part of the light rays impinging on the lens element passes therethrough, while another part of the light rays totally reflects on the boundary surface facing the light source, and subsequently - possibly after reflection at one (lateral) inner wall of the light guide - is radiated via the Lichtauskoppelbereich in the outer space.

Durch die erfindungsgemäße Gestalt des zumindest einen Linsenelementes erfolgt bereits eine Verstreuung der total reflektierten Lichtstrahlen an dem Linsenelement, sodass auf eine besondere, unter Umständen komplizierte Gestaltung von weiteren (seitlichen) Begrenzungsflächen verzichtet werden kann.As a result of the inventive design of the at least one lens element, scattering of the totally reflected light beams on the lens element already takes place, so that a special, possibly complicated design of further (lateral) boundary surfaces can be dispensed with.

Außerdem ist eine konkave Begrenzungsfläche leicht herzustellen.In addition, a concave boundary surface is easy to manufacture.

Um eine Homogenisierung des aus dem Lichtleitelement austretenden Lichtes über die gesamte „Dicke“ des Lichtleitelementes, also über den gesamten Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen erzielen zu können , ist vorgesehen, dass das Linsenelement in Form von einer sich von der ersten bis zur zweiten Begrenzungsfläche erstreckenden Bohrung gebildet ist.In order to be able to achieve a homogenization of the light emerging from the light-guiding element over the entire "thickness" of the light-guiding element, ie over the entire distance between the two opposing boundary surfaces, it is provided that the lens element in the form of a from the first to the second Boundary surface extending bore is formed.

Um eine optimale Verstreuung und Vermischung des aus dem Lichtleitelementes austretenden Lichtes zu erreichen, ist vorgesehen, dass das zumindest eine Linsenelement im Lichteinkoppelbereich nahe zu der Lichteinkoppelfläche angeordnet ist.In order to achieve optimal dispersion and mixing of the light emerging from the light-guiding element, it is provided that the at least one lens element is arranged in the light-coupling region close to the light-coupling surface.

Die Definition des Begriffes „nahe“ hängt in diesem Fall von der äußeren Gestalt des Lichtleitelementes ab. In jedem Fall bedeutet „nahe“ aber, dass der Direktabstand des der Lichtquelle nächstgelegenen Punktes des Linsenelementes maximal 1/3 des Direktabstandes jenes Punktes der Lichtauskoppelfläche, welche den Lichtauskoppelbereich begrenzt, zu dem ihm nächstgelegenen Punkt des Linsenelementes beträgt.The definition of the term "near" in this case depends on the outer shape of the light-guiding element. In any case, however, "close" means that the direct distance of the point of the lens element closest to the light source is at most 1/3 of the direct distance of that point of the light outcoupling surface which delimits the light outcoupling area to its nearest point of the lens element.

Üblicherweise wird aber der Wert von 1/3 noch geringer anzusetzen sein, um das Linsenelement relativ klein halten zu können, sodass noch ausreichend Licht ohne auf das Linsenelement aufzutreffen aus dem Lichtleitelement austreten kann.Usually, however, the value of 1/3 will be even lower to be able to keep the lens element is relatively small, so that sufficient light can still emerge without incident on the lens element from the light guide.

Weiters befindet sich das Linsenelement möglichst zentral vor der Lichtquelle, sodass eine starke Beeinflussung der zentralen, inneren Lichtstrahlen, welche die größte Leuchtdichte aufweisen und somit ohne Beeinflussung am stärksten zu Inhomogenitäten beitragen, möglich ist.Furthermore, the lens element is located as centrally as possible in front of the light source, so that a strong influence on the central, inner light beams, which have the greatest luminance and thus contribute to the inhomogeneities without influencing, is possible.

Besonders einfach herzustellen ist das Linsenelement, da die zumindest eine Bohrung senkrecht auf zueinander parallelen Begrenzungsflächen verläuft. Außerdem erfolgt dann eine optimale Homogenisierung über die gesamte „Dicke“ des Lichtleitelementes. Besonders einfach herzustellen und außerdem lichttechnisch einfach zu beherrschen ist das Linsenelement, wenn die konkave Begrenzungskurve der der Lichteinkoppelfläche zugewandten Linsenelement-Begrenzungsfläche ein Kreisbogen ist.Particularly easy to manufacture is the lens element, since the at least one bore is perpendicular to mutually parallel boundary surfaces. In addition, then an optimal homogenization over the entire "thickness" of the light-guiding element. The lens element is particularly easy to produce and furthermore easy to control in terms of lighting technology if the concave boundary curve of the lens element boundary surface facing the light-incoupling surface is a circular arc.

Prinzipiell ist aber beispielsweise auch eine konkave elliptische oder sogar eine konkave Freiform für das Linsenelement realisierbar.In principle, however, for example, a concave elliptical or even a concave free form for the lens element can be realized.

Um weiters eine Verstreuung jenes Lichtanteils, der in das Linsenelement eintritt und an der gegenüberliegenden Linsenelement-Begrenzungsfläche wieder aus diesem austritt, zu erreichen, ist vorgesehen, dass die der Lichteinkoppelfläche abgewandte Linsenelement-Begrenzungsfläche des Linsenelementes in Schnitten parallel zu zumindest einer der Begrenzungsflächen Begrenzungskurven mit konkavem Verlauf aufweist.In order to further achieve a scattering of that portion of light which enters the lens element and exits the opposite lens element boundary surface again, it is provided that the lens element boundary surface of the lens element facing away from the light input surface in sections parallel to at least one of the boundary surfaces limiting curves has concave course.

Aus den auch oben schon erwähnten Gründen gilt auch hier, dass er von Vorteil ist, wenn die konkave Begrenzungskurve der der Lichteinkoppelfläche abgewandten Begrenzungsfläche ein Kreisbogen ist, sodass die Bohrung für das Linsenelement einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und eine optimale Verstreuung erreicht wird. Allerdings gilt auch hier, dass prinzipiell beispielsweise auch eine konkave elliptische oder sogar eine konkave Freiform für das Linsenelement realisierbar.For the reasons already mentioned above, here as well, it is advantageous if the concave boundary curve of the boundary surface facing away from the light incoupling surface is a circular arc, so that the bore for the lens element has a circular cross section and optimal scattering is achieved. However, in this case as well, in principle, for example, a concave elliptical or even a concave free form can be realized for the lens element.

Wie schon erwähnt, erfolgt die Zerstreuung der inneren Lichtstrahlen bereits durch die besondere Gestalt des Linsenelementes. Die Gestaltung der seitlichen Begrenzungsflächen ist von geringerer Bedeutung. Um allerdings die Zerstreuungseffekte durch das Linsenelement nicht zu mindern bzw. um diese Effekte im Gegenteil noch zu verstärken, kann vorgesehen sein, dass weitere, die beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen miteinander verbindende Begrenzungsflächen des Lichtleitelementes aus jeweils einer oder mehreren im Wesentlichen ebenen Begrenzungsabschnitten bestehen.As already mentioned, the dispersion of the inner light rays already takes place due to the special shape of the lens element. The design of the lateral boundary surfaces is of less importance. However, in order not to reduce the scattering effects by the lens element or to reinforce these effects on the contrary, it can be provided that further, the two opposite boundary surfaces interconnecting boundary surfaces of the light guide consist of one or more substantially planar boundary sections.

Üblicherweise stehen die weiteren Begrenzungsflächen im Wesentlichen normal auf zumindest einer der beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen.Usually, the other boundary surfaces are substantially normal on at least one of the two opposing boundary surfaces.

Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Lichtleitelement,
  • 2 schematisch den Strahlenverlauf in einem Lichtleitelement aus 1,
  • 3 eine dreidimensionale Ansicht des Lichtleitelementes aus 1 von schräg Vorne, und
  • 4 eine detaillierte Darstellung des Verlaufes der Lichtstrahlen im Bereich des Linsenelementes in dem Lichtleitelement aus 1.
In the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this shows
  • 1 a schematic plan view of an inventive light-guiding element,
  • 2 schematically the beam path in a light guide 1 .
  • 3 a three-dimensional view of the light-guiding element 1 from diagonally forward, and
  • 4 a detailed representation of the course of the light rays in the region of the lens element in the light guide 1 ,

Die Figuren zeigen ein Lichtleitelement ELE für eine Lichteinheit bzw. einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges. Das Lichtleitelement ELE weist einen Lichteinkoppelbereich EIN mit einer Lichteinkoppelfläche FEI zum Einkoppeln von Licht mit einer oder mehreren Lichtquellen LIQ aufweist. Bei dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Lichtquelle LIQ um eine Leuchtdiode, da insbesondere bei Leuchtdioden die geschilderte Problematik besonders stark auftritt.The figures show a light-guiding element ELE for a light unit or a headlight of a motor vehicle. The light-guiding element ELE has a light coupling-in area EIN with a light-coupling surface FEI for coupling in light with one or more light sources LIQ. In the example shown, the light source LIQ is a light-emitting diode, since the described problem occurs particularly strongly in light-emitting diodes.

Das Lichtleitelement ELE weist einen Lichtauskoppelbereich AUS zum Auskoppeln des Lichtes auf, wobei das Licht über Totalreflexion von dem Lichteinkoppelbereich EIN zu dem Lichtauskoppelbereich AUS gelangt Das Lichtleitelement ELE ist von zwei einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen PLA, PLA' begrenzt (3), weist in der dargestellten Variante ein Linsenelement LIN aufweist, welches in Form einer sich von zumindest einer Begrenzungsfläche PLA, PLA' in das Lichtleitelement ELE hinein erstreckende Innenhöhlung BOH ausgebildet ist. Grundsätzlich können auch zwei oder mehr solcher Linsenelemente vorgesehen sein, üblicherweise ist aber für die Zwecke der Erfindung ein Linsenelement ausreichend.The light-conducting element ELE has a light coupling-out area OUT for coupling out the light, the light reaching the light coupling-in area via total reflection from the light coupling area EIN. The light guide element ELE is delimited by two mutually opposing boundary surfaces PLA, PLA '( 3 ), in the illustrated variant has a lens element LIN which is formed in the form of an inner cavity BOH extending into the light-guiding element ELE from at least one boundary surface PLA, PLA '. In principle, two or more such lens elements may be provided, but usually a lens element is sufficient for the purposes of the invention.

Das Linsenelement LIN ist im Strahlengang der von der Lichtquelle LIQ stammenden inneren Lichtstrahlen positioniert ist und derart ausgebildet, dass ein Teil der inneren Lichtstrahlen an dem Linsenelement totalreflektiert wird und ein Teil der inneren Lichtstrahlen durch das Linsenelement durchtritt.The lens element LIN is positioned in the optical path of the inner light rays originating from the light source LIQ, and is formed such that a part of the inner light rays is totally reflected on the lens element and a part of the inner light rays passes through the lens element.

„Innere“ Lichtstrahlen sind dabei jene Lichtstrahlen, welche an dem Linsenelement auftreffen, während alle von dem Linsenelement nicht beeinflussten Lichtstrahlen als „äußere“ Lichtstrahlen bezeichnet sind.In this case, "internal" light rays are those light rays which impinge on the lens element, while all light rays which are not influenced by the lens element are designated as "outer" light rays.

Die Begrenzungsflächen sind zueinander parallel und eben in Form von Platten, da dies am einfachsten herzustellen ist. Auch ein Knick in den Platten ist möglich, um das Lichtleitelement an den vorhandenen Bauraum anzupassen.The boundary surfaces are parallel to each other and in the form of plates, since this is the easiest to produce. Also, a kink in the plates is possible to adapt the light guide to the available space.

Bei der gezeigten Anordnung befindet sich einer der Platten PLA in einer oberen, die andere Platte PLA' in einer unteren Position. Das Lichtleitelement kann aber in einem Fahrzeugscheinwerfer oder in einer Lichteinheit auch so positioniert sein, dass eine der Platten seitlich links, die andere seitlich rechts von der Lichtausbreitungsrichtung gesehen angeordnet ist.In the arrangement shown, one of the plates PLA is in an upper position, the other plate PLA 'in a lower position. However, the light-guiding element can also be positioned in a vehicle headlight or in a light unit such that one of the plates is arranged laterally to the left, the other side to the right seen from the light propagation direction.

Ein Problem bei solchen plattenförmigen Lichtleitelementen, bei denen Licht von einer oder mehreren Leuchtdioden eingekoppelt wird, ist, dass aufgrund der stark gerichteten Abstrahlcharakteristik der Leuchtdiode(n) das im Lichtauskoppelbereich austretenden Licht stark inhomogen ist mit einer hohen Leuchtdichte in (von vorne betrachtet) einem zentralen Bereich des Lichtauskoppelbereiches und zu den Rändern hin abnehmender Leuchtdichte, wie die eingangs schon ausführlich diskutiert wurde.A problem with such plate-shaped light-guiding elements, in which light is coupled from one or more light-emitting diodes, is that due to the strongly directed radiation characteristic of the light emitting diode (s), the light emerging in the light outcoupling region is highly inhomogeneous with a high luminance in (viewed from the front) central region of the Lichtauskoppelbereiches and to the edges of decreasing luminance, as already discussed in detail at the beginning.

Um das Lichtleitelement dahingehend zu verbessern, dass dieses einfacher als die bekannten Lichtleitelemente herzustellen ist und eine effektive Homogenisierung des aus dem Lichtleitelementes auf einfache Weise ermöglicht, weist bei dem erfindungsgemäßen Lichtleitelement ELE die der Lichteinkoppelfläche FEI zugewandte Linsenelement-Begrenzungsfläche BEF des Linsenelementes LIN in Schnitten parallel zu zumindest einer Begrenzungsfläche PLA, PLA' Begrenzungskurven KON mit konkavem Verlauf auf, wie dies in den Figuren zu erkennen ist.In order to improve the light guide to the effect that this is easier to produce than the known light guide and allows an effective homogenization of the light guide element in the light guide element ELE according to the invention, the lens element boundary surface BEF of the lens element LIN facing the light input surface FEI parallel in sections to at least one boundary surface PLA, PLA 'boundary curves KON concave course, as can be seen in the figures.

Bei einem derart gestalteten Linsenelement LIN tritt ein Teil der auf das Linsenelement auftreffenden Lichtstrahlen durch dieses hindurch, während ein anderer Teil an der Lichtstrahlen an der der Lichtquelle zugewandten Begrenzungsfläche BEF total reflektiert und anschließend - eventuell nach Reflexion an einer (seitlichen) Innenwand des Lichtleitelementes - über den Lichtauskoppelbereich AUS in den Außenraum abgestrahlt wird, wie dies in 4 und 2 gut zu erkennen ist.In such a designed lens element LIN, a part of the incident on the lens element light rays passes through it, while another part of the light rays on the light source facing boundary surface BEF totally reflected and then - possibly after reflection on a (lateral) inner wall of the light guide - is radiated into the exterior via the light extraction area AUS, as shown in FIG 4 and 2 easy to recognize.

Durch die erfindungsgemäße Gestalt des Linsenelementes LIN erfolgt bereits eine Verstreuung der total reflektierten Lichtstrahlen an dem Linsenelement LIN selbst, sodass auf eine besondere, unter Umständen komplizierte Gestaltung von weiteren (seitlichen) Begrenzungsflächen verzichtet werden kann.Due to the inventive shape of the lens element LIN is already a scattering of the totally reflected light rays to the lens element LIN itself, so that can be dispensed with a special, possibly complicated design of other (lateral) boundary surfaces.

Außerdem ist eine konkave Begrenzungsfläche BEF leicht herzustellen.In addition, a concave boundary surface BEF is easy to manufacture.

Um eine Homogenisierung des aus dem Lichtleitelement austretenden Lichtes über die gesamte „Dicke“ des Lichtleitelementes, also über den gesamten Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen erzielen zu können , ist es zweckmäßig, wenn das Linsenelement LIN in Form von einer sich von der ersten bis zur zweiten Begrenzungsfläche PLA, PLA' erstreckenden Bohrung BOH gebildet ist (3). In order to be able to achieve a homogenization of the light emerging from the light guide element over the entire "thickness" of the light guide element, ie over the entire distance between the two opposing boundary surfaces, it is expedient if the lens element LIN in the form of a from the first to formed to the second boundary surface PLA, PLA 'extending bore BOH ( 3 ).

Um eine optimale Verstreuung und Vermischung des aus dem Lichtleitelementes austretenden Lichtes zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Linsenelement LIN im Lichteinkoppelbereich EIN nahe zu der Lichteinkoppelfläche FEI angeordnet ist.In order to achieve optimal dispersion and mixing of the light emerging from the light-guiding element, it is provided that the lens element LIN is arranged in the light-coupling region A close to the light-coupling surface FEI.

Die Definition des Begriffes „nahe“ hängt in diesem Fall von der äußeren Gestalt des Lichtleitelementes ab. In jedem Fall bedeutet „nahe“ aber, dass der Direktabstand des der Lichtquelle nächstgelegenen Punktes des Linsenelementes maximal 1/3 des Direktabstandes jenes Punktes der Lichtauskoppelfläche, welche den Lichtauskoppelbereich begrenzt, zu dem ihm nächstgelegenen Punkt des Linsenelementes beträgt.The definition of the term "near" in this case depends on the outer shape of the light-guiding element. In any case, however, "close" means that the direct distance of the point of the lens element closest to the light source is at most 1/3 of the direct distance of that point of the light outcoupling surface which delimits the light outcoupling area to its nearest point of the lens element.

Üblicherweise wird aber der Wert von 1/3 noch geringer anzusetzen sein, um das Linsenelement relativ klein halten zu können, sodass noch ausreichend Licht ohne auf das Linsenelement aufzutreffen aus dem Lichtleitelement austreten kann.Usually, however, the value of 1/3 will be even lower to be able to keep the lens element is relatively small, so that sufficient light can still emerge without incident on the lens element from the light guide.

Weiters befindet sich das Linsenelement LIN möglichst zentral vor der Lichtquelle LIQ, sodass eine starke Beeinflussung der zentralen, inneren Lichtstrahlen, welche die größte Leuchtdichte aufweisen und somit ohne Beeinflussung am stärksten zu Inhomogenitäten beitragen, möglich ist.Furthermore, the lens element LIN is located as centrally as possible in front of the light source LIQ, so that a strong influence on the central, inner light beams, which have the greatest luminance and thus contribute to the inhomogeneities without influencing, is possible.

Besonders einfach herzustellen ist das Linsenelement, da die zumindest eine Bohrung BOH senkrecht auf die zueinander parallelen Begrenzungsflächen PLA, PLA' verläuft. In dem gezeigten Beispiel paralleler Platten PLA, PLA' steht die Bohrung BOH natürlich orthogonal auf beide Platten.Particularly easy to manufacture is the lens element, since the at least one bore BOH perpendicular to the mutually parallel boundary surfaces PLA, PLA 'runs. In the example of parallel plates PLA, PLA 'shown, bore BOH is naturally orthogonal to both plates.

Besonders einfach herzustellen und außerdem lichttechnisch einfach zu beherrschen ist das Linsenelement, wenn die konkave Begrenzungskurve KON der der Lichteinkoppelfläche FEI zugewandten Linsenelement-Begrenzungsfläche BEF ein Kreisbogen ist, wie dies in den gezeigten Figuren der Fall ist.The lens element is particularly easy to produce and also easy to control in terms of lighting technology, when the concave boundary curve KON of the lens element boundary surface BEF facing the light coupling surface FEF is a circular arc, as is the case in the figures shown.

Prinzipiell ist aber beispielsweise auch eine konkave elliptische oder sogar eine konkave Freiform für das Linsenelement realisierbar.In principle, however, for example, a concave elliptical or even a concave free form for the lens element can be realized.

Um weiters eine Verstreuung jenes Lichtanteils, der in das Linsenelement eintritt und an der gegenüberliegenden Linsenelement-Begrenzungsfläche wieder aus diesem austritt, zu erreichen, ist vorgesehen, dass die der Lichteinkoppelfläche FEI abgewandte Linsenelement-Begrenzungsfläche BEF' des Linsenelementes LIN in Schnitten parallel zu zumindest einer der Begrenzungsflächen PLA, PLA' Begrenzungskurven KON' mit konkavem Verlauf aufweist.In order to further achieve a scattering of that light component which enters the lens element and exits the lens element boundary surface again, it is provided that the lens element boundary surface BEF 'of the lens element LIN facing away from the light coupling surface FEI is parallel to at least one the boundary surfaces PLA, PLA 'has boundary curves KON' with a concave course.

Bei dem gezeigten Beispiel ist die konkave Begrenzungskurve KON' der der Lichteinkoppelfläche FEI abgewandten Begrenzungsfläche BEF' ein Kreisbogen, sodass die Bohrung BOH für das Linsenelement LIN einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und eine optimale Verstreuung erreicht wird. Das Linsenelement LIN weist somit eine Zylinderform mit kreisförmiger Grundfläche auf.In the example shown, the concave boundary curve KON 'of the boundary surface BEF' facing away from the light incidence surface FEI is a circular arc, so that the bore BOH for the lens element LIN has a circular cross section and optimum scattering is achieved. The lens element LIN thus has a cylindrical shape with a circular base.

Allerdings gilt auch hier, dass prinzipiell beispielsweise auch eine konkave elliptische oder sogar eine konkave Freiform für das Linsenelement realisierbar.However, in this case as well, in principle, for example, a concave elliptical or even a concave free form can be realized for the lens element.

Wie schon erwähnt, erfolgt die Zerstreuung der inneren Lichtstrahlen bereits durch die besondere Gestalt des Linsenelementes LIN. Die Gestaltung der seitlichen Begrenzungsflächen ist von geringerer Bedeutung. Um allerdings die Zerstreuungseffekte durch das Linsenelement nicht zu mindern bzw. um diese Effekte im Gegenteil noch zu verstärken, setzen sich die die beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen PLA, PLA' miteinander verbindenden Begrenzungsflächen SBF, SBF' des Lichtleitelementes ELE aus jeweils mehreren im Wesentlichen ebenen Begrenzungsabschnitten EB1 - EB5, EB1' - EB3' zusammen.As already mentioned, the scattering of the inner light rays already takes place due to the special shape of the lens element LIN. The design of the lateral boundary surfaces is of less importance. However, in order not to reduce the scattering effects by the lens element or to reinforce these effects on the contrary, set the two opposing boundary surfaces PLA, PLA 'interconnecting boundary surfaces SBF, SBF' of the light guide ELE from each of a plurality of substantially planar boundary sections EB1 - EB5, EB1 '- EB3' together.

Bei dem gezeigten Beispiel stehen die Begrenzungsflächen SBF, SBF' im Wesentlichen orthogonal auf die beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen PLA, PLA'.In the example shown, the boundary surfaces SBF, SBF 'are substantially orthogonal to the two opposing boundary surfaces PLA, PLA'.

Um weiters den Verstreuungseffekt noch zu verstärken, ist bei dem gezeigten Lichtleitelement noch eine Optik OPT vorgesehen. In diesem Fall weist die Lichtauskoppelfläche des Lichtauskoppelbereiches AUS die Optik OPT aus, diese Optik kann grundsätzlich aber auch als separates Element vorgesehen sein.In order to further increase the scattering effect, optics OPT is still provided in the light guide element shown. In this case, the light outcoupling surface of the light outcoupling region AUS, the optics OPT, but this optics may in principle also be provided as a separate element.

Claims (8)

Fahrzeugscheinwerfer mit einem Lichtleitelement (ELE), wobei das Lichtleitelement (ELE) einen Lichteinkoppelbereich (EIN) mit einer Lichteinkoppelfläche (FEI) zum Einkoppeln von Licht mit einer oder mehreren Lichtquellen (LIQ) aufweist, weiters das Lichtleitelement (ELE) zumindest einen Lichtauskoppelbereich (AUS) mit einer Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des Lichtes aufweist, wobei das Licht über Totalreflexion von dem Lichteinkoppelbereich (EIN) zu dem Lichtauskoppelbereich (AUS) gelangt, und wobei das Lichtleitelement (ELE) von zwei einander gegenüberliegenden und von der Lichtauskoppelfläche verschiedenen Begrenzungsflächen (PLA, PLA') begrenzt ist, und wobei das Lichtleitelement (ELE) zumindest ein Linsenelement (LIN) aufweist, welches in Form einer sich von zumindest einer Begrenzungsfläche (PLA, PLA') in das Lichtleitelement (ELE) hinein erstreckende Innenhöhlung (BOH) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Linsenelement (LIN) im Strahlengang der von der zumindest einen Lichtquelle (LIQ) stammenden inneren Lichtstrahlen positioniert ist und derart ausgebildet ist, dass ein Teil der inneren Lichtstrahlen an dem Linsenelement totalreflektiert wird und ein Teil der inneren Lichtstrahlen durch das Linsenelement durchtritt, wobei die der Lichteinkoppelfläche (FEI) zugewandte Linsenelement-Begrenzungsfläche (BEF) des zumindest einen Linsenelementes (LIN) in Schnitten parallel zu zumindest einer Begrenzungsfläche (PLA, PLA') Begrenzungskurven (KON) mit konkavem Verlauf aufweist, wobei die Begrenzungsflächen (PLA, PLA') zueinander parallel sind, und wobei die zumindest eine Bohrung (BOH) senkrecht auf die Begrenzungsflächen (PLA, PLA') verläuft.Vehicle headlamp with a light guide (ELE), wherein the light guide (ELE) has a Lichteinkoppelbereich (EIN) with a light input surface (FEI) for coupling light with one or more light sources (LIQ), further the light guide (ELE) at least one Lichtauskoppelbereich (AUS ) having a light output surface for coupling out the light, wherein the light passes via total reflection from the Lichteinkoppelbereich (ON) to the Lichtauskoppelbereich (OFF), and wherein the light guide (ELE) of two opposite and different from the light outcoupling surface boundary surfaces (PLA, PLA ') is limited, and wherein the light-guiding element (ELE) has at least one lens element (LIN) which is designed in the form of an inner cavity (BOH) extending into the light-guiding element (ELE) from at least one boundary surface (PLA, PLA'), wherein the at least one lens element (LIN) in the beam path of at least a light source (LIQ) originating inner light rays is positioned and is formed such that a part of the inner light rays is totally reflected on the lens element and a part of the inner light rays passes through the lens element, wherein the light incident surface (FEI) facing lens element boundary surface (BEF) of the at least one lens element (LIN) in sections parallel to at least one boundary surface (PLA, PLA ') has concave curves (KON), wherein the boundary surfaces (PLA, PLA') are parallel to each other, and wherein the at least one bore (BOH) perpendicular to the boundary surfaces (PLA , PLA ') runs. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Linsenelement (LIN) in Form von zumindest einer sich von der ersten bis zur zweiten Begrenzungsfläche (PLA, PLA') erstreckenden Bohrung (BOH) gebildet ist.Vehicle headlights after Claim 1 , characterized in that the at least one lens element (LIN) in the form of at least one extending from the first to the second boundary surface (PLA, PLA ') extending bore (BOH) is formed. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Linsenelement (LIN) im Lichteinkoppelbereich (EIN) nahe zu der Lichteinkoppelfläche (FEI) angeordnet istVehicle headlights after Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one lens element (LIN) in the Lichteinkoppelbereich (ON) is arranged close to the light input surface (FEI) Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Begrenzungskurve (KON) der der Lichteinkoppelfläche (FEI) zugewandten Linsenelement-Begrenzungsfläche (BEF) ein Kreisbogen ist.Vehicle headlight according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the concave boundary curve (KON) of the light incident surface (FEI) facing lens element boundary surface (BEF) is a circular arc. Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der Lichteinkoppelfläche (FEI) abgewandte Linsenelement-Begrenzungsfläche (BEF') des Linsenelementes (LIN) in Schnitten parallel zu zumindest einer der Begrenzungsflächen (PLA, PLA') Begrenzungskurven (KON') mit konkavem Verlauf aufweist.Vehicle headlight according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the light-emitting surface (FEI) facing away from the lens element boundary surface (BEF ') of the lens element (LIN) in sections parallel to at least one of the boundary surfaces (PLA, PLA') limiting curves (KON ') with a concave course. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Begrenzungskurve (KON') der der Lichteinkoppelfläche (FEI) abgewandten Begrenzungsfläche (BEF') ein Kreisbogen ist.Vehicle headlights after Claim 5 , characterized in that the concave boundary curve (KON ') of the light infeed surface (FEI) facing away from boundary surface (BEF') is a circular arc. Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weitere, die beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen (PLA, PLA') miteinander verbindende Begrenzungsflächen (SBF, SBF') des Lichtleitelementes (ELE) aus jeweils einer oder mehreren ebenen Begrenzungsabschnitten (EB1 - EB5, EB1' - EB3') sind.Vehicle headlight according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that further, the two opposing boundary surfaces (PLA, PLA ') interconnecting boundary surfaces (SBF, SBF') of the light-guiding element (ELE) from one or more planar boundary sections (EB1 - EB5, EB1 '- EB3') are. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Begrenzungsflächen (SBF, SBF') orthogonal auf zumindest einer der beiden einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen (PLA, PLA') stehen.Vehicle headlights after Claim 7 , characterized in that the further boundary surfaces (SBF, SBF ') are orthogonal on at least one of the two opposing boundary surfaces (PLA, PLA').
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